mm/memory_hotplug.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/mm/memory_hotplug.c
   4  *
   5  *  Copyright (C)
   6  */
   7
   8 #include <linux/stddef.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/sched/signal.h>
  11 #include <linux/swap.h>
  12 #include <linux/interrupt.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/compiler.h>
  15 #include <linux/export.h>
  16 #include <linux/pagevec.h>
  17 #include <linux/writeback.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/sysctl.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/memory.h>
  22 #include <linux/memremap.h>
  23 #include <linux/memory_hotplug.h>
  24 #include <linux/highmem.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/ioport.h>
  27 #include <linux/delay.h>
  28 #include <linux/migrate.h>
  29 #include <linux/page-isolation.h>
  30 #include <linux/pfn.h>
  31 #include <linux/suspend.h>
  32 #include <linux/mm_inline.h>
  33 #include <linux/firmware-map.h>
  34 #include <linux/stop_machine.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/memblock.h>
  37 #include <linux/compaction.h>
  38 #include <linux/rmap.h>
  39
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41
  42 #include "internal.h"
  43 #include "shuffle.h"
  44
  45 /*
  46  * online_page_callback contains pointer to current page onlining function.
  47  * Initially it is generic_online_page(). If it is required it could be
  48  * changed by calling set_online_page_callback() for callback registration
  49  * and restore_online_page_callback() for generic callback restore.
  50  */
  51
  52 static void generic_online_page(struct page *page, unsigned int order);
  53
  54 static online_page_callback_t online_page_callback = generic_online_page;
  55 static DEFINE_MUTEX(online_page_callback_lock);
  56
  57 DEFINE_STATIC_PERCPU_RWSEM(mem_hotplug_lock);
  58
  59 void get_online_mems(void)
  60 {
  61         percpu_down_read(&mem_hotplug_lock);
  62 }
  63
  64 void put_online_mems(void)
  65 {
  66         percpu_up_read(&mem_hotplug_lock);
  67 }
  68
  69 bool movable_node_enabled = false;
  70
  71 #ifndef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_DEFAULT_ONLINE
  72 bool memhp_auto_online;
  73 #else
  74 bool memhp_auto_online = true;
  75 #endif
  76 EXPORT_SYMBOL_GPL(memhp_auto_online);
  77
  78 static int __init setup_memhp_default_state(char *str)
  79 {
  80         if (!strcmp(str, "online"))
  81                 memhp_auto_online = true;
  82         else if (!strcmp(str, "offline"))
  83                 memhp_auto_online = false;
  84
  85         return 1;
  86 }
  87 __setup("memhp_default_state=", setup_memhp_default_state);
  88
  89 void mem_hotplug_begin(void)
  90 {
  91         cpus_read_lock();
  92         percpu_down_write(&mem_hotplug_lock);
  93 }
  94
  95 void mem_hotplug_done(void)
  96 {
  97         percpu_up_write(&mem_hotplug_lock);
  98         cpus_read_unlock();
  99 }
 100
 101 u64 max_mem_size = U64_MAX;
 102
 103 /* add this memory to iomem resource */
 104 static struct resource *register_memory_resource(u64 start, u64 size)
 105 {
 106         struct resource *res;
 107         unsigned long flags =  IORESOURCE_SYSTEM_RAM | IORESOURCE_BUSY;
 108         char *resource_name = "System RAM";
 109
 110         if (start + size > max_mem_size)
 111                 return ERR_PTR(-E2BIG);
 112
 113         /*
 114          * Request ownership of the new memory range.  This might be
 115          * a child of an existing resource that was present but
 116          * not marked as busy.
 117          */
 118         res = __request_region(&iomem_resource, start, size,
 119                                resource_name, flags);
 120
 121         if (!res) {
 122                 pr_debug("Unable to reserve System RAM region: %016llx->%016llx\n",
 123                                 start, start + size);
 124                 return ERR_PTR(-EEXIST);
 125         }
 126         return res;
 127 }
 128
 129 static void release_memory_resource(struct resource *res)
 130 {
 131         if (!res)
 132                 return;
 133         release_resource(res);
 134         kfree(res);
 135         return;
 136 }
 137
 138 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE
 139 void get_page_bootmem(unsigned long info,  struct page *page,
 140                       unsigned long type)
 141 {
 142         page->freelist = (void *)type;
 143         SetPagePrivate(page);
 144         set_page_private(page, info);
 145         page_ref_inc(page);
 146 }
 147
 148 void put_page_bootmem(struct page *page)
 149 {
 150         unsigned long type;
 151
 152         type = (unsigned long) page->freelist;
 153         BUG_ON(type < MEMORY_HOTPLUG_MIN_BOOTMEM_TYPE ||
 154                type > MEMORY_HOTPLUG_MAX_BOOTMEM_TYPE);
 155
 156         if (page_ref_dec_return(page) == 1) {
 157                 page->freelist = NULL;
 158                 ClearPagePrivate(page);
 159                 set_page_private(page, 0);
 160                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
 161                 free_reserved_page(page);
 162         }
 163 }
 164
 165 #ifdef CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE
 166 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
 167 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
 168 {
 169         unsigned long *usemap, mapsize, section_nr, i;
 170         struct mem_section *ms;
 171         struct page *page, *memmap;
 172
 173         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
 174         ms = __nr_to_section(section_nr);
 175
 176         /* Get section's memmap address */
 177         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
 178
 179         /*
 180          * Get page for the memmap's phys address
 181          * XXX: need more consideration for sparse_vmemmap...
 182          */
 183         page = virt_to_page(memmap);
 184         mapsize = sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION;
 185         mapsize = PAGE_ALIGN(mapsize) >> PAGE_SHIFT;
 186
 187         /* remember memmap's page */
 188         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 189                 get_page_bootmem(section_nr, page, SECTION_INFO);
 190
 191         usemap = ms->pageblock_flags;
 192         page = virt_to_page(usemap);
 193
 194         mapsize = PAGE_ALIGN(usemap_size()) >> PAGE_SHIFT;
 195
 196         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
 197                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
 198
 199 }
 200 #else /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 201 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
 202 {
 203         unsigned long *usemap, mapsize, section_nr, i;
 204         struct mem_section *ms;
 205         struct page *page, *memmap;
 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 = ms->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                 struct vmem_altmap *altmap, bool want_memblock)
 255 {
 256         int ret;
 257
 258         if (pfn_valid(phys_start_pfn))
 259                 return -EEXIST;
 260
 261         ret = sparse_add_one_section(nid, phys_start_pfn, altmap);
 262         if (ret < 0)
 263                 return ret;
 264
 265         if (!want_memblock)
 266                 return 0;
 267
 268         return hotplug_memory_register(nid, __pfn_to_section(phys_start_pfn));
 269 }
 270
 271 /*
 272  * Reasonably generic function for adding memory.  It is
 273  * expected that archs that support memory hotplug will
 274  * call this function after deciding the zone to which to
 275  * add the new pages.
 276  */
 277 int __ref __add_pages(int nid, unsigned long phys_start_pfn,
 278                 unsigned long nr_pages, struct mhp_restrictions *restrictions)
 279 {
 280         unsigned long i;
 281         int err = 0;
 282         int start_sec, end_sec;
 283         struct vmem_altmap *altmap = restrictions->altmap;
 284
 285         /* during initialize mem_map, align hot-added range to section */
 286         start_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn);
 287         end_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn + nr_pages - 1);
 288
 289         if (altmap) {
 290                 /*
 291                  * Validate altmap is within bounds of the total request
 292                  */
 293                 if (altmap->base_pfn != phys_start_pfn
 294                                 || vmem_altmap_offset(altmap) > nr_pages) {
 295                         pr_warn_once("memory add fail, invalid altmap\n");
 296                         err = -EINVAL;
 297                         goto out;
 298                 }
 299                 altmap->alloc = 0;
 300         }
 301
 302         for (i = start_sec; i <= end_sec; i++) {
 303                 err = __add_section(nid, section_nr_to_pfn(i), altmap,
 304                                 restrictions->flags & MHP_MEMBLOCK_API);
 305
 306                 /*
 307                  * EEXIST is finally dealt with by ioresource collision
 308                  * check. see add_memory() => register_memory_resource()
 309                  * Warning will be printed if there is collision.
 310                  */
 311                 if (err && (err != -EEXIST))
 312                         break;
 313                 err = 0;
 314                 cond_resched();
 315         }
 316         vmemmap_populate_print_last();
 317 out:
 318         return err;
 319 }
 320
 321 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
 322 /* find the smallest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn) */
 323 static unsigned long find_smallest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
 324                                      unsigned long start_pfn,
 325                                      unsigned long end_pfn)
 326 {
 327         struct mem_section *ms;
 328
 329         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 330                 ms = __pfn_to_section(start_pfn);
 331
 332                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 333                         continue;
 334
 335                 if (unlikely(pfn_to_nid(start_pfn) != nid))
 336                         continue;
 337
 338                 if (zone && zone != page_zone(pfn_to_page(start_pfn)))
 339                         continue;
 340
 341                 return start_pfn;
 342         }
 343
 344         return 0;
 345 }
 346
 347 /* find the biggest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn). */
 348 static unsigned long find_biggest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
 349                                     unsigned long start_pfn,
 350                                     unsigned long end_pfn)
 351 {
 352         struct mem_section *ms;
 353         unsigned long pfn;
 354
 355         /* pfn is the end pfn of a memory section. */
 356         pfn = end_pfn - 1;
 357         for (; pfn >= start_pfn; pfn -= PAGES_PER_SECTION) {
 358                 ms = __pfn_to_section(pfn);
 359
 360                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 361                         continue;
 362
 363                 if (unlikely(pfn_to_nid(pfn) != nid))
 364                         continue;
 365
 366                 if (zone && zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
 367                         continue;
 368
 369                 return pfn;
 370         }
 371
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 static void shrink_zone_span(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 376                              unsigned long end_pfn)
 377 {
 378         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
 379         unsigned long z = zone_end_pfn(zone); /* zone_end_pfn namespace clash */
 380         unsigned long zone_end_pfn = z;
 381         unsigned long pfn;
 382         struct mem_section *ms;
 383         int nid = zone_to_nid(zone);
 384
 385         zone_span_writelock(zone);
 386         if (zone_start_pfn == start_pfn) {
 387                 /*
 388                  * If the section is smallest section in the zone, it need
 389                  * shrink zone->zone_start_pfn and zone->zone_spanned_pages.
 390                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
 391                  * for shrinking zone.
 392                  */
 393                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, zone, end_pfn,
 394                                                 zone_end_pfn);
 395                 if (pfn) {
 396                         zone->zone_start_pfn = pfn;
 397                         zone->spanned_pages = zone_end_pfn - pfn;
 398                 }
 399         } else if (zone_end_pfn == end_pfn) {
 400                 /*
 401                  * If the section is biggest section in the zone, it need
 402                  * shrink zone->spanned_pages.
 403                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
 404                  * shrinking zone.
 405                  */
 406                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, zone, zone_start_pfn,
 407                                                start_pfn);
 408                 if (pfn)
 409                         zone->spanned_pages = pfn - zone_start_pfn + 1;
 410         }
 411
 412         /*
 413          * The section is not biggest or smallest mem_section in the zone, it
 414          * only creates a hole in the zone. So in this case, we need not
 415          * change the zone. But perhaps, the zone has only hole data. Thus
 416          * it check the zone has only hole or not.
 417          */
 418         pfn = zone_start_pfn;
 419         for (; pfn < zone_end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 420                 ms = __pfn_to_section(pfn);
 421
 422                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 423                         continue;
 424
 425                 if (page_zone(pfn_to_page(pfn)) != zone)
 426                         continue;
 427
 428                  /* If the section is current section, it continues the loop */
 429                 if (start_pfn == pfn)
 430                         continue;
 431
 432                 /* If we find valid section, we have nothing to do */
 433                 zone_span_writeunlock(zone);
 434                 return;
 435         }
 436
 437         /* The zone has no valid section */
 438         zone->zone_start_pfn = 0;
 439         zone->spanned_pages = 0;
 440         zone_span_writeunlock(zone);
 441 }
 442
 443 static void shrink_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat,
 444                               unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
 445 {
 446         unsigned long pgdat_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
 447         unsigned long p = pgdat_end_pfn(pgdat); /* pgdat_end_pfn namespace clash */
 448         unsigned long pgdat_end_pfn = p;
 449         unsigned long pfn;
 450         struct mem_section *ms;
 451         int nid = pgdat->node_id;
 452
 453         if (pgdat_start_pfn == start_pfn) {
 454                 /*
 455                  * If the section is smallest section in the pgdat, it need
 456                  * shrink pgdat->node_start_pfn and pgdat->node_spanned_pages.
 457                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
 458                  * for shrinking zone.
 459                  */
 460                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, NULL, end_pfn,
 461                                                 pgdat_end_pfn);
 462                 if (pfn) {
 463                         pgdat->node_start_pfn = pfn;
 464                         pgdat->node_spanned_pages = pgdat_end_pfn - pfn;
 465                 }
 466         } else if (pgdat_end_pfn == end_pfn) {
 467                 /*
 468                  * If the section is biggest section in the pgdat, it need
 469                  * shrink pgdat->node_spanned_pages.
 470                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
 471                  * shrinking zone.
 472                  */
 473                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, NULL, pgdat_start_pfn,
 474                                                start_pfn);
 475                 if (pfn)
 476                         pgdat->node_spanned_pages = pfn - pgdat_start_pfn + 1;
 477         }
 478
 479         /*
 480          * If the section is not biggest or smallest mem_section in the pgdat,
 481          * it only creates a hole in the pgdat. So in this case, we need not
 482          * change the pgdat.
 483          * But perhaps, the pgdat has only hole data. Thus it check the pgdat
 484          * has only hole or not.
 485          */
 486         pfn = pgdat_start_pfn;
 487         for (; pfn < pgdat_end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
 488                 ms = __pfn_to_section(pfn);
 489
 490                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
 491                         continue;
 492
 493                 if (pfn_to_nid(pfn) != nid)
 494                         continue;
 495
 496                  /* If the section is current section, it continues the loop */
 497                 if (start_pfn == pfn)
 498                         continue;
 499
 500                 /* If we find valid section, we have nothing to do */
 501                 return;
 502         }
 503
 504         /* The pgdat has no valid section */
 505         pgdat->node_start_pfn = 0;
 506         pgdat->node_spanned_pages = 0;
 507 }
 508
 509 static void __remove_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn)
 510 {
 511         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 512         int nr_pages = PAGES_PER_SECTION;
 513         unsigned long flags;
 514
 515         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 516         shrink_zone_span(zone, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 517         shrink_pgdat_span(pgdat, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 518         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 519 }
 520
 521 static void __remove_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms,
 522                              unsigned long map_offset,
 523                              struct vmem_altmap *altmap)
 524 {
 525         unsigned long start_pfn;
 526         int scn_nr;
 527
 528         if (WARN_ON_ONCE(!valid_section(ms)))
 529                 return;
 530
 531         unregister_memory_section(ms);
 532
 533         scn_nr = __section_nr(ms);
 534         start_pfn = section_nr_to_pfn((unsigned long)scn_nr);
 535         __remove_zone(zone, start_pfn);
 536
 537         sparse_remove_one_section(zone, ms, map_offset, altmap);
 538 }
 539
 540 /**
 541  * __remove_pages() - remove sections of pages from a zone
 542  * @zone: zone from which pages need to be removed
 543  * @phys_start_pfn: starting pageframe (must be aligned to start of a section)
 544  * @nr_pages: number of pages to remove (must be multiple of section size)
 545  * @altmap: alternative device page map or %NULL if default memmap is used
 546  *
 547  * Generic helper function to remove section mappings and sysfs entries
 548  * for the section of the memory we are removing. Caller needs to make
 549  * sure that pages are marked reserved and zones are adjust properly by
 550  * calling offline_pages().
 551  */
 552 void __remove_pages(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn,
 553                     unsigned long nr_pages, struct vmem_altmap *altmap)
 554 {
 555         unsigned long i;
 556         unsigned long map_offset = 0;
 557         int sections_to_remove;
 558
 559         /* In the ZONE_DEVICE case device driver owns the memory region */
 560         if (is_dev_zone(zone)) {
 561                 if (altmap)
 562                         map_offset = vmem_altmap_offset(altmap);
 563         }
 564
 565         clear_zone_contiguous(zone);
 566
 567         /*
 568          * We can only remove entire sections
 569          */
 570         BUG_ON(phys_start_pfn & ~PAGE_SECTION_MASK);
 571         BUG_ON(nr_pages % PAGES_PER_SECTION);
 572
 573         sections_to_remove = nr_pages / PAGES_PER_SECTION;
 574         for (i = 0; i < sections_to_remove; i++) {
 575                 unsigned long pfn = phys_start_pfn + i*PAGES_PER_SECTION;
 576
 577                 cond_resched();
 578                 __remove_section(zone, __pfn_to_section(pfn), map_offset,
 579                                  altmap);
 580                 map_offset = 0;
 581         }
 582
 583         set_zone_contiguous(zone);
 584 }
 585 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
 586
 587 int set_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
 588 {
 589         int rc = -EINVAL;
 590
 591         get_online_mems();
 592         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
 593
 594         if (online_page_callback == generic_online_page) {
 595                 online_page_callback = callback;
 596                 rc = 0;
 597         }
 598
 599         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
 600         put_online_mems();
 601
 602         return rc;
 603 }
 604 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_online_page_callback);
 605
 606 int restore_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
 607 {
 608         int rc = -EINVAL;
 609
 610         get_online_mems();
 611         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
 612
 613         if (online_page_callback == callback) {
 614                 online_page_callback = generic_online_page;
 615                 rc = 0;
 616         }
 617
 618         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
 619         put_online_mems();
 620
 621         return rc;
 622 }
 623 EXPORT_SYMBOL_GPL(restore_online_page_callback);
 624
 625 void __online_page_set_limits(struct page *page)
 626 {
 627 }
 628 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_set_limits);
 629
 630 void __online_page_increment_counters(struct page *page)
 631 {
 632         adjust_managed_page_count(page, 1);
 633 }
 634 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_increment_counters);
 635
 636 void __online_page_free(struct page *page)
 637 {
 638         __free_reserved_page(page);
 639 }
 640 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_free);
 641
 642 static void generic_online_page(struct page *page, unsigned int order)
 643 {
 644         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
 645         __free_pages_core(page, order);
 646         totalram_pages_add(1UL << order);
 647 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 648         if (PageHighMem(page))
 649                 totalhigh_pages_add(1UL << order);
 650 #endif
 651 }
 652
 653 static int online_pages_blocks(unsigned long start, unsigned long nr_pages)
 654 {
 655         unsigned long end = start + nr_pages;
 656         int order, onlined_pages = 0;
 657
 658         while (start < end) {
 659                 order = min(MAX_ORDER - 1,
 660                         get_order(PFN_PHYS(end) - PFN_PHYS(start)));
 661                 (*online_page_callback)(pfn_to_page(start), order);
 662
 663                 onlined_pages += (1UL << order);
 664                 start += (1UL << order);
 665         }
 666         return onlined_pages;
 667 }
 668
 669 static int online_pages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
 670                         void *arg)
 671 {
 672         unsigned long onlined_pages = *(unsigned long *)arg;
 673
 674         if (PageReserved(pfn_to_page(start_pfn)))
 675                 onlined_pages += online_pages_blocks(start_pfn, nr_pages);
 676
 677         online_mem_sections(start_pfn, start_pfn + nr_pages);
 678
 679         *(unsigned long *)arg = onlined_pages;
 680         return 0;
 681 }
 682
 683 /* check which state of node_states will be changed when online memory */
 684 static void node_states_check_changes_online(unsigned long nr_pages,
 685         struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
 686 {
 687         int nid = zone_to_nid(zone);
 688
 689         arg->status_change_nid = NUMA_NO_NODE;
 690         arg->status_change_nid_normal = NUMA_NO_NODE;
 691         arg->status_change_nid_high = NUMA_NO_NODE;
 692
 693         if (!node_state(nid, N_MEMORY))
 694                 arg->status_change_nid = nid;
 695         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && !node_state(nid, N_NORMAL_MEMORY))
 696                 arg->status_change_nid_normal = nid;
 697 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
 698         if (zone_idx(zone) <= ZONE_HIGHMEM && !node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
 699                 arg->status_change_nid_high = nid;
 700 #endif
 701 }
 702
 703 static void node_states_set_node(int node, struct memory_notify *arg)
 704 {
 705         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
 706                 node_set_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
 707
 708         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
 709                 node_set_state(node, N_HIGH_MEMORY);
 710
 711         if (arg->status_change_nid >= 0)
 712                 node_set_state(node, N_MEMORY);
 713 }
 714
 715 static void __meminit resize_zone_range(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 716                 unsigned long nr_pages)
 717 {
 718         unsigned long old_end_pfn = zone_end_pfn(zone);
 719
 720         if (zone_is_empty(zone) || start_pfn < zone->zone_start_pfn)
 721                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
 722
 723         zone->spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - zone->zone_start_pfn;
 724 }
 725
 726 static void __meminit resize_pgdat_range(struct pglist_data *pgdat, unsigned long start_pfn,
 727                                      unsigned long nr_pages)
 728 {
 729         unsigned long old_end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
 730
 731         if (!pgdat->node_spanned_pages || start_pfn < pgdat->node_start_pfn)
 732                 pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
 733
 734         pgdat->node_spanned_pages = max(start_pfn + nr_pages, old_end_pfn) - pgdat->node_start_pfn;
 735 }
 736
 737 void __ref move_pfn_range_to_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
 738                 unsigned long nr_pages, struct vmem_altmap *altmap)
 739 {
 740         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
 741         int nid = pgdat->node_id;
 742         unsigned long flags;
 743
 744         clear_zone_contiguous(zone);
 745
 746         /* TODO Huh pgdat is irqsave while zone is not. It used to be like that before */
 747         pgdat_resize_lock(pgdat, &flags);
 748         zone_span_writelock(zone);
 749         if (zone_is_empty(zone))
 750                 init_currently_empty_zone(zone, start_pfn, nr_pages);
 751         resize_zone_range(zone, start_pfn, nr_pages);
 752         zone_span_writeunlock(zone);
 753         resize_pgdat_range(pgdat, start_pfn, nr_pages);
 754         pgdat_resize_unlock(pgdat, &flags);
 755
 756         /*
 757          * TODO now we have a visible range of pages which are not associated
 758          * with their zone properly. Not nice but set_pfnblock_flags_mask
 759          * expects the zone spans the pfn range. All the pages in the range
 760          * are reserved so nobody should be touching them so we should be safe
 761          */
 762         memmap_init_zone(nr_pages, nid, zone_idx(zone), start_pfn,
 763                         MEMMAP_HOTPLUG, altmap);
 764
 765         set_zone_contiguous(zone);
 766 }
 767
 768 /*
 769  * Returns a default kernel memory zone for the given pfn range.
 770  * If no kernel zone covers this pfn range it will automatically go
 771  * to the ZONE_NORMAL.
 772  */
 773 static struct zone *default_kernel_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
 774                 unsigned long nr_pages)
 775 {
 776         struct pglist_data *pgdat = NODE_DATA(nid);
 777         int zid;
 778
 779         for (zid = 0; zid <= ZONE_NORMAL; zid++) {
 780                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[zid];
 781
 782                 if (zone_intersects(zone, start_pfn, nr_pages))
 783                         return zone;
 784         }
 785
 786         return &pgdat->node_zones[ZONE_NORMAL];
 787 }
 788
 789 static inline struct zone *default_zone_for_pfn(int nid, unsigned long start_pfn,
 790                 unsigned long nr_pages)
 791 {
 792         struct zone *kernel_zone = default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn,
 793                         nr_pages);
 794         struct zone *movable_zone = &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
 795         bool in_kernel = zone_intersects(kernel_zone, start_pfn, nr_pages);
 796         bool in_movable = zone_intersects(movable_zone, start_pfn, nr_pages);
 797
 798         /*
 799          * We inherit the existing zone in a simple case where zones do not
 800          * overlap in the given range
 801          */
 802         if (in_kernel ^ in_movable)
 803                 return (in_kernel) ? kernel_zone : movable_zone;
 804
 805         /*
 806          * If the range doesn't belong to any zone or two zones overlap in the
 807          * given range then we use movable zone only if movable_node is
 808          * enabled because we always online to a kernel zone by default.
 809          */
 810         return movable_node_enabled ? movable_zone : kernel_zone;
 811 }
 812
 813 struct zone * zone_for_pfn_range(int online_type, int nid, unsigned start_pfn,
 814                 unsigned long nr_pages)
 815 {
 816         if (online_type == MMOP_ONLINE_KERNEL)
 817                 return default_kernel_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
 818
 819         if (online_type == MMOP_ONLINE_MOVABLE)
 820                 return &NODE_DATA(nid)->node_zones[ZONE_MOVABLE];
 821
 822         return default_zone_for_pfn(nid, start_pfn, nr_pages);
 823 }
 824
 825 /*
 826  * Associates the given pfn range with the given node and the zone appropriate
 827  * for the given online type.
 828  */
 829 static struct zone * __meminit move_pfn_range(int online_type, int nid,
 830                 unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
 831 {
 832         struct zone *zone;
 833
 834         zone = zone_for_pfn_range(online_type, nid, start_pfn, nr_pages);
 835         move_pfn_range_to_zone(zone, start_pfn, nr_pages, NULL);
 836         return zone;
 837 }
 838
 839 int __ref online_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, int online_type)
 840 {
 841         unsigned long flags;
 842         unsigned long onlined_pages = 0;
 843         struct zone *zone;
 844         int need_zonelists_rebuild = 0;
 845         int nid;
 846         int ret;
 847         struct memory_notify arg;
 848         struct memory_block *mem;
 849
 850         mem_hotplug_begin();
 851
 852         /*
 853          * We can't use pfn_to_nid() because nid might be stored in struct page
 854          * which is not yet initialized. Instead, we find nid from memory block.
 855          */
 856         mem = find_memory_block(__pfn_to_section(pfn));
 857         nid = mem->nid;
 858         put_device(&mem->dev);
 859
 860         /* associate pfn range with the zone */
 861         zone = move_pfn_range(online_type, nid, pfn, nr_pages);
 862
 863         arg.start_pfn = pfn;
 864         arg.nr_pages = nr_pages;
 865         node_states_check_changes_online(nr_pages, zone, &arg);
 866
 867         ret = memory_notify(MEM_GOING_ONLINE, &arg);
 868         ret = notifier_to_errno(ret);
 869         if (ret)
 870                 goto failed_addition;
 871
 872         /*
 873          * If this zone is not populated, then it is not in zonelist.
 874          * This means the page allocator ignores this zone.
 875          * So, zonelist must be updated after online.
 876          */
 877         if (!populated_zone(zone)) {
 878                 need_zonelists_rebuild = 1;
 879                 setup_zone_pageset(zone);
 880         }
 881
 882         ret = walk_system_ram_range(pfn, nr_pages, &onlined_pages,
 883                 online_pages_range);
 884         if (ret) {
 885                 if (need_zonelists_rebuild)
 886                         zone_pcp_reset(zone);
 887                 goto failed_addition;
 888         }
 889
 890         zone->present_pages += onlined_pages;
 891
 892         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
 893         zone->zone_pgdat->node_present_pages += onlined_pages;
 894         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
 895
 896         shuffle_zone(zone);
 897
 898         if (onlined_pages) {
 899                 node_states_set_node(nid, &arg);
 900                 if (need_zonelists_rebuild)
 901                         build_all_zonelists(NULL);
 902                 else
 903                         zone_pcp_update(zone);
 904         }
 905
 906         init_per_zone_wmark_min();
 907
 908         if (onlined_pages) {
 909                 kswapd_run(nid);
 910                 kcompactd_run(nid);
 911         }
 912
 913         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
 914
 915         writeback_set_ratelimit();
 916
 917         if (onlined_pages)
 918                 memory_notify(MEM_ONLINE, &arg);
 919         mem_hotplug_done();
 920         return 0;
 921
 922 failed_addition:
 923         pr_debug("online_pages [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
 924                  (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
 925                  (((unsigned long long) pfn + nr_pages) << PAGE_SHIFT) - 1);
 926         memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
 927         mem_hotplug_done();
 928         return ret;
 929 }
 930 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE */
 931
 932 static void reset_node_present_pages(pg_data_t *pgdat)
 933 {
 934         struct zone *z;
 935
 936         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
 937                 z->present_pages = 0;
 938
 939         pgdat->node_present_pages = 0;
 940 }
 941
 942 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
 943 static pg_data_t __ref *hotadd_new_pgdat(int nid, u64 start)
 944 {
 945         struct pglist_data *pgdat;
 946         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
 947
 948         pgdat = NODE_DATA(nid);
 949         if (!pgdat) {
 950                 pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
 951                 if (!pgdat)
 952                         return NULL;
 953
 954                 arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
 955         } else {
 956                 /*
 957                  * Reset the nr_zones, order and classzone_idx before reuse.
 958                  * Note that kswapd will init kswapd_classzone_idx properly
 959                  * when it starts in the near future.
 960                  */
 961                 pgdat->nr_zones = 0;
 962                 pgdat->kswapd_order = 0;
 963                 pgdat->kswapd_classzone_idx = 0;
 964         }
 965
 966         /* we can use NODE_DATA(nid) from here */
 967
 968         pgdat->node_id = nid;
 969         pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
 970
 971         /* init node's zones as empty zones, we don't have any present pages.*/
 972         free_area_init_core_hotplug(nid);
 973         pgdat->per_cpu_nodestats = alloc_percpu(struct per_cpu_nodestat);
 974
 975         /*
 976          * The node we allocated has no zone fallback lists. For avoiding
 977          * to access not-initialized zonelist, build here.
 978          */
 979         build_all_zonelists(pgdat);
 980
 981         /*
 982          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
 983          * clear all zones' present_pages because they will be updated in
 984          * online_pages() and offline_pages().
 985          */
 986         reset_node_managed_pages(pgdat);
 987         reset_node_present_pages(pgdat);
 988
 989         return pgdat;
 990 }
 991
 992 static void rollback_node_hotadd(int nid)
 993 {
 994         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
 995
 996         arch_refresh_nodedata(nid, NULL);
 997         free_percpu(pgdat->per_cpu_nodestats);
 998         arch_free_nodedata(pgdat);
 999         return;
1000 }
1001
1002
1003 /**
1004  * try_online_node - online a node if offlined
1005  * @nid: the node ID
1006  * @start: start addr of the node
1007  * @set_node_online: Whether we want to online the node
1008  * called by cpu_up() to online a node without onlined memory.
1009  *
1010  * Returns:
1011  * 1 -> a new node has been allocated
1012  * 0 -> the node is already online
1013  * -ENOMEM -> the node could not be allocated
1014  */
1015 static int __try_online_node(int nid, u64 start, bool set_node_online)
1016 {
1017         pg_data_t *pgdat;
1018         int ret = 1;
1019
1020         if (node_online(nid))
1021                 return 0;
1022
1023         pgdat = hotadd_new_pgdat(nid, start);
1024         if (!pgdat) {
1025                 pr_err("Cannot online node %d due to NULL pgdat\n", nid);
1026                 ret = -ENOMEM;
1027                 goto out;
1028         }
1029
1030         if (set_node_online) {
1031                 node_set_online(nid);
1032                 ret = register_one_node(nid);
1033                 BUG_ON(ret);
1034         }
1035 out:
1036         return ret;
1037 }
1038
1039 /*
1040  * Users of this function always want to online/register the node
1041  */
1042 int try_online_node(int nid)
1043 {
1044         int ret;
1045
1046         mem_hotplug_begin();
1047         ret =  __try_online_node(nid, 0, true);
1048         mem_hotplug_done();
1049         return ret;
1050 }
1051
1052 static int check_hotplug_memory_range(u64 start, u64 size)
1053 {
1054         unsigned long block_sz = memory_block_size_bytes();
1055         u64 block_nr_pages = block_sz >> PAGE_SHIFT;
1056         u64 nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1057         u64 start_pfn = PFN_DOWN(start);
1058
1059         /* memory range must be block size aligned */
1060         if (!nr_pages || !IS_ALIGNED(start_pfn, block_nr_pages) ||
1061             !IS_ALIGNED(nr_pages, block_nr_pages)) {
1062                 pr_err("Block size [%#lx] unaligned hotplug range: start %#llx, size %#llx",
1063                        block_sz, start, size);
1064                 return -EINVAL;
1065         }
1066
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 static int online_memory_block(struct memory_block *mem, void *arg)
1071 {
1072         return device_online(&mem->dev);
1073 }
1074
1075 /*
1076  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1077  * and online/offline operations (triggered e.g. by sysfs).
1078  *
1079  * we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
1080  */
1081 int __ref add_memory_resource(int nid, struct resource *res)
1082 {
1083         struct mhp_restrictions restrictions = {
1084                 .flags = MHP_MEMBLOCK_API,
1085         };
1086         u64 start, size;
1087         bool new_node = false;
1088         int ret;
1089
1090         start = res->start;
1091         size = resource_size(res);
1092
1093         ret = check_hotplug_memory_range(start, size);
1094         if (ret)
1095                 return ret;
1096
1097         mem_hotplug_begin();
1098
1099         /*
1100          * Add new range to memblock so that when hotadd_new_pgdat() is called
1101          * to allocate new pgdat, get_pfn_range_for_nid() will be able to find
1102          * this new range and calculate total pages correctly.  The range will
1103          * be removed at hot-remove time.
1104          */
1105         memblock_add_node(start, size, nid);
1106
1107         ret = __try_online_node(nid, start, false);
1108         if (ret < 0)
1109                 goto error;
1110         new_node = ret;
1111
1112         /* call arch's memory hotadd */
1113         ret = arch_add_memory(nid, start, size, &restrictions);
1114         if (ret < 0)
1115                 goto error;
1116
1117         if (new_node) {
1118                 /* If sysfs file of new node can't be created, cpu on the node
1119                  * can't be hot-added. There is no rollback way now.
1120                  * So, check by BUG_ON() to catch it reluctantly..
1121                  * We online node here. We can't roll back from here.
1122                  */
1123                 node_set_online(nid);
1124                 ret = __register_one_node(nid);
1125                 BUG_ON(ret);
1126         }
1127
1128         /* link memory sections under this node.*/
1129         ret = link_mem_sections(nid, PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1));
1130         BUG_ON(ret);
1131
1132         /* create new memmap entry */
1133         firmware_map_add_hotplug(start, start + size, "System RAM");
1134
1135         /* device_online() will take the lock when calling online_pages() */
1136         mem_hotplug_done();
1137
1138         /* online pages if requested */
1139         if (memhp_auto_online)
1140                 walk_memory_range(PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1),
1141                                   NULL, online_memory_block);
1142
1143         return ret;
1144 error:
1145         /* rollback pgdat allocation and others */
1146         if (new_node)
1147                 rollback_node_hotadd(nid);
1148         memblock_remove(start, size);
1149         mem_hotplug_done();
1150         return ret;
1151 }
1152
1153 /* requires device_hotplug_lock, see add_memory_resource() */
1154 int __ref __add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1155 {
1156         struct resource *res;
1157         int ret;
1158
1159         res = register_memory_resource(start, size);
1160         if (IS_ERR(res))
1161                 return PTR_ERR(res);
1162
1163         ret = add_memory_resource(nid, res);
1164         if (ret < 0)
1165                 release_memory_resource(res);
1166         return ret;
1167 }
1168
1169 int add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1170 {
1171         int rc;
1172
1173         lock_device_hotplug();
1174         rc = __add_memory(nid, start, size);
1175         unlock_device_hotplug();
1176
1177         return rc;
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory);
1180
1181 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1182 /*
1183  * A free page on the buddy free lists (not the per-cpu lists) has PageBuddy
1184  * set and the size of the free page is given by page_order(). Using this,
1185  * the function determines if the pageblock contains only free pages.
1186  * Due to buddy contraints, a free page at least the size of a pageblock will
1187  * be located at the start of the pageblock
1188  */
1189 static inline int pageblock_free(struct page *page)
1190 {
1191         return PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order;
1192 }
1193
1194 /* Return the pfn of the start of the next active pageblock after a given pfn */
1195 static unsigned long next_active_pageblock(unsigned long pfn)
1196 {
1197         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1198
1199         /* Ensure the starting page is pageblock-aligned */
1200         BUG_ON(pfn & (pageblock_nr_pages - 1));
1201
1202         /* If the entire pageblock is free, move to the end of free page */
1203         if (pageblock_free(page)) {
1204                 int order;
1205                 /* be careful. we don't have locks, page_order can be changed.*/
1206                 order = page_order(page);
1207                 if ((order < MAX_ORDER) && (order >= pageblock_order))
1208                         return pfn + (1 << order);
1209         }
1210
1211         return pfn + pageblock_nr_pages;
1212 }
1213
1214 static bool is_pageblock_removable_nolock(unsigned long pfn)
1215 {
1216         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1217         struct zone *zone;
1218
1219         /*
1220          * We have to be careful here because we are iterating over memory
1221          * sections which are not zone aware so we might end up outside of
1222          * the zone but still within the section.
1223          * We have to take care about the node as well. If the node is offline
1224          * its NODE_DATA will be NULL - see page_zone.
1225          */
1226         if (!node_online(page_to_nid(page)))
1227                 return false;
1228
1229         zone = page_zone(page);
1230         pfn = page_to_pfn(page);
1231         if (!zone_spans_pfn(zone, pfn))
1232                 return false;
1233
1234         return !has_unmovable_pages(zone, page, 0, MIGRATE_MOVABLE, SKIP_HWPOISON);
1235 }
1236
1237 /* Checks if this range of memory is likely to be hot-removable. */
1238 bool is_mem_section_removable(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1239 {
1240         unsigned long end_pfn, pfn;
1241
1242         end_pfn = min(start_pfn + nr_pages,
1243                         zone_end_pfn(page_zone(pfn_to_page(start_pfn))));
1244
1245         /* Check the starting page of each pageblock within the range */
1246         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn = next_active_pageblock(pfn)) {
1247                 if (!is_pageblock_removable_nolock(pfn))
1248                         return false;
1249                 cond_resched();
1250         }
1251
1252         /* All pageblocks in the memory block are likely to be hot-removable */
1253         return true;
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Confirm all pages in a range [start, end) belong to the same zone.
1258  * When true, return its valid [start, end).
1259  */
1260 int test_pages_in_a_zone(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1261                          unsigned long *valid_start, unsigned long *valid_end)
1262 {
1263         unsigned long pfn, sec_end_pfn;
1264         unsigned long start, end;
1265         struct zone *zone = NULL;
1266         struct page *page;
1267         int i;
1268         for (pfn = start_pfn, sec_end_pfn = SECTION_ALIGN_UP(start_pfn + 1);
1269              pfn < end_pfn;
1270              pfn = sec_end_pfn, sec_end_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1271                 /* Make sure the memory section is present first */
1272                 if (!present_section_nr(pfn_to_section_nr(pfn)))
1273                         continue;
1274                 for (; pfn < sec_end_pfn && pfn < end_pfn;
1275                      pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
1276                         i = 0;
1277                         /* This is just a CONFIG_HOLES_IN_ZONE check.*/
1278                         while ((i < MAX_ORDER_NR_PAGES) &&
1279                                 !pfn_valid_within(pfn + i))
1280                                 i++;
1281                         if (i == MAX_ORDER_NR_PAGES || pfn + i >= end_pfn)
1282                                 continue;
1283                         /* Check if we got outside of the zone */
1284                         if (zone && !zone_spans_pfn(zone, pfn + i))
1285                                 return 0;
1286                         page = pfn_to_page(pfn + i);
1287                         if (zone && page_zone(page) != zone)
1288                                 return 0;
1289                         if (!zone)
1290                                 start = pfn + i;
1291                         zone = page_zone(page);
1292                         end = pfn + MAX_ORDER_NR_PAGES;
1293                 }
1294         }
1295
1296         if (zone) {
1297                 *valid_start = start;
1298                 *valid_end = min(end, end_pfn);
1299                 return 1;
1300         } else {
1301                 return 0;
1302         }
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Scan pfn range [start,end) to find movable/migratable pages (LRU pages,
1307  * non-lru movable pages and hugepages). We scan pfn because it's much
1308  * easier than scanning over linked list. This function returns the pfn
1309  * of the first found movable page if it's found, otherwise 0.
1310  */
1311 static unsigned long scan_movable_pages(unsigned long start, unsigned long end)
1312 {
1313         unsigned long pfn;
1314
1315         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
1316                 struct page *page, *head;
1317                 unsigned long skip;
1318
1319                 if (!pfn_valid(pfn))
1320                         continue;
1321                 page = pfn_to_page(pfn);
1322                 if (PageLRU(page))
1323                         return pfn;
1324                 if (__PageMovable(page))
1325                         return pfn;
1326
1327                 if (!PageHuge(page))
1328                         continue;
1329                 head = compound_head(page);
1330                 if (page_huge_active(head))
1331                         return pfn;
1332                 skip = (1 << compound_order(head)) - (page - head);
1333                 pfn += skip - 1;
1334         }
1335         return 0;
1336 }
1337
1338 static struct page *new_node_page(struct page *page, unsigned long private)
1339 {
1340         int nid = page_to_nid(page);
1341         nodemask_t nmask = node_states[N_MEMORY];
1342
1343         /*
1344          * try to allocate from a different node but reuse this node if there
1345          * are no other online nodes to be used (e.g. we are offlining a part
1346          * of the only existing node)
1347          */
1348         node_clear(nid, nmask);
1349         if (nodes_empty(nmask))
1350                 node_set(nid, nmask);
1351
1352         return new_page_nodemask(page, nid, &nmask);
1353 }
1354
1355 static int
1356 do_migrate_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1357 {
1358         unsigned long pfn;
1359         struct page *page;
1360         int ret = 0;
1361         LIST_HEAD(source);
1362
1363         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1364                 if (!pfn_valid(pfn))
1365                         continue;
1366                 page = pfn_to_page(pfn);
1367
1368                 if (PageHuge(page)) {
1369                         struct page *head = compound_head(page);
1370                         pfn = page_to_pfn(head) + (1<<compound_order(head)) - 1;
1371                         isolate_huge_page(head, &source);
1372                         continue;
1373                 } else if (PageTransHuge(page))
1374                         pfn = page_to_pfn(compound_head(page))
1375                                 + hpage_nr_pages(page) - 1;
1376
1377                 /*
1378                  * HWPoison pages have elevated reference counts so the migration would
1379                  * fail on them. It also doesn't make any sense to migrate them in the
1380                  * first place. Still try to unmap such a page in case it is still mapped
1381                  * (e.g. current hwpoison implementation doesn't unmap KSM pages but keep
1382                  * the unmap as the catch all safety net).
1383                  */
1384                 if (PageHWPoison(page)) {
1385                         if (WARN_ON(PageLRU(page)))
1386                                 isolate_lru_page(page);
1387                         if (page_mapped(page))
1388                                 try_to_unmap(page, TTU_IGNORE_MLOCK | TTU_IGNORE_ACCESS);
1389                         continue;
1390                 }
1391
1392                 if (!get_page_unless_zero(page))
1393                         continue;
1394                 /*
1395                  * We can skip free pages. And we can deal with pages on
1396                  * LRU and non-lru movable pages.
1397                  */
1398                 if (PageLRU(page))
1399                         ret = isolate_lru_page(page);
1400                 else
1401                         ret = isolate_movable_page(page, ISOLATE_UNEVICTABLE);
1402                 if (!ret) { /* Success */
1403                         list_add_tail(&page->lru, &source);
1404                         if (!__PageMovable(page))
1405                                 inc_node_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1406                                                     page_is_file_cache(page));
1407
1408                 } else {
1409                         pr_warn("failed to isolate pfn %lx\n", pfn);
1410                         dump_page(page, "isolation failed");
1411                 }
1412                 put_page(page);
1413         }
1414         if (!list_empty(&source)) {
1415                 /* Allocate a new page from the nearest neighbor node */
1416                 ret = migrate_pages(&source, new_node_page, NULL, 0,
1417                                         MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_HOTPLUG);
1418                 if (ret) {
1419                         list_for_each_entry(page, &source, lru) {
1420                                 pr_warn("migrating pfn %lx failed ret:%d ",
1421                                        page_to_pfn(page), ret);
1422                                 dump_page(page, "migration failure");
1423                         }
1424                         putback_movable_pages(&source);
1425                 }
1426         }
1427
1428         return ret;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * remove from free_area[] and mark all as Reserved.
1433  */
1434 static int
1435 offline_isolated_pages_cb(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1436                         void *data)
1437 {
1438         unsigned long *offlined_pages = (unsigned long *)data;
1439
1440         *offlined_pages += __offline_isolated_pages(start, start + nr_pages);
1441         return 0;
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Check all pages in range, recoreded as memory resource, are isolated.
1446  */
1447 static int
1448 check_pages_isolated_cb(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
1449                         void *data)
1450 {
1451         return test_pages_isolated(start_pfn, start_pfn + nr_pages, true);
1452 }
1453
1454 static int __init cmdline_parse_movable_node(char *p)
1455 {
1456 #ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
1457         movable_node_enabled = true;
1458 #else
1459         pr_warn("movable_node parameter depends on CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP to work properly\n");
1460 #endif
1461         return 0;
1462 }
1463 early_param("movable_node", cmdline_parse_movable_node);
1464
1465 /* check which state of node_states will be changed when offline memory */
1466 static void node_states_check_changes_offline(unsigned long nr_pages,
1467                 struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
1468 {
1469         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1470         unsigned long present_pages = 0;
1471         enum zone_type zt;
1472
1473         arg->status_change_nid = NUMA_NO_NODE;
1474         arg->status_change_nid_normal = NUMA_NO_NODE;
1475         arg->status_change_nid_high = NUMA_NO_NODE;
1476
1477         /*
1478          * Check whether node_states[N_NORMAL_MEMORY] will be changed.
1479          * If the memory to be offline is within the range
1480          * [0..ZONE_NORMAL], and it is the last present memory there,
1481          * the zones in that range will become empty after the offlining,
1482          * thus we can determine that we need to clear the node from
1483          * node_states[N_NORMAL_MEMORY].
1484          */
1485         for (zt = 0; zt <= ZONE_NORMAL; zt++)
1486                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1487         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && nr_pages >= present_pages)
1488                 arg->status_change_nid_normal = zone_to_nid(zone);
1489
1490 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1491         /*
1492          * node_states[N_HIGH_MEMORY] contains nodes which
1493          * have normal memory or high memory.
1494          * Here we add the present_pages belonging to ZONE_HIGHMEM.
1495          * If the zone is within the range of [0..ZONE_HIGHMEM), and
1496          * we determine that the zones in that range become empty,
1497          * we need to clear the node for N_HIGH_MEMORY.
1498          */
1499         present_pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1500         if (zone_idx(zone) <= ZONE_HIGHMEM && nr_pages >= present_pages)
1501                 arg->status_change_nid_high = zone_to_nid(zone);
1502 #endif
1503
1504         /*
1505          * We have accounted the pages from [0..ZONE_NORMAL), and
1506          * in case of CONFIG_HIGHMEM the pages from ZONE_HIGHMEM
1507          * as well.
1508          * Here we count the possible pages from ZONE_MOVABLE.
1509          * If after having accounted all the pages, we see that the nr_pages
1510          * to be offlined is over or equal to the accounted pages,
1511          * we know that the node will become empty, and so, we can clear
1512          * it for N_MEMORY as well.
1513          */
1514         present_pages += pgdat->node_zones[ZONE_MOVABLE].present_pages;
1515
1516         if (nr_pages >= present_pages)
1517                 arg->status_change_nid = zone_to_nid(zone);
1518 }
1519
1520 static void node_states_clear_node(int node, struct memory_notify *arg)
1521 {
1522         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
1523                 node_clear_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
1524
1525         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
1526                 node_clear_state(node, N_HIGH_MEMORY);
1527
1528         if (arg->status_change_nid >= 0)
1529                 node_clear_state(node, N_MEMORY);
1530 }
1531
1532 static int __ref __offline_pages(unsigned long start_pfn,
1533                   unsigned long end_pfn)
1534 {
1535         unsigned long pfn, nr_pages;
1536         unsigned long offlined_pages = 0;
1537         int ret, node, nr_isolate_pageblock;
1538         unsigned long flags;
1539         unsigned long valid_start, valid_end;
1540         struct zone *zone;
1541         struct memory_notify arg;
1542         char *reason;
1543
1544         mem_hotplug_begin();
1545
1546         /* This makes hotplug much easier...and readable.
1547            we assume this for now. .*/
1548         if (!test_pages_in_a_zone(start_pfn, end_pfn, &valid_start,
1549                                   &valid_end)) {
1550                 ret = -EINVAL;
1551                 reason = "multizone range";
1552                 goto failed_removal;
1553         }
1554
1555         zone = page_zone(pfn_to_page(valid_start));
1556         node = zone_to_nid(zone);
1557         nr_pages = end_pfn - start_pfn;
1558
1559         /* set above range as isolated */
1560         ret = start_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn,
1561                                        MIGRATE_MOVABLE,
1562                                        SKIP_HWPOISON | REPORT_FAILURE);
1563         if (ret < 0) {
1564                 reason = "failure to isolate range";
1565                 goto failed_removal;
1566         }
1567         nr_isolate_pageblock = ret;
1568
1569         arg.start_pfn = start_pfn;
1570         arg.nr_pages = nr_pages;
1571         node_states_check_changes_offline(nr_pages, zone, &arg);
1572
1573         ret = memory_notify(MEM_GOING_OFFLINE, &arg);
1574         ret = notifier_to_errno(ret);
1575         if (ret) {
1576                 reason = "notifier failure";
1577                 goto failed_removal_isolated;
1578         }
1579
1580         do {
1581                 for (pfn = start_pfn; pfn;) {
1582                         if (signal_pending(current)) {
1583                                 ret = -EINTR;
1584                                 reason = "signal backoff";
1585                                 goto failed_removal_isolated;
1586                         }
1587
1588                         cond_resched();
1589                         lru_add_drain_all();
1590
1591                         pfn = scan_movable_pages(pfn, end_pfn);
1592                         if (pfn) {
1593                                 /*
1594                                  * TODO: fatal migration failures should bail
1595                                  * out
1596                                  */
1597                                 do_migrate_range(pfn, end_pfn);
1598                         }
1599                 }
1600
1601                 /*
1602                  * Dissolve free hugepages in the memory block before doing
1603                  * offlining actually in order to make hugetlbfs's object
1604                  * counting consistent.
1605                  */
1606                 ret = dissolve_free_huge_pages(start_pfn, end_pfn);
1607                 if (ret) {
1608                         reason = "failure to dissolve huge pages";
1609                         goto failed_removal_isolated;
1610                 }
1611                 /* check again */
1612                 ret = walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn,
1613                                             NULL, check_pages_isolated_cb);
1614         } while (ret);
1615
1616         /* Ok, all of our target is isolated.
1617            We cannot do rollback at this point. */
1618         walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn,
1619                               &offlined_pages, offline_isolated_pages_cb);
1620         pr_info("Offlined Pages %ld\n", offlined_pages);
1621         /*
1622          * Onlining will reset pagetype flags and makes migrate type
1623          * MOVABLE, so just need to decrease the number of isolated
1624          * pageblocks zone counter here.
1625          */
1626         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1627         zone->nr_isolate_pageblock -= nr_isolate_pageblock;
1628         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1629
1630         /* removal success */
1631         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(start_pfn), -offlined_pages);
1632         zone->present_pages -= offlined_pages;
1633
1634         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
1635         zone->zone_pgdat->node_present_pages -= offlined_pages;
1636         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
1637
1638         init_per_zone_wmark_min();
1639
1640         if (!populated_zone(zone)) {
1641                 zone_pcp_reset(zone);
1642                 build_all_zonelists(NULL);
1643         } else
1644                 zone_pcp_update(zone);
1645
1646         node_states_clear_node(node, &arg);
1647         if (arg.status_change_nid >= 0) {
1648                 kswapd_stop(node);
1649                 kcompactd_stop(node);
1650         }
1651
1652         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1653         writeback_set_ratelimit();
1654
1655         memory_notify(MEM_OFFLINE, &arg);
1656         mem_hotplug_done();
1657         return 0;
1658
1659 failed_removal_isolated:
1660         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1661         memory_notify(MEM_CANCEL_OFFLINE, &arg);
1662 failed_removal:
1663         pr_debug("memory offlining [mem %#010llx-%#010llx] failed due to %s\n",
1664                  (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
1665                  ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1,
1666                  reason);
1667         /* pushback to free area */
1668         mem_hotplug_done();
1669         return ret;
1670 }
1671
1672 int offline_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1673 {
1674         return __offline_pages(start_pfn, start_pfn + nr_pages);
1675 }
1676 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
1677
1678 /**
1679  * walk_memory_range - walks through all mem sections in [start_pfn, end_pfn)
1680  * @start_pfn: start pfn of the memory range
1681  * @end_pfn: end pfn of the memory range
1682  * @arg: argument passed to func
1683  * @func: callback for each memory section walked
1684  *
1685  * This function walks through all present mem sections in range
1686  * [start_pfn, end_pfn) and call func on each mem section.
1687  *
1688  * Returns the return value of func.
1689  */
1690 int walk_memory_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1691                 void *arg, int (*func)(struct memory_block *, void *))
1692 {
1693         struct memory_block *mem = NULL;
1694         struct mem_section *section;
1695         unsigned long pfn, section_nr;
1696         int ret;
1697
1698         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1699                 section_nr = pfn_to_section_nr(pfn);
1700                 if (!present_section_nr(section_nr))
1701                         continue;
1702
1703                 section = __nr_to_section(section_nr);
1704                 /* same memblock? */
1705                 if (mem)
1706                         if ((section_nr >= mem->start_section_nr) &&
1707                             (section_nr <= mem->end_section_nr))
1708                                 continue;
1709
1710                 mem = find_memory_block_hinted(section, mem);
1711                 if (!mem)
1712                         continue;
1713
1714                 ret = func(mem, arg);
1715                 if (ret) {
1716                         kobject_put(&mem->dev.kobj);
1717                         return ret;
1718                 }
1719         }
1720
1721         if (mem)
1722                 kobject_put(&mem->dev.kobj);
1723
1724         return 0;
1725 }
1726
1727 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1728 static int check_memblock_offlined_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1729 {
1730         int ret = !is_memblock_offlined(mem);
1731
1732         if (unlikely(ret)) {
1733                 phys_addr_t beginpa, endpa;
1734
1735                 beginpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr));
1736                 endpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->end_section_nr + 1))-1;
1737                 pr_warn("removing memory fails, because memory [%pa-%pa] is onlined\n",
1738                         &beginpa, &endpa);
1739         }
1740
1741         return ret;
1742 }
1743
1744 static int check_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1745 {
1746         int cpu;
1747
1748         for_each_present_cpu(cpu) {
1749                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1750                         /*
1751                          * the cpu on this node isn't removed, and we can't
1752                          * offline this node.
1753                          */
1754                         return -EBUSY;
1755         }
1756
1757         return 0;
1758 }
1759
1760 /**
1761  * try_offline_node
1762  * @nid: the node ID
1763  *
1764  * Offline a node if all memory sections and cpus of the node are removed.
1765  *
1766  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1767  * and online/offline operations before this call.
1768  */
1769 void try_offline_node(int nid)
1770 {
1771         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1772         unsigned long start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1773         unsigned long end_pfn = start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1774         unsigned long pfn;
1775
1776         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1777                 unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(pfn);
1778
1779                 if (!present_section_nr(section_nr))
1780                         continue;
1781
1782                 if (pfn_to_nid(pfn) != nid)
1783                         continue;
1784
1785                 /*
1786                  * some memory sections of this node are not removed, and we
1787                  * can't offline node now.
1788                  */
1789                 return;
1790         }
1791
1792         if (check_cpu_on_node(pgdat))
1793                 return;
1794
1795         /*
1796          * all memory/cpu of this node are removed, we can offline this
1797          * node now.
1798          */
1799         node_set_offline(nid);
1800         unregister_one_node(nid);
1801 }
1802 EXPORT_SYMBOL(try_offline_node);
1803
1804 static void __release_memory_resource(resource_size_t start,
1805                                       resource_size_t size)
1806 {
1807         int ret;
1808
1809         /*
1810          * When removing memory in the same granularity as it was added,
1811          * this function never fails. It might only fail if resources
1812          * have to be adjusted or split. We'll ignore the error, as
1813          * removing of memory cannot fail.
1814          */
1815         ret = release_mem_region_adjustable(&iomem_resource, start, size);
1816         if (ret) {
1817                 resource_size_t endres = start + size - 1;
1818
1819                 pr_warn("Unable to release resource <%pa-%pa> (%d)\n",
1820                         &start, &endres, ret);
1821         }
1822 }
1823
1824 /**
1825  * remove_memory
1826  * @nid: the node ID
1827  * @start: physical address of the region to remove
1828  * @size: size of the region to remove
1829  *
1830  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1831  * and online/offline operations before this call, as required by
1832  * try_offline_node().
1833  */
1834 void __ref __remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1835 {
1836         int ret;
1837
1838         BUG_ON(check_hotplug_memory_range(start, size));
1839
1840         mem_hotplug_begin();
1841
1842         /*
1843          * All memory blocks must be offlined before removing memory.  Check
1844          * whether all memory blocks in question are offline and trigger a BUG()
1845          * if this is not the case.
1846          */
1847         ret = walk_memory_range(PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1), NULL,
1848                                 check_memblock_offlined_cb);
1849         if (ret)
1850                 BUG();
1851
1852         /* remove memmap entry */
1853         firmware_map_remove(start, start + size, "System RAM");
1854         memblock_free(start, size);
1855         memblock_remove(start, size);
1856
1857         arch_remove_memory(nid, start, size, NULL);
1858         __release_memory_resource(start, size);
1859
1860         try_offline_node(nid);
1861
1862         mem_hotplug_done();
1863 }
1864
1865 void remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1866 {
1867         lock_device_hotplug();
1868         __remove_memory(nid, start, size);
1869         unlock_device_hotplug();
1870 }
1871 EXPORT_SYMBOL_GPL(remove_memory);
1872 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */