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