Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/dledford/rdma
[linux-2.6-block.git] / 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/swap.h>
10 #include <linux/interrupt.h>
11 #include <linux/pagemap.h>
12 #include <linux/compiler.h>
13 #include <linux/export.h>
14 #include <linux/pagevec.h>
15 #include <linux/writeback.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/sysctl.h>
18 #include <linux/cpu.h>
19 #include <linux/memory.h>
20 #include <linux/memory_hotplug.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/vmalloc.h>
23 #include <linux/ioport.h>
24 #include <linux/delay.h>
25 #include <linux/migrate.h>
26 #include <linux/page-isolation.h>
27 #include <linux/pfn.h>
28 #include <linux/suspend.h>
29 #include <linux/mm_inline.h>
30 #include <linux/firmware-map.h>
31 #include <linux/stop_machine.h>
32 #include <linux/hugetlb.h>
33 #include <linux/memblock.h>
34 #include <linux/bootmem.h>
35
36 #include <asm/tlbflush.h>
37
38 #include "internal.h"
39
40 /*
41  * online_page_callback contains pointer to current page onlining function.
42  * Initially it is generic_online_page(). If it is required it could be
43  * changed by calling set_online_page_callback() for callback registration
44  * and restore_online_page_callback() for generic callback restore.
45  */
46
47 static void generic_online_page(struct page *page);
48
49 static online_page_callback_t online_page_callback = generic_online_page;
50 static DEFINE_MUTEX(online_page_callback_lock);
51
52 /* The same as the cpu_hotplug lock, but for memory hotplug. */
53 static struct {
54         struct task_struct *active_writer;
55         struct mutex lock; /* Synchronizes accesses to refcount, */
56         /*
57          * Also blocks the new readers during
58          * an ongoing mem hotplug operation.
59          */
60         int refcount;
61
62 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
63         struct lockdep_map dep_map;
64 #endif
65 } mem_hotplug = {
66         .active_writer = NULL,
67         .lock = __MUTEX_INITIALIZER(mem_hotplug.lock),
68         .refcount = 0,
69 #ifdef CONFIG_DEBUG_LOCK_ALLOC
70         .dep_map = {.name = "mem_hotplug.lock" },
71 #endif
72 };
73
74 /* Lockdep annotations for get/put_online_mems() and mem_hotplug_begin/end() */
75 #define memhp_lock_acquire_read() lock_map_acquire_read(&mem_hotplug.dep_map)
76 #define memhp_lock_acquire()      lock_map_acquire(&mem_hotplug.dep_map)
77 #define memhp_lock_release()      lock_map_release(&mem_hotplug.dep_map)
78
79 void get_online_mems(void)
80 {
81         might_sleep();
82         if (mem_hotplug.active_writer == current)
83                 return;
84         memhp_lock_acquire_read();
85         mutex_lock(&mem_hotplug.lock);
86         mem_hotplug.refcount++;
87         mutex_unlock(&mem_hotplug.lock);
88
89 }
90
91 void put_online_mems(void)
92 {
93         if (mem_hotplug.active_writer == current)
94                 return;
95         mutex_lock(&mem_hotplug.lock);
96
97         if (WARN_ON(!mem_hotplug.refcount))
98                 mem_hotplug.refcount++; /* try to fix things up */
99
100         if (!--mem_hotplug.refcount && unlikely(mem_hotplug.active_writer))
101                 wake_up_process(mem_hotplug.active_writer);
102         mutex_unlock(&mem_hotplug.lock);
103         memhp_lock_release();
104
105 }
106
107 void mem_hotplug_begin(void)
108 {
109         mem_hotplug.active_writer = current;
110
111         memhp_lock_acquire();
112         for (;;) {
113                 mutex_lock(&mem_hotplug.lock);
114                 if (likely(!mem_hotplug.refcount))
115                         break;
116                 __set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
117                 mutex_unlock(&mem_hotplug.lock);
118                 schedule();
119         }
120 }
121
122 void mem_hotplug_done(void)
123 {
124         mem_hotplug.active_writer = NULL;
125         mutex_unlock(&mem_hotplug.lock);
126         memhp_lock_release();
127 }
128
129 /* add this memory to iomem resource */
130 static struct resource *register_memory_resource(u64 start, u64 size)
131 {
132         struct resource *res;
133         res = kzalloc(sizeof(struct resource), GFP_KERNEL);
134         BUG_ON(!res);
135
136         res->name = "System RAM";
137         res->start = start;
138         res->end = start + size - 1;
139         res->flags = IORESOURCE_MEM | IORESOURCE_BUSY;
140         if (request_resource(&iomem_resource, res) < 0) {
141                 pr_debug("System RAM resource %pR cannot be added\n", res);
142                 kfree(res);
143                 res = NULL;
144         }
145         return res;
146 }
147
148 static void release_memory_resource(struct resource *res)
149 {
150         if (!res)
151                 return;
152         release_resource(res);
153         kfree(res);
154         return;
155 }
156
157 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE
158 void get_page_bootmem(unsigned long info,  struct page *page,
159                       unsigned long type)
160 {
161         page->lru.next = (struct list_head *) type;
162         SetPagePrivate(page);
163         set_page_private(page, info);
164         atomic_inc(&page->_count);
165 }
166
167 void put_page_bootmem(struct page *page)
168 {
169         unsigned long type;
170
171         type = (unsigned long) page->lru.next;
172         BUG_ON(type < MEMORY_HOTPLUG_MIN_BOOTMEM_TYPE ||
173                type > MEMORY_HOTPLUG_MAX_BOOTMEM_TYPE);
174
175         if (atomic_dec_return(&page->_count) == 1) {
176                 ClearPagePrivate(page);
177                 set_page_private(page, 0);
178                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
179                 free_reserved_page(page);
180         }
181 }
182
183 #ifdef CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE
184 #ifndef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
185 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
186 {
187         unsigned long *usemap, mapsize, section_nr, i;
188         struct mem_section *ms;
189         struct page *page, *memmap;
190
191         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
192         ms = __nr_to_section(section_nr);
193
194         /* Get section's memmap address */
195         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
196
197         /*
198          * Get page for the memmap's phys address
199          * XXX: need more consideration for sparse_vmemmap...
200          */
201         page = virt_to_page(memmap);
202         mapsize = sizeof(struct page) * PAGES_PER_SECTION;
203         mapsize = PAGE_ALIGN(mapsize) >> PAGE_SHIFT;
204
205         /* remember memmap's page */
206         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
207                 get_page_bootmem(section_nr, page, SECTION_INFO);
208
209         usemap = __nr_to_section(section_nr)->pageblock_flags;
210         page = virt_to_page(usemap);
211
212         mapsize = PAGE_ALIGN(usemap_size()) >> PAGE_SHIFT;
213
214         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
215                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
216
217 }
218 #else /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
219 static void register_page_bootmem_info_section(unsigned long start_pfn)
220 {
221         unsigned long *usemap, mapsize, section_nr, i;
222         struct mem_section *ms;
223         struct page *page, *memmap;
224
225         if (!pfn_valid(start_pfn))
226                 return;
227
228         section_nr = pfn_to_section_nr(start_pfn);
229         ms = __nr_to_section(section_nr);
230
231         memmap = sparse_decode_mem_map(ms->section_mem_map, section_nr);
232
233         register_page_bootmem_memmap(section_nr, memmap, PAGES_PER_SECTION);
234
235         usemap = __nr_to_section(section_nr)->pageblock_flags;
236         page = virt_to_page(usemap);
237
238         mapsize = PAGE_ALIGN(usemap_size()) >> PAGE_SHIFT;
239
240         for (i = 0; i < mapsize; i++, page++)
241                 get_page_bootmem(section_nr, page, MIX_SECTION_INFO);
242 }
243 #endif /* !CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
244
245 void register_page_bootmem_info_node(struct pglist_data *pgdat)
246 {
247         unsigned long i, pfn, end_pfn, nr_pages;
248         int node = pgdat->node_id;
249         struct page *page;
250         struct zone *zone;
251
252         nr_pages = PAGE_ALIGN(sizeof(struct pglist_data)) >> PAGE_SHIFT;
253         page = virt_to_page(pgdat);
254
255         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
256                 get_page_bootmem(node, page, NODE_INFO);
257
258         zone = &pgdat->node_zones[0];
259         for (; zone < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES - 1; zone++) {
260                 if (zone_is_initialized(zone)) {
261                         nr_pages = zone->wait_table_hash_nr_entries
262                                 * sizeof(wait_queue_head_t);
263                         nr_pages = PAGE_ALIGN(nr_pages) >> PAGE_SHIFT;
264                         page = virt_to_page(zone->wait_table);
265
266                         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++)
267                                 get_page_bootmem(node, page, NODE_INFO);
268                 }
269         }
270
271         pfn = pgdat->node_start_pfn;
272         end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
273
274         /* register section info */
275         for (; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
276                 /*
277                  * Some platforms can assign the same pfn to multiple nodes - on
278                  * node0 as well as nodeN.  To avoid registering a pfn against
279                  * multiple nodes we check that this pfn does not already
280                  * reside in some other nodes.
281                  */
282                 if (pfn_valid(pfn) && (pfn_to_nid(pfn) == node))
283                         register_page_bootmem_info_section(pfn);
284         }
285 }
286 #endif /* CONFIG_HAVE_BOOTMEM_INFO_NODE */
287
288 static void __meminit grow_zone_span(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
289                                      unsigned long end_pfn)
290 {
291         unsigned long old_zone_end_pfn;
292
293         zone_span_writelock(zone);
294
295         old_zone_end_pfn = zone_end_pfn(zone);
296         if (zone_is_empty(zone) || start_pfn < zone->zone_start_pfn)
297                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
298
299         zone->spanned_pages = max(old_zone_end_pfn, end_pfn) -
300                                 zone->zone_start_pfn;
301
302         zone_span_writeunlock(zone);
303 }
304
305 static void resize_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
306                 unsigned long end_pfn)
307 {
308         zone_span_writelock(zone);
309
310         if (end_pfn - start_pfn) {
311                 zone->zone_start_pfn = start_pfn;
312                 zone->spanned_pages = end_pfn - start_pfn;
313         } else {
314                 /*
315                  * make it consist as free_area_init_core(),
316                  * if spanned_pages = 0, then keep start_pfn = 0
317                  */
318                 zone->zone_start_pfn = 0;
319                 zone->spanned_pages = 0;
320         }
321
322         zone_span_writeunlock(zone);
323 }
324
325 static void fix_zone_id(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
326                 unsigned long end_pfn)
327 {
328         enum zone_type zid = zone_idx(zone);
329         int nid = zone->zone_pgdat->node_id;
330         unsigned long pfn;
331
332         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++)
333                 set_page_links(pfn_to_page(pfn), zid, nid, pfn);
334 }
335
336 /* Can fail with -ENOMEM from allocating a wait table with vmalloc() or
337  * alloc_bootmem_node_nopanic()/memblock_virt_alloc_node_nopanic() */
338 static int __ref ensure_zone_is_initialized(struct zone *zone,
339                         unsigned long start_pfn, unsigned long num_pages)
340 {
341         if (!zone_is_initialized(zone))
342                 return init_currently_empty_zone(zone, start_pfn, num_pages,
343                                                  MEMMAP_HOTPLUG);
344         return 0;
345 }
346
347 static int __meminit move_pfn_range_left(struct zone *z1, struct zone *z2,
348                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
349 {
350         int ret;
351         unsigned long flags;
352         unsigned long z1_start_pfn;
353
354         ret = ensure_zone_is_initialized(z1, start_pfn, end_pfn - start_pfn);
355         if (ret)
356                 return ret;
357
358         pgdat_resize_lock(z1->zone_pgdat, &flags);
359
360         /* can't move pfns which are higher than @z2 */
361         if (end_pfn > zone_end_pfn(z2))
362                 goto out_fail;
363         /* the move out part must be at the left most of @z2 */
364         if (start_pfn > z2->zone_start_pfn)
365                 goto out_fail;
366         /* must included/overlap */
367         if (end_pfn <= z2->zone_start_pfn)
368                 goto out_fail;
369
370         /* use start_pfn for z1's start_pfn if z1 is empty */
371         if (!zone_is_empty(z1))
372                 z1_start_pfn = z1->zone_start_pfn;
373         else
374                 z1_start_pfn = start_pfn;
375
376         resize_zone(z1, z1_start_pfn, end_pfn);
377         resize_zone(z2, end_pfn, zone_end_pfn(z2));
378
379         pgdat_resize_unlock(z1->zone_pgdat, &flags);
380
381         fix_zone_id(z1, start_pfn, end_pfn);
382
383         return 0;
384 out_fail:
385         pgdat_resize_unlock(z1->zone_pgdat, &flags);
386         return -1;
387 }
388
389 static int __meminit move_pfn_range_right(struct zone *z1, struct zone *z2,
390                 unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
391 {
392         int ret;
393         unsigned long flags;
394         unsigned long z2_end_pfn;
395
396         ret = ensure_zone_is_initialized(z2, start_pfn, end_pfn - start_pfn);
397         if (ret)
398                 return ret;
399
400         pgdat_resize_lock(z1->zone_pgdat, &flags);
401
402         /* can't move pfns which are lower than @z1 */
403         if (z1->zone_start_pfn > start_pfn)
404                 goto out_fail;
405         /* the move out part mast at the right most of @z1 */
406         if (zone_end_pfn(z1) >  end_pfn)
407                 goto out_fail;
408         /* must included/overlap */
409         if (start_pfn >= zone_end_pfn(z1))
410                 goto out_fail;
411
412         /* use end_pfn for z2's end_pfn if z2 is empty */
413         if (!zone_is_empty(z2))
414                 z2_end_pfn = zone_end_pfn(z2);
415         else
416                 z2_end_pfn = end_pfn;
417
418         resize_zone(z1, z1->zone_start_pfn, start_pfn);
419         resize_zone(z2, start_pfn, z2_end_pfn);
420
421         pgdat_resize_unlock(z1->zone_pgdat, &flags);
422
423         fix_zone_id(z2, start_pfn, end_pfn);
424
425         return 0;
426 out_fail:
427         pgdat_resize_unlock(z1->zone_pgdat, &flags);
428         return -1;
429 }
430
431 static void __meminit grow_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat, unsigned long start_pfn,
432                                       unsigned long end_pfn)
433 {
434         unsigned long old_pgdat_end_pfn = pgdat_end_pfn(pgdat);
435
436         if (!pgdat->node_spanned_pages || start_pfn < pgdat->node_start_pfn)
437                 pgdat->node_start_pfn = start_pfn;
438
439         pgdat->node_spanned_pages = max(old_pgdat_end_pfn, end_pfn) -
440                                         pgdat->node_start_pfn;
441 }
442
443 static int __meminit __add_zone(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn)
444 {
445         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
446         int nr_pages = PAGES_PER_SECTION;
447         int nid = pgdat->node_id;
448         int zone_type;
449         unsigned long flags, pfn;
450         int ret;
451
452         zone_type = zone - pgdat->node_zones;
453         ret = ensure_zone_is_initialized(zone, phys_start_pfn, nr_pages);
454         if (ret)
455                 return ret;
456
457         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
458         grow_zone_span(zone, phys_start_pfn, phys_start_pfn + nr_pages);
459         grow_pgdat_span(zone->zone_pgdat, phys_start_pfn,
460                         phys_start_pfn + nr_pages);
461         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
462         memmap_init_zone(nr_pages, nid, zone_type,
463                          phys_start_pfn, MEMMAP_HOTPLUG);
464
465         /* online_page_range is called later and expects pages reserved */
466         for (pfn = phys_start_pfn; pfn < phys_start_pfn + nr_pages; pfn++) {
467                 if (!pfn_valid(pfn))
468                         continue;
469
470                 SetPageReserved(pfn_to_page(pfn));
471         }
472         return 0;
473 }
474
475 static int __meminit __add_section(int nid, struct zone *zone,
476                                         unsigned long phys_start_pfn)
477 {
478         int ret;
479
480         if (pfn_valid(phys_start_pfn))
481                 return -EEXIST;
482
483         ret = sparse_add_one_section(zone, phys_start_pfn);
484
485         if (ret < 0)
486                 return ret;
487
488         ret = __add_zone(zone, phys_start_pfn);
489
490         if (ret < 0)
491                 return ret;
492
493         return register_new_memory(nid, __pfn_to_section(phys_start_pfn));
494 }
495
496 /*
497  * Reasonably generic function for adding memory.  It is
498  * expected that archs that support memory hotplug will
499  * call this function after deciding the zone to which to
500  * add the new pages.
501  */
502 int __ref __add_pages(int nid, struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn,
503                         unsigned long nr_pages)
504 {
505         unsigned long i;
506         int err = 0;
507         int start_sec, end_sec;
508         /* during initialize mem_map, align hot-added range to section */
509         start_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn);
510         end_sec = pfn_to_section_nr(phys_start_pfn + nr_pages - 1);
511
512         for (i = start_sec; i <= end_sec; i++) {
513                 err = __add_section(nid, zone, section_nr_to_pfn(i));
514
515                 /*
516                  * EEXIST is finally dealt with by ioresource collision
517                  * check. see add_memory() => register_memory_resource()
518                  * Warning will be printed if there is collision.
519                  */
520                 if (err && (err != -EEXIST))
521                         break;
522                 err = 0;
523         }
524         vmemmap_populate_print_last();
525
526         return err;
527 }
528 EXPORT_SYMBOL_GPL(__add_pages);
529
530 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
531 /* find the smallest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn) */
532 static int find_smallest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
533                                      unsigned long start_pfn,
534                                      unsigned long end_pfn)
535 {
536         struct mem_section *ms;
537
538         for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn += PAGES_PER_SECTION) {
539                 ms = __pfn_to_section(start_pfn);
540
541                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
542                         continue;
543
544                 if (unlikely(pfn_to_nid(start_pfn) != nid))
545                         continue;
546
547                 if (zone && zone != page_zone(pfn_to_page(start_pfn)))
548                         continue;
549
550                 return start_pfn;
551         }
552
553         return 0;
554 }
555
556 /* find the biggest valid pfn in the range [start_pfn, end_pfn). */
557 static int find_biggest_section_pfn(int nid, struct zone *zone,
558                                     unsigned long start_pfn,
559                                     unsigned long end_pfn)
560 {
561         struct mem_section *ms;
562         unsigned long pfn;
563
564         /* pfn is the end pfn of a memory section. */
565         pfn = end_pfn - 1;
566         for (; pfn >= start_pfn; pfn -= PAGES_PER_SECTION) {
567                 ms = __pfn_to_section(pfn);
568
569                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
570                         continue;
571
572                 if (unlikely(pfn_to_nid(pfn) != nid))
573                         continue;
574
575                 if (zone && zone != page_zone(pfn_to_page(pfn)))
576                         continue;
577
578                 return pfn;
579         }
580
581         return 0;
582 }
583
584 static void shrink_zone_span(struct zone *zone, unsigned long start_pfn,
585                              unsigned long end_pfn)
586 {
587         unsigned long zone_start_pfn = zone->zone_start_pfn;
588         unsigned long z = zone_end_pfn(zone); /* zone_end_pfn namespace clash */
589         unsigned long zone_end_pfn = z;
590         unsigned long pfn;
591         struct mem_section *ms;
592         int nid = zone_to_nid(zone);
593
594         zone_span_writelock(zone);
595         if (zone_start_pfn == start_pfn) {
596                 /*
597                  * If the section is smallest section in the zone, it need
598                  * shrink zone->zone_start_pfn and zone->zone_spanned_pages.
599                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
600                  * for shrinking zone.
601                  */
602                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, zone, end_pfn,
603                                                 zone_end_pfn);
604                 if (pfn) {
605                         zone->zone_start_pfn = pfn;
606                         zone->spanned_pages = zone_end_pfn - pfn;
607                 }
608         } else if (zone_end_pfn == end_pfn) {
609                 /*
610                  * If the section is biggest section in the zone, it need
611                  * shrink zone->spanned_pages.
612                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
613                  * shrinking zone.
614                  */
615                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, zone, zone_start_pfn,
616                                                start_pfn);
617                 if (pfn)
618                         zone->spanned_pages = pfn - zone_start_pfn + 1;
619         }
620
621         /*
622          * The section is not biggest or smallest mem_section in the zone, it
623          * only creates a hole in the zone. So in this case, we need not
624          * change the zone. But perhaps, the zone has only hole data. Thus
625          * it check the zone has only hole or not.
626          */
627         pfn = zone_start_pfn;
628         for (; pfn < zone_end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
629                 ms = __pfn_to_section(pfn);
630
631                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
632                         continue;
633
634                 if (page_zone(pfn_to_page(pfn)) != zone)
635                         continue;
636
637                  /* If the section is current section, it continues the loop */
638                 if (start_pfn == pfn)
639                         continue;
640
641                 /* If we find valid section, we have nothing to do */
642                 zone_span_writeunlock(zone);
643                 return;
644         }
645
646         /* The zone has no valid section */
647         zone->zone_start_pfn = 0;
648         zone->spanned_pages = 0;
649         zone_span_writeunlock(zone);
650 }
651
652 static void shrink_pgdat_span(struct pglist_data *pgdat,
653                               unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
654 {
655         unsigned long pgdat_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
656         unsigned long p = pgdat_end_pfn(pgdat); /* pgdat_end_pfn namespace clash */
657         unsigned long pgdat_end_pfn = p;
658         unsigned long pfn;
659         struct mem_section *ms;
660         int nid = pgdat->node_id;
661
662         if (pgdat_start_pfn == start_pfn) {
663                 /*
664                  * If the section is smallest section in the pgdat, it need
665                  * shrink pgdat->node_start_pfn and pgdat->node_spanned_pages.
666                  * In this case, we find second smallest valid mem_section
667                  * for shrinking zone.
668                  */
669                 pfn = find_smallest_section_pfn(nid, NULL, end_pfn,
670                                                 pgdat_end_pfn);
671                 if (pfn) {
672                         pgdat->node_start_pfn = pfn;
673                         pgdat->node_spanned_pages = pgdat_end_pfn - pfn;
674                 }
675         } else if (pgdat_end_pfn == end_pfn) {
676                 /*
677                  * If the section is biggest section in the pgdat, it need
678                  * shrink pgdat->node_spanned_pages.
679                  * In this case, we find second biggest valid mem_section for
680                  * shrinking zone.
681                  */
682                 pfn = find_biggest_section_pfn(nid, NULL, pgdat_start_pfn,
683                                                start_pfn);
684                 if (pfn)
685                         pgdat->node_spanned_pages = pfn - pgdat_start_pfn + 1;
686         }
687
688         /*
689          * If the section is not biggest or smallest mem_section in the pgdat,
690          * it only creates a hole in the pgdat. So in this case, we need not
691          * change the pgdat.
692          * But perhaps, the pgdat has only hole data. Thus it check the pgdat
693          * has only hole or not.
694          */
695         pfn = pgdat_start_pfn;
696         for (; pfn < pgdat_end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
697                 ms = __pfn_to_section(pfn);
698
699                 if (unlikely(!valid_section(ms)))
700                         continue;
701
702                 if (pfn_to_nid(pfn) != nid)
703                         continue;
704
705                  /* If the section is current section, it continues the loop */
706                 if (start_pfn == pfn)
707                         continue;
708
709                 /* If we find valid section, we have nothing to do */
710                 return;
711         }
712
713         /* The pgdat has no valid section */
714         pgdat->node_start_pfn = 0;
715         pgdat->node_spanned_pages = 0;
716 }
717
718 static void __remove_zone(struct zone *zone, unsigned long start_pfn)
719 {
720         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
721         int nr_pages = PAGES_PER_SECTION;
722         int zone_type;
723         unsigned long flags;
724
725         zone_type = zone - pgdat->node_zones;
726
727         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
728         shrink_zone_span(zone, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
729         shrink_pgdat_span(pgdat, start_pfn, start_pfn + nr_pages);
730         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
731 }
732
733 static int __remove_section(struct zone *zone, struct mem_section *ms)
734 {
735         unsigned long start_pfn;
736         int scn_nr;
737         int ret = -EINVAL;
738
739         if (!valid_section(ms))
740                 return ret;
741
742         ret = unregister_memory_section(ms);
743         if (ret)
744                 return ret;
745
746         scn_nr = __section_nr(ms);
747         start_pfn = section_nr_to_pfn(scn_nr);
748         __remove_zone(zone, start_pfn);
749
750         sparse_remove_one_section(zone, ms);
751         return 0;
752 }
753
754 /**
755  * __remove_pages() - remove sections of pages from a zone
756  * @zone: zone from which pages need to be removed
757  * @phys_start_pfn: starting pageframe (must be aligned to start of a section)
758  * @nr_pages: number of pages to remove (must be multiple of section size)
759  *
760  * Generic helper function to remove section mappings and sysfs entries
761  * for the section of the memory we are removing. Caller needs to make
762  * sure that pages are marked reserved and zones are adjust properly by
763  * calling offline_pages().
764  */
765 int __remove_pages(struct zone *zone, unsigned long phys_start_pfn,
766                  unsigned long nr_pages)
767 {
768         unsigned long i;
769         int sections_to_remove;
770         resource_size_t start, size;
771         int ret = 0;
772
773         /*
774          * We can only remove entire sections
775          */
776         BUG_ON(phys_start_pfn & ~PAGE_SECTION_MASK);
777         BUG_ON(nr_pages % PAGES_PER_SECTION);
778
779         start = phys_start_pfn << PAGE_SHIFT;
780         size = nr_pages * PAGE_SIZE;
781         ret = release_mem_region_adjustable(&iomem_resource, start, size);
782         if (ret) {
783                 resource_size_t endres = start + size - 1;
784
785                 pr_warn("Unable to release resource <%pa-%pa> (%d)\n",
786                                 &start, &endres, ret);
787         }
788
789         sections_to_remove = nr_pages / PAGES_PER_SECTION;
790         for (i = 0; i < sections_to_remove; i++) {
791                 unsigned long pfn = phys_start_pfn + i*PAGES_PER_SECTION;
792                 ret = __remove_section(zone, __pfn_to_section(pfn));
793                 if (ret)
794                         break;
795         }
796         return ret;
797 }
798 EXPORT_SYMBOL_GPL(__remove_pages);
799 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
800
801 int set_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
802 {
803         int rc = -EINVAL;
804
805         get_online_mems();
806         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
807
808         if (online_page_callback == generic_online_page) {
809                 online_page_callback = callback;
810                 rc = 0;
811         }
812
813         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
814         put_online_mems();
815
816         return rc;
817 }
818 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_online_page_callback);
819
820 int restore_online_page_callback(online_page_callback_t callback)
821 {
822         int rc = -EINVAL;
823
824         get_online_mems();
825         mutex_lock(&online_page_callback_lock);
826
827         if (online_page_callback == callback) {
828                 online_page_callback = generic_online_page;
829                 rc = 0;
830         }
831
832         mutex_unlock(&online_page_callback_lock);
833         put_online_mems();
834
835         return rc;
836 }
837 EXPORT_SYMBOL_GPL(restore_online_page_callback);
838
839 void __online_page_set_limits(struct page *page)
840 {
841 }
842 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_set_limits);
843
844 void __online_page_increment_counters(struct page *page)
845 {
846         adjust_managed_page_count(page, 1);
847 }
848 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_increment_counters);
849
850 void __online_page_free(struct page *page)
851 {
852         __free_reserved_page(page);
853 }
854 EXPORT_SYMBOL_GPL(__online_page_free);
855
856 static void generic_online_page(struct page *page)
857 {
858         __online_page_set_limits(page);
859         __online_page_increment_counters(page);
860         __online_page_free(page);
861 }
862
863 static int online_pages_range(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
864                         void *arg)
865 {
866         unsigned long i;
867         unsigned long onlined_pages = *(unsigned long *)arg;
868         struct page *page;
869         if (PageReserved(pfn_to_page(start_pfn)))
870                 for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
871                         page = pfn_to_page(start_pfn + i);
872                         (*online_page_callback)(page);
873                         onlined_pages++;
874                 }
875         *(unsigned long *)arg = onlined_pages;
876         return 0;
877 }
878
879 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
880 /*
881  * When CONFIG_MOVABLE_NODE, we permit onlining of a node which doesn't have
882  * normal memory.
883  */
884 static bool can_online_high_movable(struct zone *zone)
885 {
886         return true;
887 }
888 #else /* CONFIG_MOVABLE_NODE */
889 /* ensure every online node has NORMAL memory */
890 static bool can_online_high_movable(struct zone *zone)
891 {
892         return node_state(zone_to_nid(zone), N_NORMAL_MEMORY);
893 }
894 #endif /* CONFIG_MOVABLE_NODE */
895
896 /* check which state of node_states will be changed when online memory */
897 static void node_states_check_changes_online(unsigned long nr_pages,
898         struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
899 {
900         int nid = zone_to_nid(zone);
901         enum zone_type zone_last = ZONE_NORMAL;
902
903         /*
904          * If we have HIGHMEM or movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
905          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_NORMAL,
906          * set zone_last to ZONE_NORMAL.
907          *
908          * If we don't have HIGHMEM nor movable node,
909          * node_states[N_NORMAL_MEMORY] contains nodes which have zones of
910          * 0...ZONE_MOVABLE, set zone_last to ZONE_MOVABLE.
911          */
912         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
913                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
914
915         /*
916          * if the memory to be online is in a zone of 0...zone_last, and
917          * the zones of 0...zone_last don't have memory before online, we will
918          * need to set the node to node_states[N_NORMAL_MEMORY] after
919          * the memory is online.
920          */
921         if (zone_idx(zone) <= zone_last && !node_state(nid, N_NORMAL_MEMORY))
922                 arg->status_change_nid_normal = nid;
923         else
924                 arg->status_change_nid_normal = -1;
925
926 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
927         /*
928          * If we have movable node, node_states[N_HIGH_MEMORY]
929          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_HIGHMEM,
930          * set zone_last to ZONE_HIGHMEM.
931          *
932          * If we don't have movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
933          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_MOVABLE,
934          * set zone_last to ZONE_MOVABLE.
935          */
936         zone_last = ZONE_HIGHMEM;
937         if (N_MEMORY == N_HIGH_MEMORY)
938                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
939
940         if (zone_idx(zone) <= zone_last && !node_state(nid, N_HIGH_MEMORY))
941                 arg->status_change_nid_high = nid;
942         else
943                 arg->status_change_nid_high = -1;
944 #else
945         arg->status_change_nid_high = arg->status_change_nid_normal;
946 #endif
947
948         /*
949          * if the node don't have memory befor online, we will need to
950          * set the node to node_states[N_MEMORY] after the memory
951          * is online.
952          */
953         if (!node_state(nid, N_MEMORY))
954                 arg->status_change_nid = nid;
955         else
956                 arg->status_change_nid = -1;
957 }
958
959 static void node_states_set_node(int node, struct memory_notify *arg)
960 {
961         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
962                 node_set_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
963
964         if (arg->status_change_nid_high >= 0)
965                 node_set_state(node, N_HIGH_MEMORY);
966
967         node_set_state(node, N_MEMORY);
968 }
969
970
971 /* Must be protected by mem_hotplug_begin() */
972 int __ref online_pages(unsigned long pfn, unsigned long nr_pages, int online_type)
973 {
974         unsigned long flags;
975         unsigned long onlined_pages = 0;
976         struct zone *zone;
977         int need_zonelists_rebuild = 0;
978         int nid;
979         int ret;
980         struct memory_notify arg;
981
982         /*
983          * This doesn't need a lock to do pfn_to_page().
984          * The section can't be removed here because of the
985          * memory_block->state_mutex.
986          */
987         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
988
989         if ((zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL ||
990             online_type == MMOP_ONLINE_MOVABLE) &&
991             !can_online_high_movable(zone))
992                 return -EINVAL;
993
994         if (online_type == MMOP_ONLINE_KERNEL &&
995             zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE) {
996                 if (move_pfn_range_left(zone - 1, zone, pfn, pfn + nr_pages))
997                         return -EINVAL;
998         }
999         if (online_type == MMOP_ONLINE_MOVABLE &&
1000             zone_idx(zone) == ZONE_MOVABLE - 1) {
1001                 if (move_pfn_range_right(zone, zone + 1, pfn, pfn + nr_pages))
1002                         return -EINVAL;
1003         }
1004
1005         /* Previous code may changed the zone of the pfn range */
1006         zone = page_zone(pfn_to_page(pfn));
1007
1008         arg.start_pfn = pfn;
1009         arg.nr_pages = nr_pages;
1010         node_states_check_changes_online(nr_pages, zone, &arg);
1011
1012         nid = pfn_to_nid(pfn);
1013
1014         ret = memory_notify(MEM_GOING_ONLINE, &arg);
1015         ret = notifier_to_errno(ret);
1016         if (ret) {
1017                 memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
1018                 return ret;
1019         }
1020         /*
1021          * If this zone is not populated, then it is not in zonelist.
1022          * This means the page allocator ignores this zone.
1023          * So, zonelist must be updated after online.
1024          */
1025         mutex_lock(&zonelists_mutex);
1026         if (!populated_zone(zone)) {
1027                 need_zonelists_rebuild = 1;
1028                 build_all_zonelists(NULL, zone);
1029         }
1030
1031         ret = walk_system_ram_range(pfn, nr_pages, &onlined_pages,
1032                 online_pages_range);
1033         if (ret) {
1034                 if (need_zonelists_rebuild)
1035                         zone_pcp_reset(zone);
1036                 mutex_unlock(&zonelists_mutex);
1037                 printk(KERN_DEBUG "online_pages [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
1038                        (unsigned long long) pfn << PAGE_SHIFT,
1039                        (((unsigned long long) pfn + nr_pages)
1040                             << PAGE_SHIFT) - 1);
1041                 memory_notify(MEM_CANCEL_ONLINE, &arg);
1042                 return ret;
1043         }
1044
1045         zone->present_pages += onlined_pages;
1046
1047         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
1048         zone->zone_pgdat->node_present_pages += onlined_pages;
1049         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
1050
1051         if (onlined_pages) {
1052                 node_states_set_node(zone_to_nid(zone), &arg);
1053                 if (need_zonelists_rebuild)
1054                         build_all_zonelists(NULL, NULL);
1055                 else
1056                         zone_pcp_update(zone);
1057         }
1058
1059         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
1060
1061         init_per_zone_wmark_min();
1062
1063         if (onlined_pages)
1064                 kswapd_run(zone_to_nid(zone));
1065
1066         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1067
1068         writeback_set_ratelimit();
1069
1070         if (onlined_pages)
1071                 memory_notify(MEM_ONLINE, &arg);
1072         return 0;
1073 }
1074 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_SPARSE */
1075
1076 static void reset_node_present_pages(pg_data_t *pgdat)
1077 {
1078         struct zone *z;
1079
1080         for (z = pgdat->node_zones; z < pgdat->node_zones + MAX_NR_ZONES; z++)
1081                 z->present_pages = 0;
1082
1083         pgdat->node_present_pages = 0;
1084 }
1085
1086 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1087 static pg_data_t __ref *hotadd_new_pgdat(int nid, u64 start)
1088 {
1089         struct pglist_data *pgdat;
1090         unsigned long zones_size[MAX_NR_ZONES] = {0};
1091         unsigned long zholes_size[MAX_NR_ZONES] = {0};
1092         unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
1093
1094         pgdat = NODE_DATA(nid);
1095         if (!pgdat) {
1096                 pgdat = arch_alloc_nodedata(nid);
1097                 if (!pgdat)
1098                         return NULL;
1099
1100                 arch_refresh_nodedata(nid, pgdat);
1101         } else {
1102                 /* Reset the nr_zones and classzone_idx to 0 before reuse */
1103                 pgdat->nr_zones = 0;
1104                 pgdat->classzone_idx = 0;
1105         }
1106
1107         /* we can use NODE_DATA(nid) from here */
1108
1109         /* init node's zones as empty zones, we don't have any present pages.*/
1110         free_area_init_node(nid, zones_size, start_pfn, zholes_size);
1111
1112         /*
1113          * The node we allocated has no zone fallback lists. For avoiding
1114          * to access not-initialized zonelist, build here.
1115          */
1116         mutex_lock(&zonelists_mutex);
1117         build_all_zonelists(pgdat, NULL);
1118         mutex_unlock(&zonelists_mutex);
1119
1120         /*
1121          * zone->managed_pages is set to an approximate value in
1122          * free_area_init_core(), which will cause
1123          * /sys/device/system/node/nodeX/meminfo has wrong data.
1124          * So reset it to 0 before any memory is onlined.
1125          */
1126         reset_node_managed_pages(pgdat);
1127
1128         /*
1129          * When memory is hot-added, all the memory is in offline state. So
1130          * clear all zones' present_pages because they will be updated in
1131          * online_pages() and offline_pages().
1132          */
1133         reset_node_present_pages(pgdat);
1134
1135         return pgdat;
1136 }
1137
1138 static void rollback_node_hotadd(int nid, pg_data_t *pgdat)
1139 {
1140         arch_refresh_nodedata(nid, NULL);
1141         arch_free_nodedata(pgdat);
1142         return;
1143 }
1144
1145
1146 /**
1147  * try_online_node - online a node if offlined
1148  *
1149  * called by cpu_up() to online a node without onlined memory.
1150  */
1151 int try_online_node(int nid)
1152 {
1153         pg_data_t       *pgdat;
1154         int     ret;
1155
1156         if (node_online(nid))
1157                 return 0;
1158
1159         mem_hotplug_begin();
1160         pgdat = hotadd_new_pgdat(nid, 0);
1161         if (!pgdat) {
1162                 pr_err("Cannot online node %d due to NULL pgdat\n", nid);
1163                 ret = -ENOMEM;
1164                 goto out;
1165         }
1166         node_set_online(nid);
1167         ret = register_one_node(nid);
1168         BUG_ON(ret);
1169
1170         if (pgdat->node_zonelists->_zonerefs->zone == NULL) {
1171                 mutex_lock(&zonelists_mutex);
1172                 build_all_zonelists(NULL, NULL);
1173                 mutex_unlock(&zonelists_mutex);
1174         }
1175
1176 out:
1177         mem_hotplug_done();
1178         return ret;
1179 }
1180
1181 static int check_hotplug_memory_range(u64 start, u64 size)
1182 {
1183         u64 start_pfn = PFN_DOWN(start);
1184         u64 nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1185
1186         /* Memory range must be aligned with section */
1187         if ((start_pfn & ~PAGE_SECTION_MASK) ||
1188             (nr_pages % PAGES_PER_SECTION) || (!nr_pages)) {
1189                 pr_err("Section-unaligned hotplug range: start 0x%llx, size 0x%llx\n",
1190                                 (unsigned long long)start,
1191                                 (unsigned long long)size);
1192                 return -EINVAL;
1193         }
1194
1195         return 0;
1196 }
1197
1198 /*
1199  * If movable zone has already been setup, newly added memory should be check.
1200  * If its address is higher than movable zone, it should be added as movable.
1201  * Without this check, movable zone may overlap with other zone.
1202  */
1203 static int should_add_memory_movable(int nid, u64 start, u64 size)
1204 {
1205         unsigned long start_pfn = start >> PAGE_SHIFT;
1206         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1207         struct zone *movable_zone = pgdat->node_zones + ZONE_MOVABLE;
1208
1209         if (zone_is_empty(movable_zone))
1210                 return 0;
1211
1212         if (movable_zone->zone_start_pfn <= start_pfn)
1213                 return 1;
1214
1215         return 0;
1216 }
1217
1218 int zone_for_memory(int nid, u64 start, u64 size, int zone_default)
1219 {
1220         if (should_add_memory_movable(nid, start, size))
1221                 return ZONE_MOVABLE;
1222
1223         return zone_default;
1224 }
1225
1226 /* we are OK calling __meminit stuff here - we have CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */
1227 int __ref add_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1228 {
1229         pg_data_t *pgdat = NULL;
1230         bool new_pgdat;
1231         bool new_node;
1232         struct resource *res;
1233         int ret;
1234
1235         ret = check_hotplug_memory_range(start, size);
1236         if (ret)
1237                 return ret;
1238
1239         res = register_memory_resource(start, size);
1240         ret = -EEXIST;
1241         if (!res)
1242                 return ret;
1243
1244         {       /* Stupid hack to suppress address-never-null warning */
1245                 void *p = NODE_DATA(nid);
1246                 new_pgdat = !p;
1247         }
1248
1249         mem_hotplug_begin();
1250
1251         new_node = !node_online(nid);
1252         if (new_node) {
1253                 pgdat = hotadd_new_pgdat(nid, start);
1254                 ret = -ENOMEM;
1255                 if (!pgdat)
1256                         goto error;
1257         }
1258
1259         /* call arch's memory hotadd */
1260         ret = arch_add_memory(nid, start, size);
1261
1262         if (ret < 0)
1263                 goto error;
1264
1265         /* we online node here. we can't roll back from here. */
1266         node_set_online(nid);
1267
1268         if (new_node) {
1269                 ret = register_one_node(nid);
1270                 /*
1271                  * If sysfs file of new node can't create, cpu on the node
1272                  * can't be hot-added. There is no rollback way now.
1273                  * So, check by BUG_ON() to catch it reluctantly..
1274                  */
1275                 BUG_ON(ret);
1276         }
1277
1278         /* create new memmap entry */
1279         firmware_map_add_hotplug(start, start + size, "System RAM");
1280         memblock_add_node(start, size, nid);
1281
1282         goto out;
1283
1284 error:
1285         /* rollback pgdat allocation and others */
1286         if (new_pgdat)
1287                 rollback_node_hotadd(nid, pgdat);
1288         release_memory_resource(res);
1289
1290 out:
1291         mem_hotplug_done();
1292         return ret;
1293 }
1294 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_memory);
1295
1296 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1297 /*
1298  * A free page on the buddy free lists (not the per-cpu lists) has PageBuddy
1299  * set and the size of the free page is given by page_order(). Using this,
1300  * the function determines if the pageblock contains only free pages.
1301  * Due to buddy contraints, a free page at least the size of a pageblock will
1302  * be located at the start of the pageblock
1303  */
1304 static inline int pageblock_free(struct page *page)
1305 {
1306         return PageBuddy(page) && page_order(page) >= pageblock_order;
1307 }
1308
1309 /* Return the start of the next active pageblock after a given page */
1310 static struct page *next_active_pageblock(struct page *page)
1311 {
1312         /* Ensure the starting page is pageblock-aligned */
1313         BUG_ON(page_to_pfn(page) & (pageblock_nr_pages - 1));
1314
1315         /* If the entire pageblock is free, move to the end of free page */
1316         if (pageblock_free(page)) {
1317                 int order;
1318                 /* be careful. we don't have locks, page_order can be changed.*/
1319                 order = page_order(page);
1320                 if ((order < MAX_ORDER) && (order >= pageblock_order))
1321                         return page + (1 << order);
1322         }
1323
1324         return page + pageblock_nr_pages;
1325 }
1326
1327 /* Checks if this range of memory is likely to be hot-removable. */
1328 int is_mem_section_removable(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1329 {
1330         struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
1331         struct page *end_page = page + nr_pages;
1332
1333         /* Check the starting page of each pageblock within the range */
1334         for (; page < end_page; page = next_active_pageblock(page)) {
1335                 if (!is_pageblock_removable_nolock(page))
1336                         return 0;
1337                 cond_resched();
1338         }
1339
1340         /* All pageblocks in the memory block are likely to be hot-removable */
1341         return 1;
1342 }
1343
1344 /*
1345  * Confirm all pages in a range [start, end) is belongs to the same zone.
1346  */
1347 int test_pages_in_a_zone(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1348 {
1349         unsigned long pfn;
1350         struct zone *zone = NULL;
1351         struct page *page;
1352         int i;
1353         for (pfn = start_pfn;
1354              pfn < end_pfn;
1355              pfn += MAX_ORDER_NR_PAGES) {
1356                 i = 0;
1357                 /* This is just a CONFIG_HOLES_IN_ZONE check.*/
1358                 while ((i < MAX_ORDER_NR_PAGES) && !pfn_valid_within(pfn + i))
1359                         i++;
1360                 if (i == MAX_ORDER_NR_PAGES)
1361                         continue;
1362                 page = pfn_to_page(pfn + i);
1363                 if (zone && page_zone(page) != zone)
1364                         return 0;
1365                 zone = page_zone(page);
1366         }
1367         return 1;
1368 }
1369
1370 /*
1371  * Scan pfn range [start,end) to find movable/migratable pages (LRU pages
1372  * and hugepages). We scan pfn because it's much easier than scanning over
1373  * linked list. This function returns the pfn of the first found movable
1374  * page if it's found, otherwise 0.
1375  */
1376 static unsigned long scan_movable_pages(unsigned long start, unsigned long end)
1377 {
1378         unsigned long pfn;
1379         struct page *page;
1380         for (pfn = start; pfn < end; pfn++) {
1381                 if (pfn_valid(pfn)) {
1382                         page = pfn_to_page(pfn);
1383                         if (PageLRU(page))
1384                                 return pfn;
1385                         if (PageHuge(page)) {
1386                                 if (page_huge_active(page))
1387                                         return pfn;
1388                                 else
1389                                         pfn = round_up(pfn + 1,
1390                                                 1 << compound_order(page)) - 1;
1391                         }
1392                 }
1393         }
1394         return 0;
1395 }
1396
1397 #define NR_OFFLINE_AT_ONCE_PAGES        (256)
1398 static int
1399 do_migrate_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1400 {
1401         unsigned long pfn;
1402         struct page *page;
1403         int move_pages = NR_OFFLINE_AT_ONCE_PAGES;
1404         int not_managed = 0;
1405         int ret = 0;
1406         LIST_HEAD(source);
1407
1408         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn && move_pages > 0; pfn++) {
1409                 if (!pfn_valid(pfn))
1410                         continue;
1411                 page = pfn_to_page(pfn);
1412
1413                 if (PageHuge(page)) {
1414                         struct page *head = compound_head(page);
1415                         pfn = page_to_pfn(head) + (1<<compound_order(head)) - 1;
1416                         if (compound_order(head) > PFN_SECTION_SHIFT) {
1417                                 ret = -EBUSY;
1418                                 break;
1419                         }
1420                         if (isolate_huge_page(page, &source))
1421                                 move_pages -= 1 << compound_order(head);
1422                         continue;
1423                 }
1424
1425                 if (!get_page_unless_zero(page))
1426                         continue;
1427                 /*
1428                  * We can skip free pages. And we can only deal with pages on
1429                  * LRU.
1430                  */
1431                 ret = isolate_lru_page(page);
1432                 if (!ret) { /* Success */
1433                         put_page(page);
1434                         list_add_tail(&page->lru, &source);
1435                         move_pages--;
1436                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1437                                             page_is_file_cache(page));
1438
1439                 } else {
1440 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
1441                         printk(KERN_ALERT "removing pfn %lx from LRU failed\n",
1442                                pfn);
1443                         dump_page(page, "failed to remove from LRU");
1444 #endif
1445                         put_page(page);
1446                         /* Because we don't have big zone->lock. we should
1447                            check this again here. */
1448                         if (page_count(page)) {
1449                                 not_managed++;
1450                                 ret = -EBUSY;
1451                                 break;
1452                         }
1453                 }
1454         }
1455         if (!list_empty(&source)) {
1456                 if (not_managed) {
1457                         putback_movable_pages(&source);
1458                         goto out;
1459                 }
1460
1461                 /*
1462                  * alloc_migrate_target should be improooooved!!
1463                  * migrate_pages returns # of failed pages.
1464                  */
1465                 ret = migrate_pages(&source, alloc_migrate_target, NULL, 0,
1466                                         MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_HOTPLUG);
1467                 if (ret)
1468                         putback_movable_pages(&source);
1469         }
1470 out:
1471         return ret;
1472 }
1473
1474 /*
1475  * remove from free_area[] and mark all as Reserved.
1476  */
1477 static int
1478 offline_isolated_pages_cb(unsigned long start, unsigned long nr_pages,
1479                         void *data)
1480 {
1481         __offline_isolated_pages(start, start + nr_pages);
1482         return 0;
1483 }
1484
1485 static void
1486 offline_isolated_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1487 {
1488         walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn, NULL,
1489                                 offline_isolated_pages_cb);
1490 }
1491
1492 /*
1493  * Check all pages in range, recoreded as memory resource, are isolated.
1494  */
1495 static int
1496 check_pages_isolated_cb(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages,
1497                         void *data)
1498 {
1499         int ret;
1500         long offlined = *(long *)data;
1501         ret = test_pages_isolated(start_pfn, start_pfn + nr_pages, true);
1502         offlined = nr_pages;
1503         if (!ret)
1504                 *(long *)data += offlined;
1505         return ret;
1506 }
1507
1508 static long
1509 check_pages_isolated(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn)
1510 {
1511         long offlined = 0;
1512         int ret;
1513
1514         ret = walk_system_ram_range(start_pfn, end_pfn - start_pfn, &offlined,
1515                         check_pages_isolated_cb);
1516         if (ret < 0)
1517                 offlined = (long)ret;
1518         return offlined;
1519 }
1520
1521 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
1522 /*
1523  * When CONFIG_MOVABLE_NODE, we permit offlining of a node which doesn't have
1524  * normal memory.
1525  */
1526 static bool can_offline_normal(struct zone *zone, unsigned long nr_pages)
1527 {
1528         return true;
1529 }
1530 #else /* CONFIG_MOVABLE_NODE */
1531 /* ensure the node has NORMAL memory if it is still online */
1532 static bool can_offline_normal(struct zone *zone, unsigned long nr_pages)
1533 {
1534         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1535         unsigned long present_pages = 0;
1536         enum zone_type zt;
1537
1538         for (zt = 0; zt <= ZONE_NORMAL; zt++)
1539                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1540
1541         if (present_pages > nr_pages)
1542                 return true;
1543
1544         present_pages = 0;
1545         for (; zt <= ZONE_MOVABLE; zt++)
1546                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1547
1548         /*
1549          * we can't offline the last normal memory until all
1550          * higher memory is offlined.
1551          */
1552         return present_pages == 0;
1553 }
1554 #endif /* CONFIG_MOVABLE_NODE */
1555
1556 static int __init cmdline_parse_movable_node(char *p)
1557 {
1558 #ifdef CONFIG_MOVABLE_NODE
1559         /*
1560          * Memory used by the kernel cannot be hot-removed because Linux
1561          * cannot migrate the kernel pages. When memory hotplug is
1562          * enabled, we should prevent memblock from allocating memory
1563          * for the kernel.
1564          *
1565          * ACPI SRAT records all hotpluggable memory ranges. But before
1566          * SRAT is parsed, we don't know about it.
1567          *
1568          * The kernel image is loaded into memory at very early time. We
1569          * cannot prevent this anyway. So on NUMA system, we set any
1570          * node the kernel resides in as un-hotpluggable.
1571          *
1572          * Since on modern servers, one node could have double-digit
1573          * gigabytes memory, we can assume the memory around the kernel
1574          * image is also un-hotpluggable. So before SRAT is parsed, just
1575          * allocate memory near the kernel image to try the best to keep
1576          * the kernel away from hotpluggable memory.
1577          */
1578         memblock_set_bottom_up(true);
1579         movable_node_enabled = true;
1580 #else
1581         pr_warn("movable_node option not supported\n");
1582 #endif
1583         return 0;
1584 }
1585 early_param("movable_node", cmdline_parse_movable_node);
1586
1587 /* check which state of node_states will be changed when offline memory */
1588 static void node_states_check_changes_offline(unsigned long nr_pages,
1589                 struct zone *zone, struct memory_notify *arg)
1590 {
1591         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1592         unsigned long present_pages = 0;
1593         enum zone_type zt, zone_last = ZONE_NORMAL;
1594
1595         /*
1596          * If we have HIGHMEM or movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
1597          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_NORMAL,
1598          * set zone_last to ZONE_NORMAL.
1599          *
1600          * If we don't have HIGHMEM nor movable node,
1601          * node_states[N_NORMAL_MEMORY] contains nodes which have zones of
1602          * 0...ZONE_MOVABLE, set zone_last to ZONE_MOVABLE.
1603          */
1604         if (N_MEMORY == N_NORMAL_MEMORY)
1605                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
1606
1607         /*
1608          * check whether node_states[N_NORMAL_MEMORY] will be changed.
1609          * If the memory to be offline is in a zone of 0...zone_last,
1610          * and it is the last present memory, 0...zone_last will
1611          * become empty after offline , thus we can determind we will
1612          * need to clear the node from node_states[N_NORMAL_MEMORY].
1613          */
1614         for (zt = 0; zt <= zone_last; zt++)
1615                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1616         if (zone_idx(zone) <= zone_last && nr_pages >= present_pages)
1617                 arg->status_change_nid_normal = zone_to_nid(zone);
1618         else
1619                 arg->status_change_nid_normal = -1;
1620
1621 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1622         /*
1623          * If we have movable node, node_states[N_HIGH_MEMORY]
1624          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_HIGHMEM,
1625          * set zone_last to ZONE_HIGHMEM.
1626          *
1627          * If we don't have movable node, node_states[N_NORMAL_MEMORY]
1628          * contains nodes which have zones of 0...ZONE_MOVABLE,
1629          * set zone_last to ZONE_MOVABLE.
1630          */
1631         zone_last = ZONE_HIGHMEM;
1632         if (N_MEMORY == N_HIGH_MEMORY)
1633                 zone_last = ZONE_MOVABLE;
1634
1635         for (; zt <= zone_last; zt++)
1636                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1637         if (zone_idx(zone) <= zone_last && nr_pages >= present_pages)
1638                 arg->status_change_nid_high = zone_to_nid(zone);
1639         else
1640                 arg->status_change_nid_high = -1;
1641 #else
1642         arg->status_change_nid_high = arg->status_change_nid_normal;
1643 #endif
1644
1645         /*
1646          * node_states[N_HIGH_MEMORY] contains nodes which have 0...ZONE_MOVABLE
1647          */
1648         zone_last = ZONE_MOVABLE;
1649
1650         /*
1651          * check whether node_states[N_HIGH_MEMORY] will be changed
1652          * If we try to offline the last present @nr_pages from the node,
1653          * we can determind we will need to clear the node from
1654          * node_states[N_HIGH_MEMORY].
1655          */
1656         for (; zt <= zone_last; zt++)
1657                 present_pages += pgdat->node_zones[zt].present_pages;
1658         if (nr_pages >= present_pages)
1659                 arg->status_change_nid = zone_to_nid(zone);
1660         else
1661                 arg->status_change_nid = -1;
1662 }
1663
1664 static void node_states_clear_node(int node, struct memory_notify *arg)
1665 {
1666         if (arg->status_change_nid_normal >= 0)
1667                 node_clear_state(node, N_NORMAL_MEMORY);
1668
1669         if ((N_MEMORY != N_NORMAL_MEMORY) &&
1670             (arg->status_change_nid_high >= 0))
1671                 node_clear_state(node, N_HIGH_MEMORY);
1672
1673         if ((N_MEMORY != N_HIGH_MEMORY) &&
1674             (arg->status_change_nid >= 0))
1675                 node_clear_state(node, N_MEMORY);
1676 }
1677
1678 static int __ref __offline_pages(unsigned long start_pfn,
1679                   unsigned long end_pfn, unsigned long timeout)
1680 {
1681         unsigned long pfn, nr_pages, expire;
1682         long offlined_pages;
1683         int ret, drain, retry_max, node;
1684         unsigned long flags;
1685         struct zone *zone;
1686         struct memory_notify arg;
1687
1688         /* at least, alignment against pageblock is necessary */
1689         if (!IS_ALIGNED(start_pfn, pageblock_nr_pages))
1690                 return -EINVAL;
1691         if (!IS_ALIGNED(end_pfn, pageblock_nr_pages))
1692                 return -EINVAL;
1693         /* This makes hotplug much easier...and readable.
1694            we assume this for now. .*/
1695         if (!test_pages_in_a_zone(start_pfn, end_pfn))
1696                 return -EINVAL;
1697
1698         zone = page_zone(pfn_to_page(start_pfn));
1699         node = zone_to_nid(zone);
1700         nr_pages = end_pfn - start_pfn;
1701
1702         if (zone_idx(zone) <= ZONE_NORMAL && !can_offline_normal(zone, nr_pages))
1703                 return -EINVAL;
1704
1705         /* set above range as isolated */
1706         ret = start_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn,
1707                                        MIGRATE_MOVABLE, true);
1708         if (ret)
1709                 return ret;
1710
1711         arg.start_pfn = start_pfn;
1712         arg.nr_pages = nr_pages;
1713         node_states_check_changes_offline(nr_pages, zone, &arg);
1714
1715         ret = memory_notify(MEM_GOING_OFFLINE, &arg);
1716         ret = notifier_to_errno(ret);
1717         if (ret)
1718                 goto failed_removal;
1719
1720         pfn = start_pfn;
1721         expire = jiffies + timeout;
1722         drain = 0;
1723         retry_max = 5;
1724 repeat:
1725         /* start memory hot removal */
1726         ret = -EAGAIN;
1727         if (time_after(jiffies, expire))
1728                 goto failed_removal;
1729         ret = -EINTR;
1730         if (signal_pending(current))
1731                 goto failed_removal;
1732         ret = 0;
1733         if (drain) {
1734                 lru_add_drain_all();
1735                 cond_resched();
1736                 drain_all_pages(zone);
1737         }
1738
1739         pfn = scan_movable_pages(start_pfn, end_pfn);
1740         if (pfn) { /* We have movable pages */
1741                 ret = do_migrate_range(pfn, end_pfn);
1742                 if (!ret) {
1743                         drain = 1;
1744                         goto repeat;
1745                 } else {
1746                         if (ret < 0)
1747                                 if (--retry_max == 0)
1748                                         goto failed_removal;
1749                         yield();
1750                         drain = 1;
1751                         goto repeat;
1752                 }
1753         }
1754         /* drain all zone's lru pagevec, this is asynchronous... */
1755         lru_add_drain_all();
1756         yield();
1757         /* drain pcp pages, this is synchronous. */
1758         drain_all_pages(zone);
1759         /*
1760          * dissolve free hugepages in the memory block before doing offlining
1761          * actually in order to make hugetlbfs's object counting consistent.
1762          */
1763         dissolve_free_huge_pages(start_pfn, end_pfn);
1764         /* check again */
1765         offlined_pages = check_pages_isolated(start_pfn, end_pfn);
1766         if (offlined_pages < 0) {
1767                 ret = -EBUSY;
1768                 goto failed_removal;
1769         }
1770         printk(KERN_INFO "Offlined Pages %ld\n", offlined_pages);
1771         /* Ok, all of our target is isolated.
1772            We cannot do rollback at this point. */
1773         offline_isolated_pages(start_pfn, end_pfn);
1774         /* reset pagetype flags and makes migrate type to be MOVABLE */
1775         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1776         /* removal success */
1777         adjust_managed_page_count(pfn_to_page(start_pfn), -offlined_pages);
1778         zone->present_pages -= offlined_pages;
1779
1780         pgdat_resize_lock(zone->zone_pgdat, &flags);
1781         zone->zone_pgdat->node_present_pages -= offlined_pages;
1782         pgdat_resize_unlock(zone->zone_pgdat, &flags);
1783
1784         init_per_zone_wmark_min();
1785
1786         if (!populated_zone(zone)) {
1787                 zone_pcp_reset(zone);
1788                 mutex_lock(&zonelists_mutex);
1789                 build_all_zonelists(NULL, NULL);
1790                 mutex_unlock(&zonelists_mutex);
1791         } else
1792                 zone_pcp_update(zone);
1793
1794         node_states_clear_node(node, &arg);
1795         if (arg.status_change_nid >= 0)
1796                 kswapd_stop(node);
1797
1798         vm_total_pages = nr_free_pagecache_pages();
1799         writeback_set_ratelimit();
1800
1801         memory_notify(MEM_OFFLINE, &arg);
1802         return 0;
1803
1804 failed_removal:
1805         printk(KERN_INFO "memory offlining [mem %#010llx-%#010llx] failed\n",
1806                (unsigned long long) start_pfn << PAGE_SHIFT,
1807                ((unsigned long long) end_pfn << PAGE_SHIFT) - 1);
1808         memory_notify(MEM_CANCEL_OFFLINE, &arg);
1809         /* pushback to free area */
1810         undo_isolate_page_range(start_pfn, end_pfn, MIGRATE_MOVABLE);
1811         return ret;
1812 }
1813
1814 /* Must be protected by mem_hotplug_begin() */
1815 int offline_pages(unsigned long start_pfn, unsigned long nr_pages)
1816 {
1817         return __offline_pages(start_pfn, start_pfn + nr_pages, 120 * HZ);
1818 }
1819 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */
1820
1821 /**
1822  * walk_memory_range - walks through all mem sections in [start_pfn, end_pfn)
1823  * @start_pfn: start pfn of the memory range
1824  * @end_pfn: end pfn of the memory range
1825  * @arg: argument passed to func
1826  * @func: callback for each memory section walked
1827  *
1828  * This function walks through all present mem sections in range
1829  * [start_pfn, end_pfn) and call func on each mem section.
1830  *
1831  * Returns the return value of func.
1832  */
1833 int walk_memory_range(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn,
1834                 void *arg, int (*func)(struct memory_block *, void *))
1835 {
1836         struct memory_block *mem = NULL;
1837         struct mem_section *section;
1838         unsigned long pfn, section_nr;
1839         int ret;
1840
1841         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1842                 section_nr = pfn_to_section_nr(pfn);
1843                 if (!present_section_nr(section_nr))
1844                         continue;
1845
1846                 section = __nr_to_section(section_nr);
1847                 /* same memblock? */
1848                 if (mem)
1849                         if ((section_nr >= mem->start_section_nr) &&
1850                             (section_nr <= mem->end_section_nr))
1851                                 continue;
1852
1853                 mem = find_memory_block_hinted(section, mem);
1854                 if (!mem)
1855                         continue;
1856
1857                 ret = func(mem, arg);
1858                 if (ret) {
1859                         kobject_put(&mem->dev.kobj);
1860                         return ret;
1861                 }
1862         }
1863
1864         if (mem)
1865                 kobject_put(&mem->dev.kobj);
1866
1867         return 0;
1868 }
1869
1870 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE
1871 static int check_memblock_offlined_cb(struct memory_block *mem, void *arg)
1872 {
1873         int ret = !is_memblock_offlined(mem);
1874
1875         if (unlikely(ret)) {
1876                 phys_addr_t beginpa, endpa;
1877
1878                 beginpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->start_section_nr));
1879                 endpa = PFN_PHYS(section_nr_to_pfn(mem->end_section_nr + 1))-1;
1880                 pr_warn("removing memory fails, because memory "
1881                         "[%pa-%pa] is onlined\n",
1882                         &beginpa, &endpa);
1883         }
1884
1885         return ret;
1886 }
1887
1888 static int check_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1889 {
1890         int cpu;
1891
1892         for_each_present_cpu(cpu) {
1893                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1894                         /*
1895                          * the cpu on this node isn't removed, and we can't
1896                          * offline this node.
1897                          */
1898                         return -EBUSY;
1899         }
1900
1901         return 0;
1902 }
1903
1904 static void unmap_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1905 {
1906 #ifdef CONFIG_ACPI_NUMA
1907         int cpu;
1908
1909         for_each_possible_cpu(cpu)
1910                 if (cpu_to_node(cpu) == pgdat->node_id)
1911                         numa_clear_node(cpu);
1912 #endif
1913 }
1914
1915 static int check_and_unmap_cpu_on_node(pg_data_t *pgdat)
1916 {
1917         int ret;
1918
1919         ret = check_cpu_on_node(pgdat);
1920         if (ret)
1921                 return ret;
1922
1923         /*
1924          * the node will be offlined when we come here, so we can clear
1925          * the cpu_to_node() now.
1926          */
1927
1928         unmap_cpu_on_node(pgdat);
1929         return 0;
1930 }
1931
1932 /**
1933  * try_offline_node
1934  *
1935  * Offline a node if all memory sections and cpus of the node are removed.
1936  *
1937  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1938  * and online/offline operations before this call.
1939  */
1940 void try_offline_node(int nid)
1941 {
1942         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1943         unsigned long start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
1944         unsigned long end_pfn = start_pfn + pgdat->node_spanned_pages;
1945         unsigned long pfn;
1946         int i;
1947
1948         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn += PAGES_PER_SECTION) {
1949                 unsigned long section_nr = pfn_to_section_nr(pfn);
1950
1951                 if (!present_section_nr(section_nr))
1952                         continue;
1953
1954                 if (pfn_to_nid(pfn) != nid)
1955                         continue;
1956
1957                 /*
1958                  * some memory sections of this node are not removed, and we
1959                  * can't offline node now.
1960                  */
1961                 return;
1962         }
1963
1964         if (check_and_unmap_cpu_on_node(pgdat))
1965                 return;
1966
1967         /*
1968          * all memory/cpu of this node are removed, we can offline this
1969          * node now.
1970          */
1971         node_set_offline(nid);
1972         unregister_one_node(nid);
1973
1974         /* free waittable in each zone */
1975         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1976                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + i;
1977
1978                 /*
1979                  * wait_table may be allocated from boot memory,
1980                  * here only free if it's allocated by vmalloc.
1981                  */
1982                 if (is_vmalloc_addr(zone->wait_table)) {
1983                         vfree(zone->wait_table);
1984                         zone->wait_table = NULL;
1985                 }
1986         }
1987 }
1988 EXPORT_SYMBOL(try_offline_node);
1989
1990 /**
1991  * remove_memory
1992  *
1993  * NOTE: The caller must call lock_device_hotplug() to serialize hotplug
1994  * and online/offline operations before this call, as required by
1995  * try_offline_node().
1996  */
1997 void __ref remove_memory(int nid, u64 start, u64 size)
1998 {
1999         int ret;
2000
2001         BUG_ON(check_hotplug_memory_range(start, size));
2002
2003         mem_hotplug_begin();
2004
2005         /*
2006          * All memory blocks must be offlined before removing memory.  Check
2007          * whether all memory blocks in question are offline and trigger a BUG()
2008          * if this is not the case.
2009          */
2010         ret = walk_memory_range(PFN_DOWN(start), PFN_UP(start + size - 1), NULL,
2011                                 check_memblock_offlined_cb);
2012         if (ret)
2013                 BUG();
2014
2015         /* remove memmap entry */
2016         firmware_map_remove(start, start + size, "System RAM");
2017         memblock_free(start, size);
2018         memblock_remove(start, size);
2019
2020         arch_remove_memory(start, size);
2021
2022         try_offline_node(nid);
2023
2024         mem_hotplug_done();
2025 }
2026 EXPORT_SYMBOL_GPL(remove_memory);
2027 #endif /* CONFIG_MEMORY_HOTREMOVE */