Quelle  hv_balloon.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (c) 2012, Microsoft Corporation.
 *
 * Author:
 *   K. Y. Srinivasan <kys@microsoft.com>
 */

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

#include <linux/cleanup.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/mman.h>
#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/completion.h>
#include <linux/count_zeros.h>
#include <linux/memory_hotplug.h>
#include <linux/memory.h>
#include <linux/notifier.h>
#include <linux/percpu_counter.h>
#include <linux/page_reporting.h>
#include <linux/sizes.h>

#include <linux/hyperv.h>
#include <hyperv/hvhdk.h>

#include <asm/mshyperv.h>

#define CREATE_TRACE_POINTS
#include "hv_trace_balloon.h"

/*
 * We begin with definitions supporting the Dynamic Memory protocol
 * with the host.
 *
 * Begin protocol definitions.
 */

/*
 * Protocol versions. The low word is the minor version, the high word the major
 * version.
 *
 * History:
 * Initial version 1.0
 * Changed to 0.1 on 2009/03/25
 * Changes to 0.2 on 2009/05/14
 * Changes to 0.3 on 2009/12/03
 * Changed to 1.0 on 2011/04/05
 */

#define DYNMEM_MAKE_VERSION(Major, Minor) ((__u32)(((Major) << 16) | (Minor)))
#define DYNMEM_MAJOR_VERSION(Version) ((__u32)(Version) >> 16)
#define DYNMEM_MINOR_VERSION(Version) ((__u32)(Version) & 0xff)

enum {
 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_1 = DYNMEM_MAKE_VERSION(0, 3),
 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_2 = DYNMEM_MAKE_VERSION(1, 0),
 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_3 = DYNMEM_MAKE_VERSION(2, 0),

 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN7 = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_1,
 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN8 = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_2,
 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN10 = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_3,

 DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_CURRENT = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN10
};

/*
 * Message Types
 */

enum dm_message_type {
 /*
 * Version 0.3
 */
 DM_ERROR   = 0,
 DM_VERSION_REQUEST  = 1,
 DM_VERSION_RESPONSE  = 2,
 DM_CAPABILITIES_REPORT  = 3,
 DM_CAPABILITIES_RESPONSE = 4,
 DM_STATUS_REPORT  = 5,
 DM_BALLOON_REQUEST  = 6,
 DM_BALLOON_RESPONSE  = 7,
 DM_UNBALLOON_REQUEST  = 8,
 DM_UNBALLOON_RESPONSE  = 9,
 DM_MEM_HOT_ADD_REQUEST  = 10,
 DM_MEM_HOT_ADD_RESPONSE  = 11,
 DM_VERSION_03_MAX  = 11,
 /*
 * Version 1.0.
 */
 DM_INFO_MESSAGE   = 12,
 DM_VERSION_1_MAX  = 12
};

/*
 * Structures defining the dynamic memory management
 * protocol.
 */

union dm_version {
 struct {
  __u16 minor_version;
  __u16 major_version;
 };
 __u32 version;
} __packed;

union dm_caps {
 struct {
  __u64 balloon:1;
  __u64 hot_add:1;
  /*
 * To support guests that may have alignment
 * limitations on hot-add, the guest can specify
 * its alignment requirements; a value of n
 * represents an alignment of 2^n in mega bytes.
 */
  __u64 hot_add_alignment:4;
  __u64 reservedz:58;
 } cap_bits;
 __u64 caps;
} __packed;

union dm_mem_page_range {
 struct  {
  /*
 * The PFN number of the first page in the range.
 * 40 bits is the architectural limit of a PFN
 * number for AMD64.
 */
  __u64 start_page:40;
  /*
 * The number of pages in the range.
 */
  __u64 page_cnt:24;
 } finfo;
 __u64  page_range;
} __packed;

/*
 * The header for all dynamic memory messages:
 *
 * type: Type of the message.
 * size: Size of the message in bytes; including the header.
 * trans_id: The guest is responsible for manufacturing this ID.
 */

struct dm_header {
 __u16 type;
 __u16 size;
 __u32 trans_id;
} __packed;

/*
 * A generic message format for dynamic memory.
 * Specific message formats are defined later in the file.
 */

struct dm_message {
 struct dm_header hdr;
 __u8 data[]; /* enclosed message */
} __packed;

/*
 * Specific message types supporting the dynamic memory protocol.
 */

/*
 * Version negotiation message. Sent from the guest to the host.
 * The guest is free to try different versions until the host
 * accepts the version.
 *
 * dm_version: The protocol version requested.
 * is_last_attempt: If TRUE, this is the last version guest will request.
 * reservedz: Reserved field, set to zero.
 */

struct dm_version_request {
 struct dm_header hdr;
 union dm_version version;
 __u32 is_last_attempt:1;
 __u32 reservedz:31;
} __packed;

/*
 * Version response message; Host to Guest and indicates
 * if the host has accepted the version sent by the guest.
 *
 * is_accepted: If TRUE, host has accepted the version and the guest
 * should proceed to the next stage of the protocol. FALSE indicates that
 * guest should re-try with a different version.
 *
 * reservedz: Reserved field, set to zero.
 */

struct dm_version_response {
 struct dm_header hdr;
 __u64 is_accepted:1;
 __u64 reservedz:63;
} __packed;

/*
 * Message reporting capabilities. This is sent from the guest to the
 * host.
 */

struct dm_capabilities {
 struct dm_header hdr;
 union dm_caps caps;
 __u64 min_page_cnt;
 __u64 max_page_number;
} __packed;

/*
 * Response to the capabilities message. This is sent from the host to the
 * guest. This message notifies if the host has accepted the guest's
 * capabilities. If the host has not accepted, the guest must shutdown
 * the service.
 *
 * is_accepted: Indicates if the host has accepted guest's capabilities.
 * reservedz: Must be 0.
 */

struct dm_capabilities_resp_msg {
 struct dm_header hdr;
 __u64 is_accepted:1;
 __u64 reservedz:63;
} __packed;

/*
 * This message is used to report memory pressure from the guest.
 * This message is not part of any transaction and there is no
 * response to this message.
 *
 * num_avail: Available memory in pages.
 * num_committed: Committed memory in pages.
 * page_file_size: The accumulated size of all page files
 *    in the system in pages.
 * zero_free: The number of zero and free pages.
 * page_file_writes: The writes to the page file in pages.
 * io_diff: An indicator of file cache efficiency or page file activity,
 *     calculated as File Cache Page Fault Count - Page Read Count.
 *     This value is in pages.
 *
 * Some of these metrics are Windows specific and fortunately
 * the algorithm on the host side that computes the guest memory
 * pressure only uses num_committed value.
 */

struct dm_status {
 struct dm_header hdr;
 __u64 num_avail;
 __u64 num_committed;
 __u64 page_file_size;
 __u64 zero_free;
 __u32 page_file_writes;
 __u32 io_diff;
} __packed;

/*
 * Message to ask the guest to allocate memory - balloon up message.
 * This message is sent from the host to the guest. The guest may not be
 * able to allocate as much memory as requested.
 *
 * num_pages: number of pages to allocate.
 */

struct dm_balloon {
 struct dm_header hdr;
 __u32 num_pages;
 __u32 reservedz;
} __packed;

/*
 * Balloon response message; this message is sent from the guest
 * to the host in response to the balloon message.
 *
 * reservedz: Reserved; must be set to zero.
 * more_pages: If FALSE, this is the last message of the transaction.
 * if TRUE there will be at least one more message from the guest.
 *
 * range_count: The number of ranges in the range array.
 *
 * range_array: An array of page ranges returned to the host.
 *
 */

struct dm_balloon_response {
 struct dm_header hdr;
 __u32 reservedz;
 __u32 more_pages:1;
 __u32 range_count:31;
 union dm_mem_page_range range_array[];
} __packed;

/*
 * Un-balloon message; this message is sent from the host
 * to the guest to give guest more memory.
 *
 * more_pages: If FALSE, this is the last message of the transaction.
 * if TRUE there will be at least one more message from the guest.
 *
 * reservedz: Reserved; must be set to zero.
 *
 * range_count: The number of ranges in the range array.
 *
 * range_array: An array of page ranges returned to the host.
 *
 */

struct dm_unballoon_request {
 struct dm_header hdr;
 __u32 more_pages:1;
 __u32 reservedz:31;
 __u32 range_count;
 union dm_mem_page_range range_array[];
} __packed;

/*
 * Un-balloon response message; this message is sent from the guest
 * to the host in response to an unballoon request.
 *
 */

struct dm_unballoon_response {
 struct dm_header hdr;
} __packed;

/*
 * Hot add request message. Message sent from the host to the guest.
 *
 * mem_range: Memory range to hot add.
 *
 */

struct dm_hot_add {
 struct dm_header hdr;
 union dm_mem_page_range range;
} __packed;

/*
 * Hot add response message.
 * This message is sent by the guest to report the status of a hot add request.
 * If page_count is less than the requested page count, then the host should
 * assume all further hot add requests will fail, since this indicates that
 * the guest has hit an upper physical memory barrier.
 *
 * Hot adds may also fail due to low resources; in this case, the guest must
 * not complete this message until the hot add can succeed, and the host must
 * not send a new hot add request until the response is sent.
 * If VSC fails to hot add memory DYNMEM_NUMBER_OF_UNSUCCESSFUL_HOTADD_ATTEMPTS
 * times it fails the request.
 *
 *
 * page_count: number of pages that were successfully hot added.
 *
 * result: result of the operation 1: success, 0: failure.
 *
 */

struct dm_hot_add_response {
 struct dm_header hdr;
 __u32 page_count;
 __u32 result;
} __packed;

/*
 * Types of information sent from host to the guest.
 */

enum dm_info_type {
 INFO_TYPE_MAX_PAGE_CNT = 0,
 MAX_INFO_TYPE
};

/*
 * Header for the information message.
 */

struct dm_info_header {
 enum dm_info_type type;
 __u32 data_size;
} __packed;

/*
 * This message is sent from the host to the guest to pass
 * some relevant information (win8 addition).
 *
 * reserved: no used.
 * info_size: size of the information blob.
 * info: information blob.
 */

struct dm_info_msg {
 struct dm_header hdr;
 __u32 reserved;
 __u32 info_size;
 __u8  info[];
};

/*
 * End protocol definitions.
 */

/*
 * State to manage hot adding memory into the guest.
 * The range start_pfn : end_pfn specifies the range
 * that the host has asked us to hot add. The range
 * start_pfn : ha_end_pfn specifies the range that we have
 * currently hot added. We hot add in chunks equal to the
 * memory block size; it is possible that we may not be able
 * to bring online all the pages in the region. The range
 * covered_start_pfn:covered_end_pfn defines the pages that can
 * be brought online.
 */

struct hv_hotadd_state {
 struct list_head list;
 unsigned long start_pfn;
 unsigned long covered_start_pfn;
 unsigned long covered_end_pfn;
 unsigned long ha_end_pfn;
 unsigned long end_pfn;
 /*
 * A list of gaps.
 */
 struct list_head gap_list;
};

struct hv_hotadd_gap {
 struct list_head list;
 unsigned long start_pfn;
 unsigned long end_pfn;
};

struct balloon_state {
 __u32 num_pages;
 struct work_struct wrk;
};

struct hot_add_wrk {
 union dm_mem_page_range ha_page_range;
 union dm_mem_page_range ha_region_range;
 struct work_struct wrk;
};

static bool allow_hibernation;
static bool hot_add = true;
static bool do_hot_add;
/*
 * Delay reporting memory pressure by
 * the specified number of seconds.
 */
static uint pressure_report_delay = 45;
extern unsigned int page_reporting_order;
#define HV_MAX_FAILURES 2

/*
 * The last time we posted a pressure report to host.
 */
static unsigned long last_post_time;

static int hv_hypercall_multi_failure;

module_param(hot_add, bool, 0644);
MODULE_PARM_DESC(hot_add, "If set attempt memory hot_add");

module_param(pressure_report_delay, uint, 0644);
MODULE_PARM_DESC(pressure_report_delay, "Delay in secs in reporting pressure");
static atomic_t trans_id = ATOMIC_INIT(0);

static int dm_ring_size = VMBUS_RING_SIZE(16 * 1024);

/*
 * Driver specific state.
 */

enum hv_dm_state {
 DM_INITIALIZING = 0,
 DM_INITIALIZED,
 DM_BALLOON_UP,
 DM_BALLOON_DOWN,
 DM_HOT_ADD,
 DM_INIT_ERROR
};

static __u8 recv_buffer[HV_HYP_PAGE_SIZE];
static __u8 balloon_up_send_buffer[HV_HYP_PAGE_SIZE];

static unsigned long ha_pages_in_chunk;
#define HA_BYTES_IN_CHUNK (ha_pages_in_chunk << PAGE_SHIFT)

#define PAGES_IN_2M (2 * 1024 * 1024 / PAGE_SIZE)

struct hv_dynmem_device {
 struct hv_device *dev;
 enum hv_dm_state state;
 struct completion host_event;
 struct completion config_event;

 /*
 * Number of pages we have currently ballooned out.
 */
 unsigned int num_pages_ballooned;
 unsigned int num_pages_onlined;
 unsigned int num_pages_added;

 /*
 * State to manage the ballooning (up) operation.
 */
 struct balloon_state balloon_wrk;

 /*
 * State to execute the "hot-add" operation.
 */
 struct hot_add_wrk ha_wrk;

 /*
 * This state tracks if the host has specified a hot-add
 * region.
 */
 bool host_specified_ha_region;

 /*
 * State to synchronize hot-add.
 */
 struct completion  ol_waitevent;
 /*
 * This thread handles hot-add
 * requests from the host as well as notifying
 * the host with regards to memory pressure in
 * the guest.
 */
 struct task_struct *thread;

 /*
 * Protects ha_region_list, num_pages_onlined counter and individual
 * regions from ha_region_list.
 */
 spinlock_t ha_lock;

 /*
 * A list of hot-add regions.
 */
 struct list_head ha_region_list;

 /*
 * We start with the highest version we can support
 * and downgrade based on the host; we save here the
 * next version to try.
 */
 __u32 next_version;

 /*
 * The negotiated version agreed by host.
 */
 __u32 version;

 struct page_reporting_dev_info pr_dev_info;

 /*
 * Maximum number of pages that can be hot_add-ed
 */
 __u64 max_dynamic_page_count;
};

static struct hv_dynmem_device dm_device;

static void post_status(struct hv_dynmem_device *dm);

static void enable_page_reporting(void);

static void disable_page_reporting(void);

#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
static inline bool has_pfn_is_backed(struct hv_hotadd_state *has,
         unsigned long pfn)
{
 struct hv_hotadd_gap *gap;

 /* The page is not backed. */
 if (pfn < has->covered_start_pfn || pfn >= has->covered_end_pfn)
  return false;

 /* Check for gaps. */
 list_for_each_entry(gap, &has->gap_list, list) {
  if (pfn >= gap->start_pfn && pfn < gap->end_pfn)
   return false;
 }

 return true;
}

static unsigned long hv_page_offline_check(unsigned long start_pfn,
        unsigned long nr_pages)
{
 unsigned long pfn = start_pfn, count = 0;
 struct hv_hotadd_state *has;
 bool found;

 while (pfn < start_pfn + nr_pages) {
  /*
 * Search for HAS which covers the pfn and when we find one
 * count how many consequitive PFNs are covered.
 */
  found = false;
  list_for_each_entry(has, &dm_device.ha_region_list, list) {
   while ((pfn >= has->start_pfn) &&
          (pfn < has->end_pfn) &&
          (pfn < start_pfn + nr_pages)) {
    found = true;
    if (has_pfn_is_backed(has, pfn))
     count++;
    pfn++;
   }
  }

  /*
 * This PFN is not in any HAS (e.g. we're offlining a region
 * which was present at boot), no need to account for it. Go
 * to the next one.
 */
  if (!found)
   pfn++;
 }

 return count;
}

static int hv_memory_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
         void *v)
{
 struct memory_notify *mem = (struct memory_notify *)v;
 unsigned long pfn_count;

 switch (val) {
 case MEM_ONLINE:
 case MEM_CANCEL_ONLINE:
  complete(&dm_device.ol_waitevent);
  break;

 case MEM_OFFLINE:
  scoped_guard(spinlock_irqsave, &dm_device.ha_lock) {
   pfn_count = hv_page_offline_check(mem->start_pfn,
         mem->nr_pages);
   if (pfn_count <= dm_device.num_pages_onlined) {
    dm_device.num_pages_onlined -= pfn_count;
   } else {
    /*
 * We're offlining more pages than we
 * managed to online. This is
 * unexpected. In any case don't let
 * num_pages_onlined wrap around zero.
 */
    WARN_ON_ONCE(1);
    dm_device.num_pages_onlined = 0;
   }
  }
  break;
 case MEM_GOING_ONLINE:
 case MEM_GOING_OFFLINE:
 case MEM_CANCEL_OFFLINE:
  break;
 }
 return NOTIFY_OK;
}

static struct notifier_block hv_memory_nb = {
 .notifier_call = hv_memory_notifier,
 .priority = 0
};

/* Check if the particular page is backed and can be onlined and online it. */
static void hv_page_online_one(struct hv_hotadd_state *has, struct page *pg)
{
 if (!has_pfn_is_backed(has, page_to_pfn(pg))) {
  if (!PageOffline(pg))
   __SetPageOffline(pg);
  return;
 } else if (!PageOffline(pg))
  return;

 /* This frame is currently backed; online the page. */
 generic_online_page(pg, 0);

 lockdep_assert_held(&dm_device.ha_lock);
 dm_device.num_pages_onlined++;
}

static void hv_bring_pgs_online(struct hv_hotadd_state *has,
    unsigned long start_pfn, unsigned long size)
{
 int i;

 pr_debug("Online %lu pages starting at pfn 0x%lx\n", size, start_pfn);
 for (i = 0; i < size; i++)
  hv_page_online_one(has, pfn_to_page(start_pfn + i));
}

static void hv_mem_hot_add(unsigned long start, unsigned long size,
    unsigned long pfn_count,
    struct hv_hotadd_state *has)
{
 int ret = 0;
 int i, nid;
 unsigned long start_pfn;
 unsigned long processed_pfn;
 unsigned long total_pfn = pfn_count;

 for (i = 0; i < (size/ha_pages_in_chunk); i++) {
  start_pfn = start + (i * ha_pages_in_chunk);

  scoped_guard(spinlock_irqsave, &dm_device.ha_lock) {
   has->ha_end_pfn += ha_pages_in_chunk;
   processed_pfn = umin(total_pfn, ha_pages_in_chunk);
   total_pfn -= processed_pfn;
   has->covered_end_pfn += processed_pfn;
  }

  reinit_completion(&dm_device.ol_waitevent);

  nid = memory_add_physaddr_to_nid(PFN_PHYS(start_pfn));
  ret = add_memory(nid, PFN_PHYS((start_pfn)),
     HA_BYTES_IN_CHUNK, MHP_MERGE_RESOURCE);

  if (ret) {
   pr_err("hot_add memory failed error is %d\n", ret);
   if (ret == -EEXIST) {
    /*
 * This error indicates that the error
 * is not a transient failure. This is the
 * case where the guest's physical address map
 * precludes hot adding memory. Stop all further
 * memory hot-add.
 */
    do_hot_add = false;
   }
   scoped_guard(spinlock_irqsave, &dm_device.ha_lock) {
    has->ha_end_pfn -= ha_pages_in_chunk;
    has->covered_end_pfn -=  processed_pfn;
   }
   break;
  }

  /*
 * Wait for memory to get onlined. If the kernel onlined the
 * memory when adding it, this will return directly. Otherwise,
 * it will wait for user space to online the memory. This helps
 * to avoid adding memory faster than it is getting onlined. As
 * adding succeeded, it is ok to proceed even if the memory was
 * not onlined in time.
 */
  wait_for_completion_timeout(&dm_device.ol_waitevent, secs_to_jiffies(5));
  post_status(&dm_device);
 }
}

static void hv_online_page(struct page *pg, unsigned int order)
{
 struct hv_hotadd_state *has;
 unsigned long pfn = page_to_pfn(pg);

 scoped_guard(spinlock_irqsave, &dm_device.ha_lock) {
  list_for_each_entry(has, &dm_device.ha_region_list, list) {
   /* The page belongs to a different HAS. */
   if (pfn < has->start_pfn ||
    (pfn + (1UL << order) > has->end_pfn))
    continue;

   hv_bring_pgs_online(has, pfn, 1UL << order);
   return;
  }
 }
 generic_online_page(pg, order);
}

static int pfn_covered(unsigned long start_pfn, unsigned long pfn_cnt)
{
 struct hv_hotadd_state *has;
 struct hv_hotadd_gap *gap;
 unsigned long residual;
 int ret = 0;

 guard(spinlock_irqsave)(&dm_device.ha_lock);
 list_for_each_entry(has, &dm_device.ha_region_list, list) {
  /*
 * If the pfn range we are dealing with is not in the current
 * "hot add block", move on.
 */
  if (start_pfn < has->start_pfn || start_pfn >= has->end_pfn)
   continue;

  /*
 * If the current start pfn is not where the covered_end
 * is, create a gap and update covered_end_pfn.
 */
  if (has->covered_end_pfn != start_pfn) {
   gap = kzalloc(sizeof(struct hv_hotadd_gap), GFP_ATOMIC);
   if (!gap) {
    ret = -ENOMEM;
    break;
   }

   INIT_LIST_HEAD(&gap->list);
   gap->start_pfn = has->covered_end_pfn;
   gap->end_pfn = start_pfn;
   list_add_tail(&gap->list, &has->gap_list);

   has->covered_end_pfn = start_pfn;
  }

  /*
 * If the current hot add-request extends beyond
 * our current limit; extend it.
 */
  if ((start_pfn + pfn_cnt) > has->end_pfn) {
   /* Extend the region by multiples of ha_pages_in_chunk */
   residual = (start_pfn + pfn_cnt - has->end_pfn);
   has->end_pfn += ALIGN(residual, ha_pages_in_chunk);
  }

  ret = 1;
  break;
 }

 return ret;
}

static unsigned long handle_pg_range(unsigned long pg_start,
         unsigned long pg_count)
{
 unsigned long start_pfn = pg_start;
 unsigned long pfn_cnt = pg_count;
 unsigned long size;
 struct hv_hotadd_state *has;
 unsigned long pgs_ol = 0;
 unsigned long old_covered_state;
 unsigned long res = 0, flags;

 pr_debug("Hot adding %lu pages starting at pfn 0x%lx.\n", pg_count,
   pg_start);

 spin_lock_irqsave(&dm_device.ha_lock, flags);
 list_for_each_entry(has, &dm_device.ha_region_list, list) {
  /*
 * If the pfn range we are dealing with is not in the current
 * "hot add block", move on.
 */
  if (start_pfn < has->start_pfn || start_pfn >= has->end_pfn)
   continue;

  old_covered_state = has->covered_end_pfn;

  if (start_pfn < has->ha_end_pfn) {
   /*
 * This is the case where we are backing pages
 * in an already hot added region. Bring
 * these pages online first.
 */
   pgs_ol = has->ha_end_pfn - start_pfn;
   if (pgs_ol > pfn_cnt)
    pgs_ol = pfn_cnt;

   has->covered_end_pfn +=  pgs_ol;
   pfn_cnt -= pgs_ol;
   /*
 * Check if the corresponding memory block is already
 * online. It is possible to observe struct pages still
 * being uninitialized here so check section instead.
 * In case the section is online we need to bring the
 * rest of pfns (which were not backed previously)
 * online too.
 */
   if (start_pfn > has->start_pfn &&
       online_section_nr(pfn_to_section_nr(start_pfn)))
    hv_bring_pgs_online(has, start_pfn, pgs_ol);
  }

  if (has->ha_end_pfn < has->end_pfn && pfn_cnt > 0) {
   /*
 * We have some residual hot add range
 * that needs to be hot added; hot add
 * it now. Hot add a multiple of
 * ha_pages_in_chunk that fully covers the pages
 * we have.
 */
   size = (has->end_pfn - has->ha_end_pfn);
   if (pfn_cnt <= size) {
    size = ALIGN(pfn_cnt, ha_pages_in_chunk);
   } else {
    pfn_cnt = size;
   }
   spin_unlock_irqrestore(&dm_device.ha_lock, flags);
   hv_mem_hot_add(has->ha_end_pfn, size, pfn_cnt, has);
   spin_lock_irqsave(&dm_device.ha_lock, flags);
  }
  /*
 * If we managed to online any pages that were given to us,
 * we declare success.
 */
  res = has->covered_end_pfn - old_covered_state;
  break;
 }
 spin_unlock_irqrestore(&dm_device.ha_lock, flags);

 return res;
}

static unsigned long process_hot_add(unsigned long pg_start,
     unsigned long pfn_cnt,
     unsigned long rg_start,
     unsigned long rg_size)
{
 struct hv_hotadd_state *ha_region = NULL;
 int covered;

 if (pfn_cnt == 0)
  return 0;

 if (!dm_device.host_specified_ha_region) {
  covered = pfn_covered(pg_start, pfn_cnt);
  if (covered < 0)
   return 0;

  if (covered)
   goto do_pg_range;
 }

 /*
 * If the host has specified a hot-add range; deal with it first.
 */

 if (rg_size != 0) {
  ha_region = kzalloc(sizeof(struct hv_hotadd_state), GFP_KERNEL);
  if (!ha_region)
   return 0;

  INIT_LIST_HEAD(&ha_region->list);
  INIT_LIST_HEAD(&ha_region->gap_list);

  ha_region->start_pfn = rg_start;
  ha_region->ha_end_pfn = rg_start;
  ha_region->covered_start_pfn = pg_start;
  ha_region->covered_end_pfn = pg_start;
  ha_region->end_pfn = rg_start + rg_size;

  scoped_guard(spinlock_irqsave, &dm_device.ha_lock) {
   list_add_tail(&ha_region->list, &dm_device.ha_region_list);
  }
 }

do_pg_range:
 /*
 * Process the page range specified; bringing them
 * online if possible.
 */
 return handle_pg_range(pg_start, pfn_cnt);
}

#endif

static void hot_add_req(struct work_struct *dummy)
{
 struct dm_hot_add_response resp;
#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 unsigned long pg_start, pfn_cnt;
 unsigned long rg_start, rg_sz;
#endif
 struct hv_dynmem_device *dm = &dm_device;

 memset(&resp, 0, sizeof(struct dm_hot_add_response));
 resp.hdr.type = DM_MEM_HOT_ADD_RESPONSE;
 resp.hdr.size = sizeof(struct dm_hot_add_response);

#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 pg_start = dm->ha_wrk.ha_page_range.finfo.start_page;
 pfn_cnt = dm->ha_wrk.ha_page_range.finfo.page_cnt;

 rg_start = dm->ha_wrk.ha_region_range.finfo.start_page;
 rg_sz = dm->ha_wrk.ha_region_range.finfo.page_cnt;

 if (rg_start == 0 && !dm->host_specified_ha_region) {
  /*
 * The host has not specified the hot-add region.
 * Based on the hot-add page range being specified,
 * compute a hot-add region that can cover the pages
 * that need to be hot-added while ensuring the alignment
 * and size requirements of Linux as it relates to hot-add.
 */
  rg_start = ALIGN_DOWN(pg_start, ha_pages_in_chunk);
  rg_sz = ALIGN(pfn_cnt, ha_pages_in_chunk);
 }

 if (do_hot_add)
  resp.page_count = process_hot_add(pg_start, pfn_cnt,
        rg_start, rg_sz);

 dm->num_pages_added += resp.page_count;
#endif
 /*
 * The result field of the response structure has the
 * following semantics:
 *
 * 1. If all or some pages hot-added: Guest should return success.
 *
 * 2. If no pages could be hot-added:
 *
 * If the guest returns success, then the host
 * will not attempt any further hot-add operations. This
 * signifies a permanent failure.
 *
 * If the guest returns failure, then this failure will be
 * treated as a transient failure and the host may retry the
 * hot-add operation after some delay.
 */
 if (resp.page_count > 0)
  resp.result = 1;
 else if (!do_hot_add)
  resp.result = 1;
 else
  resp.result = 0;

 if (!do_hot_add || resp.page_count == 0) {
  if (!allow_hibernation)
   pr_err("Memory hot add failed\n");
  else
   pr_info("Ignore hot-add request!\n");
 }

 dm->state = DM_INITIALIZED;
 resp.hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);
 vmbus_sendpacket(dm->dev->channel, &resp,
   sizeof(struct dm_hot_add_response),
   (unsigned long)NULL,
   VM_PKT_DATA_INBAND, 0);
}

static void process_info(struct hv_dynmem_device *dm, struct dm_info_msg *msg)
{
 struct dm_info_header *info_hdr;

 info_hdr = (struct dm_info_header *)msg->info;

 switch (info_hdr->type) {
 case INFO_TYPE_MAX_PAGE_CNT:
  if (info_hdr->data_size == sizeof(__u64)) {
   __u64 *max_page_count = (__u64 *)&info_hdr[1];

   pr_info("Max. dynamic memory size: %llu MB\n",
    (*max_page_count) >> (20 - HV_HYP_PAGE_SHIFT));
   dm->max_dynamic_page_count = *max_page_count;
  }

  break;
 default:
  pr_warn("Received Unknown type: %d\n", info_hdr->type);
 }
}

static unsigned long compute_balloon_floor(void)
{
 unsigned long min_pages;
 unsigned long nr_pages = totalram_pages();
#define MB2PAGES(mb) ((mb) << (20 - PAGE_SHIFT))
 /* Simple continuous piecewiese linear function:
 *  max MiB -> min MiB  gradient
 *       0         0
 *      16        16
 *      32        24
 *     128        72    (1/2)
 *     512       168    (1/4)
 *    2048       360    (1/8)
 *    8192       744    (1/16)
 *   32768      1512 (1/32)
 */
 if (nr_pages < MB2PAGES(128))
  min_pages = MB2PAGES(8) + (nr_pages >> 1);
 else if (nr_pages < MB2PAGES(512))
  min_pages = MB2PAGES(40) + (nr_pages >> 2);
 else if (nr_pages < MB2PAGES(2048))
  min_pages = MB2PAGES(104) + (nr_pages >> 3);
 else if (nr_pages < MB2PAGES(8192))
  min_pages = MB2PAGES(232) + (nr_pages >> 4);
 else
  min_pages = MB2PAGES(488) + (nr_pages >> 5);
#undef MB2PAGES
 return min_pages;
}

/*
 * Compute total committed memory pages
 */

static unsigned long get_pages_committed(struct hv_dynmem_device *dm)
{
 return vm_memory_committed() +
  dm->num_pages_ballooned +
  (dm->num_pages_added > dm->num_pages_onlined ?
   dm->num_pages_added - dm->num_pages_onlined : 0) +
  compute_balloon_floor();
}

/*
 * Post our status as it relates memory pressure to the
 * host. Host expects the guests to post this status
 * periodically at 1 second intervals.
 *
 * The metrics specified in this protocol are very Windows
 * specific and so we cook up numbers here to convey our memory
 * pressure.
 */

static void post_status(struct hv_dynmem_device *dm)
{
 struct dm_status status;
 unsigned long now = jiffies;
 unsigned long last_post = last_post_time;
 unsigned long num_pages_avail, num_pages_committed;

 if (pressure_report_delay > 0) {
  --pressure_report_delay;
  return;
 }

 if (!time_after(now, (last_post_time + HZ)))
  return;

 memset(&status, 0, sizeof(struct dm_status));
 status.hdr.type = DM_STATUS_REPORT;
 status.hdr.size = sizeof(struct dm_status);
 status.hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);

 /*
 * The host expects the guest to report free and committed memory.
 * Furthermore, the host expects the pressure information to include
 * the ballooned out pages. For a given amount of memory that we are
 * managing we need to compute a floor below which we should not
 * balloon. Compute this and add it to the pressure report.
 * We also need to report all offline pages (num_pages_added -
 * num_pages_onlined) as committed to the host, otherwise it can try
 * asking us to balloon them out.
 */
 num_pages_avail = si_mem_available();
 num_pages_committed = get_pages_committed(dm);

 trace_balloon_status(num_pages_avail, num_pages_committed,
        vm_memory_committed(), dm->num_pages_ballooned,
        dm->num_pages_added, dm->num_pages_onlined);

 /* Convert numbers of pages into numbers of HV_HYP_PAGEs. */
 status.num_avail = num_pages_avail * NR_HV_HYP_PAGES_IN_PAGE;
 status.num_committed = num_pages_committed * NR_HV_HYP_PAGES_IN_PAGE;

 /*
 * If our transaction ID is no longer current, just don't
 * send the status. This can happen if we were interrupted
 * after we picked our transaction ID.
 */
 if (status.hdr.trans_id != atomic_read(&trans_id))
  return;

 /*
 * If the last post time that we sampled has changed,
 * we have raced, don't post the status.
 */
 if (last_post != last_post_time)
  return;

 last_post_time = jiffies;
 vmbus_sendpacket(dm->dev->channel, &status,
    sizeof(struct dm_status),
    (unsigned long)NULL,
    VM_PKT_DATA_INBAND, 0);
}

static void free_balloon_pages(struct hv_dynmem_device *dm,
          union dm_mem_page_range *range_array)
{
 int num_pages = range_array->finfo.page_cnt;
 __u64 start_frame = range_array->finfo.start_page;
 struct page *pg;
 int i;

 for (i = 0; i < num_pages; i++) {
  pg = pfn_to_page(i + start_frame);
  __ClearPageOffline(pg);
  __free_page(pg);
  dm->num_pages_ballooned--;
  mod_node_page_state(page_pgdat(pg), NR_BALLOON_PAGES, -1);
  adjust_managed_page_count(pg, 1);
 }
}

static unsigned int alloc_balloon_pages(struct hv_dynmem_device *dm,
     unsigned int num_pages,
     struct dm_balloon_response *bl_resp,
     int alloc_unit)
{
 unsigned int i, j;
 struct page *pg;

 for (i = 0; i < num_pages / alloc_unit; i++) {
  if (bl_resp->hdr.size + sizeof(union dm_mem_page_range) >
   HV_HYP_PAGE_SIZE)
   return i * alloc_unit;

  /*
 * We execute this code in a thread context. Furthermore,
 * we don't want the kernel to try too hard.
 */
  pg = alloc_pages(GFP_HIGHUSER | __GFP_NORETRY |
    __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NOWARN,
    get_order(alloc_unit << PAGE_SHIFT));

  if (!pg)
   return i * alloc_unit;

  dm->num_pages_ballooned += alloc_unit;
  mod_node_page_state(page_pgdat(pg), NR_BALLOON_PAGES, alloc_unit);

  /*
 * If we allocatted 2M pages; split them so we
 * can free them in any order we get.
 */

  if (alloc_unit != 1)
   split_page(pg, get_order(alloc_unit << PAGE_SHIFT));

  /* mark all pages offline */
  for (j = 0; j < alloc_unit; j++) {
   __SetPageOffline(pg + j);
   adjust_managed_page_count(pg + j, -1);
  }

  bl_resp->range_count++;
  bl_resp->range_array[i].finfo.start_page =
   page_to_pfn(pg);
  bl_resp->range_array[i].finfo.page_cnt = alloc_unit;
  bl_resp->hdr.size += sizeof(union dm_mem_page_range);
 }

 return i * alloc_unit;
}

static void balloon_up(struct work_struct *dummy)
{
 unsigned int num_pages = dm_device.balloon_wrk.num_pages;
 unsigned int num_ballooned = 0;
 struct dm_balloon_response *bl_resp;
 int alloc_unit;
 int ret;
 bool done = false;
 int i;
 long avail_pages;
 unsigned long floor;

 /*
 * We will attempt 2M allocations. However, if we fail to
 * allocate 2M chunks, we will go back to PAGE_SIZE allocations.
 */
 alloc_unit = PAGES_IN_2M;

 avail_pages = si_mem_available();
 floor = compute_balloon_floor();

 /* Refuse to balloon below the floor. */
 if (avail_pages < num_pages || avail_pages - num_pages < floor) {
  pr_info("Balloon request will be partially fulfilled. %s\n",
   avail_pages < num_pages ? "Not enough memory." :
   "Balloon floor reached.");

  num_pages = avail_pages > floor ? (avail_pages - floor) : 0;
 }

 while (!done) {
  memset(balloon_up_send_buffer, 0, HV_HYP_PAGE_SIZE);
  bl_resp = (struct dm_balloon_response *)balloon_up_send_buffer;
  bl_resp->hdr.type = DM_BALLOON_RESPONSE;
  bl_resp->hdr.size = sizeof(struct dm_balloon_response);
  bl_resp->more_pages = 1;

  num_pages -= num_ballooned;
  num_ballooned = alloc_balloon_pages(&dm_device, num_pages,
          bl_resp, alloc_unit);

  if (alloc_unit != 1 && num_ballooned == 0) {
   alloc_unit = 1;
   continue;
  }

  if (num_ballooned == 0 || num_ballooned == num_pages) {
   pr_debug("Ballooned %u out of %u requested pages.\n",
     num_pages, dm_device.balloon_wrk.num_pages);

   bl_resp->more_pages = 0;
   done = true;
   dm_device.state = DM_INITIALIZED;
  }

  /*
 * We are pushing a lot of data through the channel;
 * deal with transient failures caused because of the
 * lack of space in the ring buffer.
 */

  do {
   bl_resp->hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);
   ret = vmbus_sendpacket(dm_device.dev->channel,
      bl_resp,
      bl_resp->hdr.size,
      (unsigned long)NULL,
      VM_PKT_DATA_INBAND, 0);

   if (ret == -EAGAIN)
    msleep(20);
   post_status(&dm_device);
  } while (ret == -EAGAIN);

  if (ret) {
   /*
 * Free up the memory we allocatted.
 */
   pr_err("Balloon response failed\n");

   for (i = 0; i < bl_resp->range_count; i++)
    free_balloon_pages(&dm_device,
         &bl_resp->range_array[i]);

   done = true;
  }
 }
}

static void balloon_down(struct hv_dynmem_device *dm,
    struct dm_unballoon_request *req)
{
 union dm_mem_page_range *range_array = req->range_array;
 int range_count = req->range_count;
 struct dm_unballoon_response resp;
 int i;
 unsigned int prev_pages_ballooned = dm->num_pages_ballooned;

 for (i = 0; i < range_count; i++) {
  free_balloon_pages(dm, &range_array[i]);
  complete(&dm_device.config_event);
 }

 pr_debug("Freed %u ballooned pages.\n",
   prev_pages_ballooned - dm->num_pages_ballooned);

 if (req->more_pages == 1)
  return;

 memset(&resp, 0, sizeof(struct dm_unballoon_response));
 resp.hdr.type = DM_UNBALLOON_RESPONSE;
 resp.hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);
 resp.hdr.size = sizeof(struct dm_unballoon_response);

 vmbus_sendpacket(dm_device.dev->channel, &resp,
    sizeof(struct dm_unballoon_response),
    (unsigned long)NULL,
    VM_PKT_DATA_INBAND, 0);

 dm->state = DM_INITIALIZED;
}

static void balloon_onchannelcallback(void *context);

static int dm_thread_func(void *dm_dev)
{
 struct hv_dynmem_device *dm = dm_dev;

 while (!kthread_should_stop()) {
  wait_for_completion_interruptible_timeout(&dm_device.config_event,
        secs_to_jiffies(1));
  /*
 * The host expects us to post information on the memory
 * pressure every second.
 */
  reinit_completion(&dm_device.config_event);
  post_status(dm);
  /*
 * disable free page reporting if multiple hypercall
 * failure flag set. It is not done in the page_reporting
 * callback context as that causes a deadlock between
 * page_reporting_process() and page_reporting_unregister()
 */
  if (hv_hypercall_multi_failure >= HV_MAX_FAILURES) {
   pr_err("Multiple failures in cold memory discard hypercall, disabling page reporting\n");
   disable_page_reporting();
   /* Reset the flag after disabling reporting */
   hv_hypercall_multi_failure = 0;
  }
 }

 return 0;
}

static void version_resp(struct hv_dynmem_device *dm,
    struct dm_version_response *vresp)
{
 struct dm_version_request version_req;
 int ret;

 if (vresp->is_accepted) {
  /*
 * We are done; wakeup the
 * context waiting for version
 * negotiation.
 */
  complete(&dm->host_event);
  return;
 }
 /*
 * If there are more versions to try, continue
 * with negotiations; if not
 * shutdown the service since we are not able
 * to negotiate a suitable version number
 * with the host.
 */
 if (dm->next_version == 0)
  goto version_error;

 memset(&version_req, 0, sizeof(struct dm_version_request));
 version_req.hdr.type = DM_VERSION_REQUEST;
 version_req.hdr.size = sizeof(struct dm_version_request);
 version_req.hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);
 version_req.version.version = dm->next_version;
 dm->version = version_req.version.version;

 /*
 * Set the next version to try in case current version fails.
 * Win7 protocol ought to be the last one to try.
 */
 switch (version_req.version.version) {
 case DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN8:
  dm->next_version = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN7;
  version_req.is_last_attempt = 0;
  break;
 default:
  dm->next_version = 0;
  version_req.is_last_attempt = 1;
 }

 ret = vmbus_sendpacket(dm->dev->channel, &version_req,
    sizeof(struct dm_version_request),
    (unsigned long)NULL,
    VM_PKT_DATA_INBAND, 0);

 if (ret)
  goto version_error;

 return;

version_error:
 dm->state = DM_INIT_ERROR;
 complete(&dm->host_event);
}

static void cap_resp(struct hv_dynmem_device *dm,
       struct dm_capabilities_resp_msg *cap_resp)
{
 if (!cap_resp->is_accepted) {
  pr_err("Capabilities not accepted by host\n");
  dm->state = DM_INIT_ERROR;
 }
 complete(&dm->host_event);
}

static void balloon_onchannelcallback(void *context)
{
 struct hv_device *dev = context;
 u32 recvlen;
 u64 requestid;
 struct dm_message *dm_msg;
 struct dm_header *dm_hdr;
 struct hv_dynmem_device *dm = hv_get_drvdata(dev);
 struct dm_balloon *bal_msg;
 struct dm_hot_add *ha_msg;
 union dm_mem_page_range *ha_pg_range;
 union dm_mem_page_range *ha_region;

 memset(recv_buffer, 0, sizeof(recv_buffer));
 vmbus_recvpacket(dev->channel, recv_buffer,
    HV_HYP_PAGE_SIZE, &recvlen, &requestid);

 if (recvlen > 0) {
  dm_msg = (struct dm_message *)recv_buffer;
  dm_hdr = &dm_msg->hdr;

  switch (dm_hdr->type) {
  case DM_VERSION_RESPONSE:
   version_resp(dm,
         (struct dm_version_response *)dm_msg);
   break;

  case DM_CAPABILITIES_RESPONSE:
   cap_resp(dm,
     (struct dm_capabilities_resp_msg *)dm_msg);
   break;

  case DM_BALLOON_REQUEST:
   if (allow_hibernation) {
    pr_info("Ignore balloon-up request!\n");
    break;
   }

   if (dm->state == DM_BALLOON_UP)
    pr_warn("Currently ballooning\n");
   bal_msg = (struct dm_balloon *)recv_buffer;
   dm->state = DM_BALLOON_UP;
   dm_device.balloon_wrk.num_pages = bal_msg->num_pages;
   schedule_work(&dm_device.balloon_wrk.wrk);
   break;

  case DM_UNBALLOON_REQUEST:
   if (allow_hibernation) {
    pr_info("Ignore balloon-down request!\n");
    break;
   }

   dm->state = DM_BALLOON_DOWN;
   balloon_down(dm,
         (struct dm_unballoon_request *)recv_buffer);
   break;

  case DM_MEM_HOT_ADD_REQUEST:
   if (dm->state == DM_HOT_ADD)
    pr_warn("Currently hot-adding\n");
   dm->state = DM_HOT_ADD;
   ha_msg = (struct dm_hot_add *)recv_buffer;
   if (ha_msg->hdr.size == sizeof(struct dm_hot_add)) {
    /*
 * This is a normal hot-add request specifying
 * hot-add memory.
 */
    dm->host_specified_ha_region = false;
    ha_pg_range = &ha_msg->range;
    dm->ha_wrk.ha_page_range = *ha_pg_range;
    dm->ha_wrk.ha_region_range.page_range = 0;
   } else {
    /*
 * Host is specifying that we first hot-add
 * a region and then partially populate this
 * region.
 */
    dm->host_specified_ha_region = true;
    ha_pg_range = &ha_msg->range;
    ha_region = &ha_pg_range[1];
    dm->ha_wrk.ha_page_range = *ha_pg_range;
    dm->ha_wrk.ha_region_range = *ha_region;
   }
   schedule_work(&dm_device.ha_wrk.wrk);
   break;

  case DM_INFO_MESSAGE:
   process_info(dm, (struct dm_info_msg *)dm_msg);
   break;

  default:
   pr_warn_ratelimited("Unhandled message: type: %d\n", dm_hdr->type);
  }
 }
}

#define HV_LARGE_REPORTING_ORDER 9
#define HV_LARGE_REPORTING_LEN (HV_HYP_PAGE_SIZE << \
  HV_LARGE_REPORTING_ORDER)
static int hv_free_page_report(struct page_reporting_dev_info *pr_dev_info,
          struct scatterlist *sgl, unsigned int nents)
{
 unsigned long flags;
 struct hv_memory_hint *hint;
 int i, order;
 u64 status;
 struct scatterlist *sg;

 WARN_ON_ONCE(nents > HV_MEMORY_HINT_MAX_GPA_PAGE_RANGES);
 WARN_ON_ONCE(sgl->length < (HV_HYP_PAGE_SIZE << page_reporting_order));
 local_irq_save(flags);
 hint = *this_cpu_ptr(hyperv_pcpu_input_arg);
 if (!hint) {
  local_irq_restore(flags);
  return -ENOSPC;
 }

 hint->heat_type = HV_EXTMEM_HEAT_HINT_COLD_DISCARD;
 hint->reserved = 0;
 for_each_sg(sgl, sg, nents, i) {
  union hv_gpa_page_range *range;

  range = &hint->ranges[i];
  range->address_space = 0;
  order = get_order(sg->length);
  /*
 * Hyper-V expects the additional_pages field in the units
 * of one of these 3 sizes, 4Kbytes, 2Mbytes or 1Gbytes.
 * This is dictated by the values of the fields page.largesize
 * and page_size.
 * This code however, only uses 4Kbytes and 2Mbytes units
 * and not 1Gbytes unit.
 */

  /* page reporting for pages 2MB or higher */
  if (order >= HV_LARGE_REPORTING_ORDER) {
   range->page.largepage = 1;
   range->page_size = HV_GPA_PAGE_RANGE_PAGE_SIZE_2MB;
   range->base_large_pfn = page_to_hvpfn(
     sg_page(sg)) >> HV_LARGE_REPORTING_ORDER;
   range->page.additional_pages =
    (sg->length / HV_LARGE_REPORTING_LEN) - 1;
  } else {
   /* Page reporting for pages below 2MB */
   range->page.basepfn = page_to_hvpfn(sg_page(sg));
   range->page.largepage = false;
   range->page.additional_pages =
    (sg->length / HV_HYP_PAGE_SIZE) - 1;
  }
 }

 status = hv_do_rep_hypercall(HV_EXT_CALL_MEMORY_HEAT_HINT, nents, 0,
         hint, NULL);
 local_irq_restore(flags);
 if (!hv_result_success(status)) {
  pr_err("Cold memory discard hypercall failed with status %llx\n",
         status);
  if (hv_hypercall_multi_failure > 0)
   hv_hypercall_multi_failure++;

  if (hv_result(status) == HV_STATUS_INVALID_PARAMETER) {
   pr_err("Underlying Hyper-V does not support order less than 9. Hypercall failed\n");
   pr_err("Defaulting to page_reporting_order %d\n",
          pageblock_order);
   page_reporting_order = pageblock_order;
   hv_hypercall_multi_failure++;
   return -EINVAL;
  }

  return -EINVAL;
 }

 return 0;
}

static void enable_page_reporting(void)
{
 int ret;

 if (!hv_query_ext_cap(HV_EXT_CAPABILITY_MEMORY_COLD_DISCARD_HINT)) {
  pr_debug("Cold memory discard hint not supported by Hyper-V\n");
  return;
 }

 BUILD_BUG_ON(PAGE_REPORTING_CAPACITY > HV_MEMORY_HINT_MAX_GPA_PAGE_RANGES);
 dm_device.pr_dev_info.report = hv_free_page_report;
 /*
 * We let the page_reporting_order parameter decide the order
 * in the page_reporting code
 */
 dm_device.pr_dev_info.order = 0;
 ret = page_reporting_register(&dm_device.pr_dev_info);
 if (ret < 0) {
  dm_device.pr_dev_info.report = NULL;
  pr_err("Failed to enable cold memory discard: %d\n", ret);
 } else {
  pr_info("Cold memory discard hint enabled with order %d\n",
   page_reporting_order);
 }
}

static void disable_page_reporting(void)
{
 if (dm_device.pr_dev_info.report) {
  page_reporting_unregister(&dm_device.pr_dev_info);
  dm_device.pr_dev_info.report = NULL;
 }
}

static int ballooning_enabled(void)
{
 /*
 * Disable ballooning if the page size is not 4k (HV_HYP_PAGE_SIZE),
 * since currently it's unclear to us whether an unballoon request can
 * make sure all page ranges are guest page size aligned.
 */
 if (PAGE_SIZE != HV_HYP_PAGE_SIZE) {
  pr_info("Ballooning disabled because page size is not 4096 bytes\n");
  return 0;
 }

 return 1;
}

static int hot_add_enabled(void)
{
 /*
 * Disable hot add on ARM64, because we currently rely on
 * memory_add_physaddr_to_nid() to get a node id of a hot add range,
 * however ARM64's memory_add_physaddr_to_nid() always return 0 and
 * DM_MEM_HOT_ADD_REQUEST doesn't have the NUMA node information for
 * add_memory().
 */
 if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64)) {
  pr_info("Memory hot add disabled on ARM64\n");
  return 0;
 }

 return 1;
}

static int balloon_connect_vsp(struct hv_device *dev)
{
 struct dm_version_request version_req;
 struct dm_capabilities cap_msg;
 unsigned long t;
 int ret;

 /*
 * max_pkt_size should be large enough for one vmbus packet header plus
 * our receive buffer size. Hyper-V sends messages up to
 * HV_HYP_PAGE_SIZE bytes long on balloon channel.
 */
 dev->channel->max_pkt_size = HV_HYP_PAGE_SIZE * 2;

 ret = vmbus_open(dev->channel, dm_ring_size, dm_ring_size, NULL, 0,
    balloon_onchannelcallback, dev);
 if (ret)
  return ret;

 /*
 * Initiate the hand shake with the host and negotiate
 * a version that the host can support. We start with the
 * highest version number and go down if the host cannot
 * support it.
 */
 memset(&version_req, 0, sizeof(struct dm_version_request));
 version_req.hdr.type = DM_VERSION_REQUEST;
 version_req.hdr.size = sizeof(struct dm_version_request);
 version_req.hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);
 version_req.version.version = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN10;
 version_req.is_last_attempt = 0;
 dm_device.version = version_req.version.version;

 ret = vmbus_sendpacket(dev->channel, &version_req,
          sizeof(struct dm_version_request),
          (unsigned long)NULL, VM_PKT_DATA_INBAND, 0);
 if (ret)
  goto out;

 t = wait_for_completion_timeout(&dm_device.host_event, secs_to_jiffies(5));
 if (t == 0) {
  ret = -ETIMEDOUT;
  goto out;
 }

 /*
 * If we could not negotiate a compatible version with the host
 * fail the probe function.
 */
 if (dm_device.state == DM_INIT_ERROR) {
  ret = -EPROTO;
  goto out;
 }

 pr_info("Using Dynamic Memory protocol version %u.%u\n",
  DYNMEM_MAJOR_VERSION(dm_device.version),
  DYNMEM_MINOR_VERSION(dm_device.version));

 /*
 * Now submit our capabilities to the host.
 */
 memset(&cap_msg, 0, sizeof(struct dm_capabilities));
 cap_msg.hdr.type = DM_CAPABILITIES_REPORT;
 cap_msg.hdr.size = sizeof(struct dm_capabilities);
 cap_msg.hdr.trans_id = atomic_inc_return(&trans_id);

 /*
 * When hibernation (i.e. virtual ACPI S4 state) is enabled, the host
 * currently still requires the bits to be set, so we have to add code
 * to fail the host's hot-add and balloon up/down requests, if any.
 */
 cap_msg.caps.cap_bits.balloon = ballooning_enabled();
 cap_msg.caps.cap_bits.hot_add = hot_add_enabled();

 /*
 * Specify our alignment requirements for memory hot-add. The value is
 * the log base 2 of the number of megabytes in a chunk. For example,
 * with 256 MiB chunks, the value is 8. The number of MiB in a chunk
 * must be a power of 2.
 */
 cap_msg.caps.cap_bits.hot_add_alignment =
     ilog2(HA_BYTES_IN_CHUNK / SZ_1M);

 /*
 * Currently the host does not use these
 * values and we set them to what is done in the
 * Windows driver.
 */
 cap_msg.min_page_cnt = 0;
 cap_msg.max_page_number = -1;

 ret = vmbus_sendpacket(dev->channel, &cap_msg,
          sizeof(struct dm_capabilities),
          (unsigned long)NULL, VM_PKT_DATA_INBAND, 0);
 if (ret)
  goto out;

 t = wait_for_completion_timeout(&dm_device.host_event, secs_to_jiffies(5));
 if (t == 0) {
  ret = -ETIMEDOUT;
  goto out;
 }

 /*
 * If the host does not like our capabilities,
 * fail the probe function.
 */
 if (dm_device.state == DM_INIT_ERROR) {
  ret = -EPROTO;
  goto out;
 }

 return 0;
out:
 vmbus_close(dev->channel);
 return ret;
}

/*
 * DEBUGFS Interface
 */
#ifdef CONFIG_DEBUG_FS

/**
 * hv_balloon_debug_show - shows statistics of balloon operations.
 * @f: pointer to the &struct seq_file.
 * @offset: ignored.
 *
 * Provides the statistics that can be accessed in hv-balloon in the debugfs.
 *
 * Return: zero on success or an error code.
 */
static int hv_balloon_debug_show(struct seq_file *f, void *offset)
{
 struct hv_dynmem_device *dm = f->private;
 char *sname;

 seq_printf(f, "%-22s: %u.%u\n", "host_version",
   DYNMEM_MAJOR_VERSION(dm->version),
   DYNMEM_MINOR_VERSION(dm->version));

 seq_printf(f, "%-22s:", "capabilities");
 if (ballooning_enabled())
  seq_puts(f, " enabled");

 if (hot_add_enabled())
  seq_puts(f, " hot_add");

 seq_puts(f, "\n");

 seq_printf(f, "%-22s: %u", "state", dm->state);
 switch (dm->state) {
 case DM_INITIALIZING:
   sname = "Initializing";
   break;
 case DM_INITIALIZED:
   sname = "Initialized";
   break;
 case DM_BALLOON_UP:
   sname = "Balloon Up";
   break;
 case DM_BALLOON_DOWN:
   sname = "Balloon Down";
   break;
 case DM_HOT_ADD:
   sname = "Hot Add";
   break;
 case DM_INIT_ERROR:
   sname = "Error";
   break;
 default:
   sname = "Unknown";
 }
 seq_printf(f, " (%s)\n", sname);

 /* HV Page Size */
 seq_printf(f, "%-22s: %ld\n", "page_size", HV_HYP_PAGE_SIZE);

 /* Pages added with hot_add */
 seq_printf(f, "%-22s: %u\n", "pages_added", dm->num_pages_added);

 /* pages that are "onlined"/used from pages_added */
 seq_printf(f, "%-22s: %u\n", "pages_onlined", dm->num_pages_onlined);

 /* pages we have given back to host */
 seq_printf(f, "%-22s: %u\n", "pages_ballooned", dm->num_pages_ballooned);

 seq_printf(f, "%-22s: %lu\n", "total_pages_committed",
     get_pages_committed(dm));

 seq_printf(f, "%-22s: %llu\n", "max_dynamic_page_count",
     dm->max_dynamic_page_count);

 return 0;
}

DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(hv_balloon_debug);

static void  hv_balloon_debugfs_init(struct hv_dynmem_device *b)
{
 debugfs_create_file("hv-balloon", 0444, NULL, b,
       &hv_balloon_debug_fops);
}

static void  hv_balloon_debugfs_exit(struct hv_dynmem_device *b)
{
 debugfs_lookup_and_remove("hv-balloon", NULL);
}

#else

static inline void hv_balloon_debugfs_init(struct hv_dynmem_device  *b)
{
}

static inline void hv_balloon_debugfs_exit(struct hv_dynmem_device *b)
{
}

#endif /* CONFIG_DEBUG_FS */

static int balloon_probe(struct hv_device *dev,
    const struct hv_vmbus_device_id *dev_id)
{
 int ret;

 allow_hibernation = hv_is_hibernation_supported();
 if (allow_hibernation)
  hot_add = false;

#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 /*
 * Hot-add must operate in chunks that are of size equal to the
 * memory block size because that's what the core add_memory()
 * interface requires. The Hyper-V interface requires that the memory
 * block size be a power of 2, which is guaranteed by the check in
 * memory_dev_init().
 */
 ha_pages_in_chunk = memory_block_size_bytes() / PAGE_SIZE;
 do_hot_add = hot_add;
#else
 /*
 * Without MEMORY_HOTPLUG, the guest returns a failure status for all
 * hot add requests from Hyper-V, and the chunk size is used only to
 * specify alignment to Hyper-V as required by the host/guest protocol.
 * Somewhat arbitrarily, use 128 MiB.
 */
 ha_pages_in_chunk = SZ_128M / PAGE_SIZE;
 do_hot_add = false;
#endif
 dm_device.dev = dev;
 dm_device.state = DM_INITIALIZING;
 dm_device.next_version = DYNMEM_PROTOCOL_VERSION_WIN8;
 init_completion(&dm_device.host_event);
 init_completion(&dm_device.config_event);
 INIT_LIST_HEAD(&dm_device.ha_region_list);
 spin_lock_init(&dm_device.ha_lock);
 INIT_WORK(&dm_device.balloon_wrk.wrk, balloon_up);
 INIT_WORK(&dm_device.ha_wrk.wrk, hot_add_req);
 dm_device.host_specified_ha_region = false;

#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 set_online_page_callback(&hv_online_page);
 init_completion(&dm_device.ol_waitevent);
 register_memory_notifier(&hv_memory_nb);
#endif

 hv_set_drvdata(dev, &dm_device);

 ret = balloon_connect_vsp(dev);
 if (ret != 0)
  goto connect_error;

 enable_page_reporting();
 dm_device.state = DM_INITIALIZED;

 dm_device.thread =
   kthread_run(dm_thread_func, &dm_device, "hv_balloon");
 if (IS_ERR(dm_device.thread)) {
  ret = PTR_ERR(dm_device.thread);
  goto probe_error;
 }

 hv_balloon_debugfs_init(&dm_device);

 return 0;

probe_error:
 dm_device.state = DM_INIT_ERROR;
 dm_device.thread  = NULL;
 disable_page_reporting();
 vmbus_close(dev->channel);
connect_error:
#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 unregister_memory_notifier(&hv_memory_nb);
 restore_online_page_callback(&hv_online_page);
#endif
 return ret;
}

static void balloon_remove(struct hv_device *dev)
{
 struct hv_dynmem_device *dm = hv_get_drvdata(dev);
 struct hv_hotadd_state *has, *tmp;
 struct hv_hotadd_gap *gap, *tmp_gap;

 if (dm->num_pages_ballooned != 0)
  pr_warn("Ballooned pages: %d\n", dm->num_pages_ballooned);

 hv_balloon_debugfs_exit(dm);

 cancel_work_sync(&dm->balloon_wrk.wrk);
 cancel_work_sync(&dm->ha_wrk.wrk);

 kthread_stop(dm->thread);

 /*
 * This is to handle the case when balloon_resume()
 * call has failed and some cleanup has been done as
 * a part of the error handling.
 */
 if (dm_device.state != DM_INIT_ERROR) {
  disable_page_reporting();
  vmbus_close(dev->channel);
#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
  unregister_memory_notifier(&hv_memory_nb);
  restore_online_page_callback(&hv_online_page);
#endif
 }

 guard(spinlock_irqsave)(&dm_device.ha_lock);
 list_for_each_entry_safe(has, tmp, &dm->ha_region_list, list) {
  list_for_each_entry_safe(gap, tmp_gap, &has->gap_list, list) {
   list_del(&gap->list);
   kfree(gap);
  }
  list_del(&has->list);
  kfree(has);
 }
}

static int balloon_suspend(struct hv_device *hv_dev)
{
 struct hv_dynmem_device *dm = hv_get_drvdata(hv_dev);

 tasklet_disable(&hv_dev->channel->callback_event);

 cancel_work_sync(&dm->balloon_wrk.wrk);
 cancel_work_sync(&dm->ha_wrk.wrk);

 if (dm->thread) {
  kthread_stop(dm->thread);
  dm->thread = NULL;
  vmbus_close(hv_dev->channel);
 }

 tasklet_enable(&hv_dev->channel->callback_event);

 return 0;
}

static int balloon_resume(struct hv_device *dev)
{
 int ret;

 dm_device.state = DM_INITIALIZING;

 ret = balloon_connect_vsp(dev);

 if (ret != 0)
  goto out;

 dm_device.thread =
   kthread_run(dm_thread_func, &dm_device, "hv_balloon");
 if (IS_ERR(dm_device.thread)) {
  ret = PTR_ERR(dm_device.thread);
  dm_device.thread = NULL;
  goto close_channel;
 }

 dm_device.state = DM_INITIALIZED;
 return 0;
close_channel:
 vmbus_close(dev->channel);
out:
 dm_device.state = DM_INIT_ERROR;
 disable_page_reporting();
#ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 unregister_memory_notifier(&hv_memory_nb);
 restore_online_page_callback(&hv_online_page);
#endif
 return ret;
}

static const struct hv_vmbus_device_id id_table[] = {
 /* Dynamic Memory Class ID */
 /* 525074DC-8985-46e2-8057-A307DC18A502 */
 { HV_DM_GUID, },
 { },
};

MODULE_DEVICE_TABLE(vmbus, id_table);

static  struct hv_driver balloon_drv = {
 .name = "hv_balloon",
 .id_table = id_table,
 .probe =  balloon_probe,
 .remove =  balloon_remove,
 .suspend = balloon_suspend,
 .resume = balloon_resume,
 .driver = {
  .probe_type = PROBE_PREFER_ASYNCHRONOUS,
 },
};

static int __init init_balloon_drv(void)
{
 return vmbus_driver_register(&balloon_drv);
}

module_init(init_balloon_drv);

MODULE_DESCRIPTION("Hyper-V Balloon");
MODULE_LICENSE("GPL");