tools headers UAPI: Sync linux/prctl.h with the kernel sources
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / ras / cec.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2017-2019 Borislav Petkov, SUSE Labs.
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/gfp.h>
7 #include <linux/ras.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/workqueue.h>
10
11 #include <asm/mce.h>
12
13 #include "debugfs.h"
14
15 /*
16  * RAS Correctable Errors Collector
17  *
18  * This is a simple gadget which collects correctable errors and counts their
19  * occurrence per physical page address.
20  *
21  * We've opted for possibly the simplest data structure to collect those - an
22  * array of the size of a memory page. It stores 512 u64's with the following
23  * structure:
24  *
25  * [63 ... PFN ... 12 | 11 ... generation ... 10 | 9 ... count ... 0]
26  *
27  * The generation in the two highest order bits is two bits which are set to 11b
28  * on every insertion. During the course of each entry's existence, the
29  * generation field gets decremented during spring cleaning to 10b, then 01b and
30  * then 00b.
31  *
32  * This way we're employing the natural numeric ordering to make sure that newly
33  * inserted/touched elements have higher 12-bit counts (which we've manufactured)
34  * and thus iterating over the array initially won't kick out those elements
35  * which were inserted last.
36  *
37  * Spring cleaning is what we do when we reach a certain number CLEAN_ELEMS of
38  * elements entered into the array, during which, we're decaying all elements.
39  * If, after decay, an element gets inserted again, its generation is set to 11b
40  * to make sure it has higher numerical count than other, older elements and
41  * thus emulate an an LRU-like behavior when deleting elements to free up space
42  * in the page.
43  *
44  * When an element reaches it's max count of action_threshold, we try to poison
45  * it by assuming that errors triggered action_threshold times in a single page
46  * are excessive and that page shouldn't be used anymore. action_threshold is
47  * initialized to COUNT_MASK which is the maximum.
48  *
49  * That error event entry causes cec_add_elem() to return !0 value and thus
50  * signal to its callers to log the error.
51  *
52  * To the question why we've chosen a page and moving elements around with
53  * memmove(), it is because it is a very simple structure to handle and max data
54  * movement is 4K which on highly optimized modern CPUs is almost unnoticeable.
55  * We wanted to avoid the pointer traversal of more complex structures like a
56  * linked list or some sort of a balancing search tree.
57  *
58  * Deleting an element takes O(n) but since it is only a single page, it should
59  * be fast enough and it shouldn't happen all too often depending on error
60  * patterns.
61  */
62
63 #undef pr_fmt
64 #define pr_fmt(fmt) "RAS: " fmt
65
66 /*
67  * We use DECAY_BITS bits of PAGE_SHIFT bits for counting decay, i.e., how long
68  * elements have stayed in the array without having been accessed again.
69  */
70 #define DECAY_BITS              2
71 #define DECAY_MASK              ((1ULL << DECAY_BITS) - 1)
72 #define MAX_ELEMS               (PAGE_SIZE / sizeof(u64))
73
74 /*
75  * Threshold amount of inserted elements after which we start spring
76  * cleaning.
77  */
78 #define CLEAN_ELEMS             (MAX_ELEMS >> DECAY_BITS)
79
80 /* Bits which count the number of errors happened in this 4K page. */
81 #define COUNT_BITS              (PAGE_SHIFT - DECAY_BITS)
82 #define COUNT_MASK              ((1ULL << COUNT_BITS) - 1)
83 #define FULL_COUNT_MASK         (PAGE_SIZE - 1)
84
85 /*
86  * u64: [ 63 ... 12 | DECAY_BITS | COUNT_BITS ]
87  */
88
89 #define PFN(e)                  ((e) >> PAGE_SHIFT)
90 #define DECAY(e)                (((e) >> COUNT_BITS) & DECAY_MASK)
91 #define COUNT(e)                ((unsigned int)(e) & COUNT_MASK)
92 #define FULL_COUNT(e)           ((e) & (PAGE_SIZE - 1))
93
94 static struct ce_array {
95         u64 *array;                     /* container page */
96         unsigned int n;                 /* number of elements in the array */
97
98         unsigned int decay_count;       /*
99                                          * number of element insertions/increments
100                                          * since the last spring cleaning.
101                                          */
102
103         u64 pfns_poisoned;              /*
104                                          * number of PFNs which got poisoned.
105                                          */
106
107         u64 ces_entered;                /*
108                                          * The number of correctable errors
109                                          * entered into the collector.
110                                          */
111
112         u64 decays_done;                /*
113                                          * Times we did spring cleaning.
114                                          */
115
116         union {
117                 struct {
118                         __u32   disabled : 1,   /* cmdline disabled */
119                         __resv   : 31;
120                 };
121                 __u32 flags;
122         };
123 } ce_arr;
124
125 static DEFINE_MUTEX(ce_mutex);
126 static u64 dfs_pfn;
127
128 /* Amount of errors after which we offline */
129 static u64 action_threshold = COUNT_MASK;
130
131 /* Each element "decays" each decay_interval which is 24hrs by default. */
132 #define CEC_DECAY_DEFAULT_INTERVAL      24 * 60 * 60    /* 24 hrs */
133 #define CEC_DECAY_MIN_INTERVAL           1 * 60 * 60    /* 1h */
134 #define CEC_DECAY_MAX_INTERVAL     30 * 24 * 60 * 60    /* one month */
135 static struct delayed_work cec_work;
136 static u64 decay_interval = CEC_DECAY_DEFAULT_INTERVAL;
137
138 /*
139  * Decrement decay value. We're using DECAY_BITS bits to denote decay of an
140  * element in the array. On insertion and any access, it gets reset to max.
141  */
142 static void do_spring_cleaning(struct ce_array *ca)
143 {
144         int i;
145
146         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
147                 u8 decay = DECAY(ca->array[i]);
148
149                 if (!decay)
150                         continue;
151
152                 decay--;
153
154                 ca->array[i] &= ~(DECAY_MASK << COUNT_BITS);
155                 ca->array[i] |= (decay << COUNT_BITS);
156         }
157         ca->decay_count = 0;
158         ca->decays_done++;
159 }
160
161 /*
162  * @interval in seconds
163  */
164 static void cec_mod_work(unsigned long interval)
165 {
166         unsigned long iv;
167
168         iv = interval * HZ;
169         mod_delayed_work(system_wq, &cec_work, round_jiffies(iv));
170 }
171
172 static void cec_work_fn(struct work_struct *work)
173 {
174         mutex_lock(&ce_mutex);
175         do_spring_cleaning(&ce_arr);
176         mutex_unlock(&ce_mutex);
177
178         cec_mod_work(decay_interval);
179 }
180
181 /*
182  * @to: index of the smallest element which is >= then @pfn.
183  *
184  * Return the index of the pfn if found, otherwise negative value.
185  */
186 static int __find_elem(struct ce_array *ca, u64 pfn, unsigned int *to)
187 {
188         int min = 0, max = ca->n - 1;
189         u64 this_pfn;
190
191         while (min <= max) {
192                 int i = (min + max) >> 1;
193
194                 this_pfn = PFN(ca->array[i]);
195
196                 if (this_pfn < pfn)
197                         min = i + 1;
198                 else if (this_pfn > pfn)
199                         max = i - 1;
200                 else if (this_pfn == pfn) {
201                         if (to)
202                                 *to = i;
203
204                         return i;
205                 }
206         }
207
208         /*
209          * When the loop terminates without finding @pfn, min has the index of
210          * the element slot where the new @pfn should be inserted. The loop
211          * terminates when min > max, which means the min index points to the
212          * bigger element while the max index to the smaller element, in-between
213          * which the new @pfn belongs to.
214          *
215          * For more details, see exercise 1, Section 6.2.1 in TAOCP, vol. 3.
216          */
217         if (to)
218                 *to = min;
219
220         return -ENOKEY;
221 }
222
223 static int find_elem(struct ce_array *ca, u64 pfn, unsigned int *to)
224 {
225         WARN_ON(!to);
226
227         if (!ca->n) {
228                 *to = 0;
229                 return -ENOKEY;
230         }
231         return __find_elem(ca, pfn, to);
232 }
233
234 static void del_elem(struct ce_array *ca, int idx)
235 {
236         /* Save us a function call when deleting the last element. */
237         if (ca->n - (idx + 1))
238                 memmove((void *)&ca->array[idx],
239                         (void *)&ca->array[idx + 1],
240                         (ca->n - (idx + 1)) * sizeof(u64));
241
242         ca->n--;
243 }
244
245 static u64 del_lru_elem_unlocked(struct ce_array *ca)
246 {
247         unsigned int min = FULL_COUNT_MASK;
248         int i, min_idx = 0;
249
250         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
251                 unsigned int this = FULL_COUNT(ca->array[i]);
252
253                 if (min > this) {
254                         min = this;
255                         min_idx = i;
256                 }
257         }
258
259         del_elem(ca, min_idx);
260
261         return PFN(ca->array[min_idx]);
262 }
263
264 /*
265  * We return the 0th pfn in the error case under the assumption that it cannot
266  * be poisoned and excessive CEs in there are a serious deal anyway.
267  */
268 static u64 __maybe_unused del_lru_elem(void)
269 {
270         struct ce_array *ca = &ce_arr;
271         u64 pfn;
272
273         if (!ca->n)
274                 return 0;
275
276         mutex_lock(&ce_mutex);
277         pfn = del_lru_elem_unlocked(ca);
278         mutex_unlock(&ce_mutex);
279
280         return pfn;
281 }
282
283 static bool sanity_check(struct ce_array *ca)
284 {
285         bool ret = false;
286         u64 prev = 0;
287         int i;
288
289         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
290                 u64 this = PFN(ca->array[i]);
291
292                 if (WARN(prev > this, "prev: 0x%016llx <-> this: 0x%016llx\n", prev, this))
293                         ret = true;
294
295                 prev = this;
296         }
297
298         if (!ret)
299                 return ret;
300
301         pr_info("Sanity check dump:\n{ n: %d\n", ca->n);
302         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
303                 u64 this = PFN(ca->array[i]);
304
305                 pr_info(" %03d: [%016llx|%03llx]\n", i, this, FULL_COUNT(ca->array[i]));
306         }
307         pr_info("}\n");
308
309         return ret;
310 }
311
312 /**
313  * cec_add_elem - Add an element to the CEC array.
314  * @pfn:        page frame number to insert
315  *
316  * Return values:
317  * - <0:        on error
318  * -  0:        on success
319  * - >0:        when the inserted pfn was offlined
320  */
321 static int cec_add_elem(u64 pfn)
322 {
323         struct ce_array *ca = &ce_arr;
324         int count, err, ret = 0;
325         unsigned int to = 0;
326
327         /*
328          * We can be called very early on the identify_cpu() path where we are
329          * not initialized yet. We ignore the error for simplicity.
330          */
331         if (!ce_arr.array || ce_arr.disabled)
332                 return -ENODEV;
333
334         mutex_lock(&ce_mutex);
335
336         ca->ces_entered++;
337
338         /* Array full, free the LRU slot. */
339         if (ca->n == MAX_ELEMS)
340                 WARN_ON(!del_lru_elem_unlocked(ca));
341
342         err = find_elem(ca, pfn, &to);
343         if (err < 0) {
344                 /*
345                  * Shift range [to-end] to make room for one more element.
346                  */
347                 memmove((void *)&ca->array[to + 1],
348                         (void *)&ca->array[to],
349                         (ca->n - to) * sizeof(u64));
350
351                 ca->array[to] = pfn << PAGE_SHIFT;
352                 ca->n++;
353         }
354
355         /* Add/refresh element generation and increment count */
356         ca->array[to] |= DECAY_MASK << COUNT_BITS;
357         ca->array[to]++;
358
359         /* Check action threshold and soft-offline, if reached. */
360         count = COUNT(ca->array[to]);
361         if (count >= action_threshold) {
362                 u64 pfn = ca->array[to] >> PAGE_SHIFT;
363
364                 if (!pfn_valid(pfn)) {
365                         pr_warn("CEC: Invalid pfn: 0x%llx\n", pfn);
366                 } else {
367                         /* We have reached max count for this page, soft-offline it. */
368                         pr_err("Soft-offlining pfn: 0x%llx\n", pfn);
369                         memory_failure_queue(pfn, MF_SOFT_OFFLINE);
370                         ca->pfns_poisoned++;
371                 }
372
373                 del_elem(ca, to);
374
375                 /*
376                  * Return a >0 value to callers, to denote that we've reached
377                  * the offlining threshold.
378                  */
379                 ret = 1;
380
381                 goto unlock;
382         }
383
384         ca->decay_count++;
385
386         if (ca->decay_count >= CLEAN_ELEMS)
387                 do_spring_cleaning(ca);
388
389         WARN_ON_ONCE(sanity_check(ca));
390
391 unlock:
392         mutex_unlock(&ce_mutex);
393
394         return ret;
395 }
396
397 static int u64_get(void *data, u64 *val)
398 {
399         *val = *(u64 *)data;
400
401         return 0;
402 }
403
404 static int pfn_set(void *data, u64 val)
405 {
406         *(u64 *)data = val;
407
408         cec_add_elem(val);
409
410         return 0;
411 }
412
413 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(pfn_ops, u64_get, pfn_set, "0x%llx\n");
414
415 static int decay_interval_set(void *data, u64 val)
416 {
417         if (val < CEC_DECAY_MIN_INTERVAL)
418                 return -EINVAL;
419
420         if (val > CEC_DECAY_MAX_INTERVAL)
421                 return -EINVAL;
422
423         *(u64 *)data   = val;
424         decay_interval = val;
425
426         cec_mod_work(decay_interval);
427
428         return 0;
429 }
430 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(decay_interval_ops, u64_get, decay_interval_set, "%lld\n");
431
432 static int action_threshold_set(void *data, u64 val)
433 {
434         *(u64 *)data = val;
435
436         if (val > COUNT_MASK)
437                 val = COUNT_MASK;
438
439         action_threshold = val;
440
441         return 0;
442 }
443 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(action_threshold_ops, u64_get, action_threshold_set, "%lld\n");
444
445 static const char * const bins[] = { "00", "01", "10", "11" };
446
447 static int array_show(struct seq_file *m, void *v)
448 {
449         struct ce_array *ca = &ce_arr;
450         int i;
451
452         mutex_lock(&ce_mutex);
453
454         seq_printf(m, "{ n: %d\n", ca->n);
455         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
456                 u64 this = PFN(ca->array[i]);
457
458                 seq_printf(m, " %3d: [%016llx|%s|%03llx]\n",
459                            i, this, bins[DECAY(ca->array[i])], COUNT(ca->array[i]));
460         }
461
462         seq_printf(m, "}\n");
463
464         seq_printf(m, "Stats:\nCEs: %llu\nofflined pages: %llu\n",
465                    ca->ces_entered, ca->pfns_poisoned);
466
467         seq_printf(m, "Flags: 0x%x\n", ca->flags);
468
469         seq_printf(m, "Decay interval: %lld seconds\n", decay_interval);
470         seq_printf(m, "Decays: %lld\n", ca->decays_done);
471
472         seq_printf(m, "Action threshold: %lld\n", action_threshold);
473
474         mutex_unlock(&ce_mutex);
475
476         return 0;
477 }
478
479 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(array);
480
481 static int __init create_debugfs_nodes(void)
482 {
483         struct dentry *d, *pfn, *decay, *count, *array;
484
485         d = debugfs_create_dir("cec", ras_debugfs_dir);
486         if (!d) {
487                 pr_warn("Error creating cec debugfs node!\n");
488                 return -1;
489         }
490
491         decay = debugfs_create_file("decay_interval", S_IRUSR | S_IWUSR, d,
492                                     &decay_interval, &decay_interval_ops);
493         if (!decay) {
494                 pr_warn("Error creating decay_interval debugfs node!\n");
495                 goto err;
496         }
497
498         count = debugfs_create_file("action_threshold", S_IRUSR | S_IWUSR, d,
499                                     &action_threshold, &action_threshold_ops);
500         if (!count) {
501                 pr_warn("Error creating action_threshold debugfs node!\n");
502                 goto err;
503         }
504
505         if (!IS_ENABLED(CONFIG_RAS_CEC_DEBUG))
506                 return 0;
507
508         pfn = debugfs_create_file("pfn", S_IRUSR | S_IWUSR, d, &dfs_pfn, &pfn_ops);
509         if (!pfn) {
510                 pr_warn("Error creating pfn debugfs node!\n");
511                 goto err;
512         }
513
514         array = debugfs_create_file("array", S_IRUSR, d, NULL, &array_fops);
515         if (!array) {
516                 pr_warn("Error creating array debugfs node!\n");
517                 goto err;
518         }
519
520         return 0;
521
522 err:
523         debugfs_remove_recursive(d);
524
525         return 1;
526 }
527
528 static int cec_notifier(struct notifier_block *nb, unsigned long val,
529                         void *data)
530 {
531         struct mce *m = (struct mce *)data;
532
533         if (!m)
534                 return NOTIFY_DONE;
535
536         /* We eat only correctable DRAM errors with usable addresses. */
537         if (mce_is_memory_error(m) &&
538             mce_is_correctable(m)  &&
539             mce_usable_address(m)) {
540                 if (!cec_add_elem(m->addr >> PAGE_SHIFT)) {
541                         m->kflags |= MCE_HANDLED_CEC;
542                         return NOTIFY_OK;
543                 }
544         }
545
546         return NOTIFY_DONE;
547 }
548
549 static struct notifier_block cec_nb = {
550         .notifier_call  = cec_notifier,
551         .priority       = MCE_PRIO_CEC,
552 };
553
554 static int __init cec_init(void)
555 {
556         if (ce_arr.disabled)
557                 return -ENODEV;
558
559         ce_arr.array = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
560         if (!ce_arr.array) {
561                 pr_err("Error allocating CE array page!\n");
562                 return -ENOMEM;
563         }
564
565         if (create_debugfs_nodes()) {
566                 free_page((unsigned long)ce_arr.array);
567                 return -ENOMEM;
568         }
569
570         INIT_DELAYED_WORK(&cec_work, cec_work_fn);
571         schedule_delayed_work(&cec_work, CEC_DECAY_DEFAULT_INTERVAL);
572
573         mce_register_decode_chain(&cec_nb);
574
575         pr_info("Correctable Errors collector initialized.\n");
576         return 0;
577 }
578 late_initcall(cec_init);
579
580 int __init parse_cec_param(char *str)
581 {
582         if (!str)
583                 return 0;
584
585         if (*str == '=')
586                 str++;
587
588         if (!strcmp(str, "cec_disable"))
589                 ce_arr.disabled = 1;
590         else
591                 return 0;
592
593         return 1;
594 }