GNU Linux-libre 4.19.281-gnu1
[releases.git] / drivers / ras / cec.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 #include <linux/mm.h>
3 #include <linux/gfp.h>
4 #include <linux/kernel.h>
5 #include <linux/workqueue.h>
6
7 #include <asm/mce.h>
8
9 #include "debugfs.h"
10
11 /*
12  * RAS Correctable Errors Collector
13  *
14  * This is a simple gadget which collects correctable errors and counts their
15  * occurrence per physical page address.
16  *
17  * We've opted for possibly the simplest data structure to collect those - an
18  * array of the size of a memory page. It stores 512 u64's with the following
19  * structure:
20  *
21  * [63 ... PFN ... 12 | 11 ... generation ... 10 | 9 ... count ... 0]
22  *
23  * The generation in the two highest order bits is two bits which are set to 11b
24  * on every insertion. During the course of each entry's existence, the
25  * generation field gets decremented during spring cleaning to 10b, then 01b and
26  * then 00b.
27  *
28  * This way we're employing the natural numeric ordering to make sure that newly
29  * inserted/touched elements have higher 12-bit counts (which we've manufactured)
30  * and thus iterating over the array initially won't kick out those elements
31  * which were inserted last.
32  *
33  * Spring cleaning is what we do when we reach a certain number CLEAN_ELEMS of
34  * elements entered into the array, during which, we're decaying all elements.
35  * If, after decay, an element gets inserted again, its generation is set to 11b
36  * to make sure it has higher numerical count than other, older elements and
37  * thus emulate an an LRU-like behavior when deleting elements to free up space
38  * in the page.
39  *
40  * When an element reaches it's max count of count_threshold, we try to poison
41  * it by assuming that errors triggered count_threshold times in a single page
42  * are excessive and that page shouldn't be used anymore. count_threshold is
43  * initialized to COUNT_MASK which is the maximum.
44  *
45  * That error event entry causes cec_add_elem() to return !0 value and thus
46  * signal to its callers to log the error.
47  *
48  * To the question why we've chosen a page and moving elements around with
49  * memmove(), it is because it is a very simple structure to handle and max data
50  * movement is 4K which on highly optimized modern CPUs is almost unnoticeable.
51  * We wanted to avoid the pointer traversal of more complex structures like a
52  * linked list or some sort of a balancing search tree.
53  *
54  * Deleting an element takes O(n) but since it is only a single page, it should
55  * be fast enough and it shouldn't happen all too often depending on error
56  * patterns.
57  */
58
59 #undef pr_fmt
60 #define pr_fmt(fmt) "RAS: " fmt
61
62 /*
63  * We use DECAY_BITS bits of PAGE_SHIFT bits for counting decay, i.e., how long
64  * elements have stayed in the array without having been accessed again.
65  */
66 #define DECAY_BITS              2
67 #define DECAY_MASK              ((1ULL << DECAY_BITS) - 1)
68 #define MAX_ELEMS               (PAGE_SIZE / sizeof(u64))
69
70 /*
71  * Threshold amount of inserted elements after which we start spring
72  * cleaning.
73  */
74 #define CLEAN_ELEMS             (MAX_ELEMS >> DECAY_BITS)
75
76 /* Bits which count the number of errors happened in this 4K page. */
77 #define COUNT_BITS              (PAGE_SHIFT - DECAY_BITS)
78 #define COUNT_MASK              ((1ULL << COUNT_BITS) - 1)
79 #define FULL_COUNT_MASK         (PAGE_SIZE - 1)
80
81 /*
82  * u64: [ 63 ... 12 | DECAY_BITS | COUNT_BITS ]
83  */
84
85 #define PFN(e)                  ((e) >> PAGE_SHIFT)
86 #define DECAY(e)                (((e) >> COUNT_BITS) & DECAY_MASK)
87 #define COUNT(e)                ((unsigned int)(e) & COUNT_MASK)
88 #define FULL_COUNT(e)           ((e) & (PAGE_SIZE - 1))
89
90 static struct ce_array {
91         u64 *array;                     /* container page */
92         unsigned int n;                 /* number of elements in the array */
93
94         unsigned int decay_count;       /*
95                                          * number of element insertions/increments
96                                          * since the last spring cleaning.
97                                          */
98
99         u64 pfns_poisoned;              /*
100                                          * number of PFNs which got poisoned.
101                                          */
102
103         u64 ces_entered;                /*
104                                          * The number of correctable errors
105                                          * entered into the collector.
106                                          */
107
108         u64 decays_done;                /*
109                                          * Times we did spring cleaning.
110                                          */
111
112         union {
113                 struct {
114                         __u32   disabled : 1,   /* cmdline disabled */
115                         __resv   : 31;
116                 };
117                 __u32 flags;
118         };
119 } ce_arr;
120
121 static DEFINE_MUTEX(ce_mutex);
122 static u64 dfs_pfn;
123
124 /* Amount of errors after which we offline */
125 static unsigned int count_threshold = COUNT_MASK;
126
127 /* Each element "decays" each decay_interval which is 24hrs by default. */
128 #define CEC_DECAY_DEFAULT_INTERVAL      24 * 60 * 60    /* 24 hrs */
129 #define CEC_DECAY_MIN_INTERVAL           1 * 60 * 60    /* 1h */
130 #define CEC_DECAY_MAX_INTERVAL     30 * 24 * 60 * 60    /* one month */
131 static struct delayed_work cec_work;
132 static u64 decay_interval = CEC_DECAY_DEFAULT_INTERVAL;
133
134 /*
135  * Decrement decay value. We're using DECAY_BITS bits to denote decay of an
136  * element in the array. On insertion and any access, it gets reset to max.
137  */
138 static void do_spring_cleaning(struct ce_array *ca)
139 {
140         int i;
141
142         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
143                 u8 decay = DECAY(ca->array[i]);
144
145                 if (!decay)
146                         continue;
147
148                 decay--;
149
150                 ca->array[i] &= ~(DECAY_MASK << COUNT_BITS);
151                 ca->array[i] |= (decay << COUNT_BITS);
152         }
153         ca->decay_count = 0;
154         ca->decays_done++;
155 }
156
157 /*
158  * @interval in seconds
159  */
160 static void cec_mod_work(unsigned long interval)
161 {
162         unsigned long iv;
163
164         iv = interval * HZ;
165         mod_delayed_work(system_wq, &cec_work, round_jiffies(iv));
166 }
167
168 static void cec_work_fn(struct work_struct *work)
169 {
170         mutex_lock(&ce_mutex);
171         do_spring_cleaning(&ce_arr);
172         mutex_unlock(&ce_mutex);
173
174         cec_mod_work(decay_interval);
175 }
176
177 /*
178  * @to: index of the smallest element which is >= then @pfn.
179  *
180  * Return the index of the pfn if found, otherwise negative value.
181  */
182 static int __find_elem(struct ce_array *ca, u64 pfn, unsigned int *to)
183 {
184         int min = 0, max = ca->n - 1;
185         u64 this_pfn;
186
187         while (min <= max) {
188                 int i = (min + max) >> 1;
189
190                 this_pfn = PFN(ca->array[i]);
191
192                 if (this_pfn < pfn)
193                         min = i + 1;
194                 else if (this_pfn > pfn)
195                         max = i - 1;
196                 else if (this_pfn == pfn) {
197                         if (to)
198                                 *to = i;
199
200                         return i;
201                 }
202         }
203
204         /*
205          * When the loop terminates without finding @pfn, min has the index of
206          * the element slot where the new @pfn should be inserted. The loop
207          * terminates when min > max, which means the min index points to the
208          * bigger element while the max index to the smaller element, in-between
209          * which the new @pfn belongs to.
210          *
211          * For more details, see exercise 1, Section 6.2.1 in TAOCP, vol. 3.
212          */
213         if (to)
214                 *to = min;
215
216         return -ENOKEY;
217 }
218
219 static int find_elem(struct ce_array *ca, u64 pfn, unsigned int *to)
220 {
221         WARN_ON(!to);
222
223         if (!ca->n) {
224                 *to = 0;
225                 return -ENOKEY;
226         }
227         return __find_elem(ca, pfn, to);
228 }
229
230 static void del_elem(struct ce_array *ca, int idx)
231 {
232         /* Save us a function call when deleting the last element. */
233         if (ca->n - (idx + 1))
234                 memmove((void *)&ca->array[idx],
235                         (void *)&ca->array[idx + 1],
236                         (ca->n - (idx + 1)) * sizeof(u64));
237
238         ca->n--;
239 }
240
241 static u64 del_lru_elem_unlocked(struct ce_array *ca)
242 {
243         unsigned int min = FULL_COUNT_MASK;
244         int i, min_idx = 0;
245
246         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
247                 unsigned int this = FULL_COUNT(ca->array[i]);
248
249                 if (min > this) {
250                         min = this;
251                         min_idx = i;
252                 }
253         }
254
255         del_elem(ca, min_idx);
256
257         return PFN(ca->array[min_idx]);
258 }
259
260 /*
261  * We return the 0th pfn in the error case under the assumption that it cannot
262  * be poisoned and excessive CEs in there are a serious deal anyway.
263  */
264 static u64 __maybe_unused del_lru_elem(void)
265 {
266         struct ce_array *ca = &ce_arr;
267         u64 pfn;
268
269         if (!ca->n)
270                 return 0;
271
272         mutex_lock(&ce_mutex);
273         pfn = del_lru_elem_unlocked(ca);
274         mutex_unlock(&ce_mutex);
275
276         return pfn;
277 }
278
279
280 int cec_add_elem(u64 pfn)
281 {
282         struct ce_array *ca = &ce_arr;
283         unsigned int to;
284         int count, ret = 0;
285
286         /*
287          * We can be called very early on the identify_cpu() path where we are
288          * not initialized yet. We ignore the error for simplicity.
289          */
290         if (!ce_arr.array || ce_arr.disabled)
291                 return -ENODEV;
292
293         ca->ces_entered++;
294
295         mutex_lock(&ce_mutex);
296
297         if (ca->n == MAX_ELEMS)
298                 WARN_ON(!del_lru_elem_unlocked(ca));
299
300         ret = find_elem(ca, pfn, &to);
301         if (ret < 0) {
302                 /*
303                  * Shift range [to-end] to make room for one more element.
304                  */
305                 memmove((void *)&ca->array[to + 1],
306                         (void *)&ca->array[to],
307                         (ca->n - to) * sizeof(u64));
308
309                 ca->array[to] = (pfn << PAGE_SHIFT) |
310                                 (DECAY_MASK << COUNT_BITS) | 1;
311
312                 ca->n++;
313
314                 ret = 0;
315
316                 goto decay;
317         }
318
319         count = COUNT(ca->array[to]);
320
321         if (count < count_threshold) {
322                 ca->array[to] |= (DECAY_MASK << COUNT_BITS);
323                 ca->array[to]++;
324
325                 ret = 0;
326         } else {
327                 u64 pfn = ca->array[to] >> PAGE_SHIFT;
328
329                 if (!pfn_valid(pfn)) {
330                         pr_warn("CEC: Invalid pfn: 0x%llx\n", pfn);
331                 } else {
332                         /* We have reached max count for this page, soft-offline it. */
333                         pr_err("Soft-offlining pfn: 0x%llx\n", pfn);
334                         memory_failure_queue(pfn, MF_SOFT_OFFLINE);
335                         ca->pfns_poisoned++;
336                 }
337
338                 del_elem(ca, to);
339
340                 /*
341                  * Return a >0 value to denote that we've reached the offlining
342                  * threshold.
343                  */
344                 ret = 1;
345
346                 goto unlock;
347         }
348
349 decay:
350         ca->decay_count++;
351
352         if (ca->decay_count >= CLEAN_ELEMS)
353                 do_spring_cleaning(ca);
354
355 unlock:
356         mutex_unlock(&ce_mutex);
357
358         return ret;
359 }
360
361 static int u64_get(void *data, u64 *val)
362 {
363         *val = *(u64 *)data;
364
365         return 0;
366 }
367
368 static int pfn_set(void *data, u64 val)
369 {
370         *(u64 *)data = val;
371
372         cec_add_elem(val);
373
374         return 0;
375 }
376
377 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(pfn_ops, u64_get, pfn_set, "0x%llx\n");
378
379 static int decay_interval_set(void *data, u64 val)
380 {
381         *(u64 *)data = val;
382
383         if (val < CEC_DECAY_MIN_INTERVAL)
384                 return -EINVAL;
385
386         if (val > CEC_DECAY_MAX_INTERVAL)
387                 return -EINVAL;
388
389         decay_interval = val;
390
391         cec_mod_work(decay_interval);
392         return 0;
393 }
394 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(decay_interval_ops, u64_get, decay_interval_set, "%lld\n");
395
396 static int count_threshold_set(void *data, u64 val)
397 {
398         *(u64 *)data = val;
399
400         if (val > COUNT_MASK)
401                 val = COUNT_MASK;
402
403         count_threshold = val;
404
405         return 0;
406 }
407 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(count_threshold_ops, u64_get, count_threshold_set, "%lld\n");
408
409 static int array_dump(struct seq_file *m, void *v)
410 {
411         struct ce_array *ca = &ce_arr;
412         u64 prev = 0;
413         int i;
414
415         mutex_lock(&ce_mutex);
416
417         seq_printf(m, "{ n: %d\n", ca->n);
418         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
419                 u64 this = PFN(ca->array[i]);
420
421                 seq_printf(m, " %03d: [%016llx|%03llx]\n", i, this, FULL_COUNT(ca->array[i]));
422
423                 WARN_ON(prev > this);
424
425                 prev = this;
426         }
427
428         seq_printf(m, "}\n");
429
430         seq_printf(m, "Stats:\nCEs: %llu\nofflined pages: %llu\n",
431                    ca->ces_entered, ca->pfns_poisoned);
432
433         seq_printf(m, "Flags: 0x%x\n", ca->flags);
434
435         seq_printf(m, "Decay interval: %lld seconds\n", decay_interval);
436         seq_printf(m, "Decays: %lld\n", ca->decays_done);
437
438         seq_printf(m, "Action threshold: %d\n", count_threshold);
439
440         mutex_unlock(&ce_mutex);
441
442         return 0;
443 }
444
445 static int array_open(struct inode *inode, struct file *filp)
446 {
447         return single_open(filp, array_dump, NULL);
448 }
449
450 static const struct file_operations array_ops = {
451         .owner   = THIS_MODULE,
452         .open    = array_open,
453         .read    = seq_read,
454         .llseek  = seq_lseek,
455         .release = single_release,
456 };
457
458 static int __init create_debugfs_nodes(void)
459 {
460         struct dentry *d, *pfn, *decay, *count, *array;
461
462         d = debugfs_create_dir("cec", ras_debugfs_dir);
463         if (!d) {
464                 pr_warn("Error creating cec debugfs node!\n");
465                 return -1;
466         }
467
468         pfn = debugfs_create_file("pfn", S_IRUSR | S_IWUSR, d, &dfs_pfn, &pfn_ops);
469         if (!pfn) {
470                 pr_warn("Error creating pfn debugfs node!\n");
471                 goto err;
472         }
473
474         array = debugfs_create_file("array", S_IRUSR, d, NULL, &array_ops);
475         if (!array) {
476                 pr_warn("Error creating array debugfs node!\n");
477                 goto err;
478         }
479
480         decay = debugfs_create_file("decay_interval", S_IRUSR | S_IWUSR, d,
481                                     &decay_interval, &decay_interval_ops);
482         if (!decay) {
483                 pr_warn("Error creating decay_interval debugfs node!\n");
484                 goto err;
485         }
486
487         count = debugfs_create_file("count_threshold", S_IRUSR | S_IWUSR, d,
488                                     &count_threshold, &count_threshold_ops);
489         if (!count) {
490                 pr_warn("Error creating count_threshold debugfs node!\n");
491                 goto err;
492         }
493
494
495         return 0;
496
497 err:
498         debugfs_remove_recursive(d);
499
500         return 1;
501 }
502
503 void __init cec_init(void)
504 {
505         if (ce_arr.disabled)
506                 return;
507
508         ce_arr.array = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
509         if (!ce_arr.array) {
510                 pr_err("Error allocating CE array page!\n");
511                 return;
512         }
513
514         if (create_debugfs_nodes())
515                 return;
516
517         INIT_DELAYED_WORK(&cec_work, cec_work_fn);
518         schedule_delayed_work(&cec_work, CEC_DECAY_DEFAULT_INTERVAL);
519
520         pr_info("Correctable Errors collector initialized.\n");
521 }
522
523 int __init parse_cec_param(char *str)
524 {
525         if (!str)
526                 return 0;
527
528         if (*str == '=')
529                 str++;
530
531         if (!strcmp(str, "cec_disable"))
532                 ce_arr.disabled = 1;
533         else
534                 return 0;
535
536         return 1;
537 }