GNU Linux-libre 4.14.324-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
6 #include <asm/mce.h>
7
8 #include "debugfs.h"
9
10 /*
11  * RAS Correctable Errors Collector
12  *
13  * This is a simple gadget which collects correctable errors and counts their
14  * occurrence per physical page address.
15  *
16  * We've opted for possibly the simplest data structure to collect those - an
17  * array of the size of a memory page. It stores 512 u64's with the following
18  * structure:
19  *
20  * [63 ... PFN ... 12 | 11 ... generation ... 10 | 9 ... count ... 0]
21  *
22  * The generation in the two highest order bits is two bits which are set to 11b
23  * on every insertion. During the course of each entry's existence, the
24  * generation field gets decremented during spring cleaning to 10b, then 01b and
25  * then 00b.
26  *
27  * This way we're employing the natural numeric ordering to make sure that newly
28  * inserted/touched elements have higher 12-bit counts (which we've manufactured)
29  * and thus iterating over the array initially won't kick out those elements
30  * which were inserted last.
31  *
32  * Spring cleaning is what we do when we reach a certain number CLEAN_ELEMS of
33  * elements entered into the array, during which, we're decaying all elements.
34  * If, after decay, an element gets inserted again, its generation is set to 11b
35  * to make sure it has higher numerical count than other, older elements and
36  * thus emulate an an LRU-like behavior when deleting elements to free up space
37  * in the page.
38  *
39  * When an element reaches it's max count of count_threshold, we try to poison
40  * it by assuming that errors triggered count_threshold times in a single page
41  * are excessive and that page shouldn't be used anymore. count_threshold is
42  * initialized to COUNT_MASK which is the maximum.
43  *
44  * That error event entry causes cec_add_elem() to return !0 value and thus
45  * signal to its callers to log the error.
46  *
47  * To the question why we've chosen a page and moving elements around with
48  * memmove(), it is because it is a very simple structure to handle and max data
49  * movement is 4K which on highly optimized modern CPUs is almost unnoticeable.
50  * We wanted to avoid the pointer traversal of more complex structures like a
51  * linked list or some sort of a balancing search tree.
52  *
53  * Deleting an element takes O(n) but since it is only a single page, it should
54  * be fast enough and it shouldn't happen all too often depending on error
55  * patterns.
56  */
57
58 #undef pr_fmt
59 #define pr_fmt(fmt) "RAS: " fmt
60
61 /*
62  * We use DECAY_BITS bits of PAGE_SHIFT bits for counting decay, i.e., how long
63  * elements have stayed in the array without having been accessed again.
64  */
65 #define DECAY_BITS              2
66 #define DECAY_MASK              ((1ULL << DECAY_BITS) - 1)
67 #define MAX_ELEMS               (PAGE_SIZE / sizeof(u64))
68
69 /*
70  * Threshold amount of inserted elements after which we start spring
71  * cleaning.
72  */
73 #define CLEAN_ELEMS             (MAX_ELEMS >> DECAY_BITS)
74
75 /* Bits which count the number of errors happened in this 4K page. */
76 #define COUNT_BITS              (PAGE_SHIFT - DECAY_BITS)
77 #define COUNT_MASK              ((1ULL << COUNT_BITS) - 1)
78 #define FULL_COUNT_MASK         (PAGE_SIZE - 1)
79
80 /*
81  * u64: [ 63 ... 12 | DECAY_BITS | COUNT_BITS ]
82  */
83
84 #define PFN(e)                  ((e) >> PAGE_SHIFT)
85 #define DECAY(e)                (((e) >> COUNT_BITS) & DECAY_MASK)
86 #define COUNT(e)                ((unsigned int)(e) & COUNT_MASK)
87 #define FULL_COUNT(e)           ((e) & (PAGE_SIZE - 1))
88
89 static struct ce_array {
90         u64 *array;                     /* container page */
91         unsigned int n;                 /* number of elements in the array */
92
93         unsigned int decay_count;       /*
94                                          * number of element insertions/increments
95                                          * since the last spring cleaning.
96                                          */
97
98         u64 pfns_poisoned;              /*
99                                          * number of PFNs which got poisoned.
100                                          */
101
102         u64 ces_entered;                /*
103                                          * The number of correctable errors
104                                          * entered into the collector.
105                                          */
106
107         u64 decays_done;                /*
108                                          * Times we did spring cleaning.
109                                          */
110
111         union {
112                 struct {
113                         __u32   disabled : 1,   /* cmdline disabled */
114                         __resv   : 31;
115                 };
116                 __u32 flags;
117         };
118 } ce_arr;
119
120 static DEFINE_MUTEX(ce_mutex);
121 static u64 dfs_pfn;
122
123 /* Amount of errors after which we offline */
124 static unsigned int count_threshold = COUNT_MASK;
125
126 /*
127  * The timer "decays" element count each timer_interval which is 24hrs by
128  * default.
129  */
130
131 #define CEC_TIMER_DEFAULT_INTERVAL      24 * 60 * 60    /* 24 hrs */
132 #define CEC_TIMER_MIN_INTERVAL           1 * 60 * 60    /* 1h */
133 #define CEC_TIMER_MAX_INTERVAL     30 * 24 * 60 * 60    /* one month */
134 static struct timer_list cec_timer;
135 static u64 timer_interval = CEC_TIMER_DEFAULT_INTERVAL;
136
137 /*
138  * Decrement decay value. We're using DECAY_BITS bits to denote decay of an
139  * element in the array. On insertion and any access, it gets reset to max.
140  */
141 static void do_spring_cleaning(struct ce_array *ca)
142 {
143         int i;
144
145         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
146                 u8 decay = DECAY(ca->array[i]);
147
148                 if (!decay)
149                         continue;
150
151                 decay--;
152
153                 ca->array[i] &= ~(DECAY_MASK << COUNT_BITS);
154                 ca->array[i] |= (decay << COUNT_BITS);
155         }
156         ca->decay_count = 0;
157         ca->decays_done++;
158 }
159
160 /*
161  * @interval in seconds
162  */
163 static void cec_mod_timer(struct timer_list *t, unsigned long interval)
164 {
165         unsigned long iv;
166
167         iv = interval * HZ + jiffies;
168
169         mod_timer(t, round_jiffies(iv));
170 }
171
172 static void cec_timer_fn(unsigned long data)
173 {
174         struct ce_array *ca = (struct ce_array *)data;
175
176         do_spring_cleaning(ca);
177
178         cec_mod_timer(&cec_timer, timer_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
284 int cec_add_elem(u64 pfn)
285 {
286         struct ce_array *ca = &ce_arr;
287         unsigned int to;
288         int count, ret = 0;
289
290         /*
291          * We can be called very early on the identify_cpu() path where we are
292          * not initialized yet. We ignore the error for simplicity.
293          */
294         if (!ce_arr.array || ce_arr.disabled)
295                 return -ENODEV;
296
297         ca->ces_entered++;
298
299         mutex_lock(&ce_mutex);
300
301         if (ca->n == MAX_ELEMS)
302                 WARN_ON(!del_lru_elem_unlocked(ca));
303
304         ret = find_elem(ca, pfn, &to);
305         if (ret < 0) {
306                 /*
307                  * Shift range [to-end] to make room for one more element.
308                  */
309                 memmove((void *)&ca->array[to + 1],
310                         (void *)&ca->array[to],
311                         (ca->n - to) * sizeof(u64));
312
313                 ca->array[to] = (pfn << PAGE_SHIFT) |
314                                 (DECAY_MASK << COUNT_BITS) | 1;
315
316                 ca->n++;
317
318                 ret = 0;
319
320                 goto decay;
321         }
322
323         count = COUNT(ca->array[to]);
324
325         if (count < count_threshold) {
326                 ca->array[to] |= (DECAY_MASK << COUNT_BITS);
327                 ca->array[to]++;
328
329                 ret = 0;
330         } else {
331                 u64 pfn = ca->array[to] >> PAGE_SHIFT;
332
333                 if (!pfn_valid(pfn)) {
334                         pr_warn("CEC: Invalid pfn: 0x%llx\n", pfn);
335                 } else {
336                         /* We have reached max count for this page, soft-offline it. */
337                         pr_err("Soft-offlining pfn: 0x%llx\n", pfn);
338                         memory_failure_queue(pfn, 0, MF_SOFT_OFFLINE);
339                         ca->pfns_poisoned++;
340                 }
341
342                 del_elem(ca, to);
343
344                 /*
345                  * Return a >0 value to denote that we've reached the offlining
346                  * threshold.
347                  */
348                 ret = 1;
349
350                 goto unlock;
351         }
352
353 decay:
354         ca->decay_count++;
355
356         if (ca->decay_count >= CLEAN_ELEMS)
357                 do_spring_cleaning(ca);
358
359 unlock:
360         mutex_unlock(&ce_mutex);
361
362         return ret;
363 }
364
365 static int u64_get(void *data, u64 *val)
366 {
367         *val = *(u64 *)data;
368
369         return 0;
370 }
371
372 static int pfn_set(void *data, u64 val)
373 {
374         *(u64 *)data = val;
375
376         cec_add_elem(val);
377
378         return 0;
379 }
380
381 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(pfn_ops, u64_get, pfn_set, "0x%llx\n");
382
383 static int decay_interval_set(void *data, u64 val)
384 {
385         *(u64 *)data = val;
386
387         if (val < CEC_TIMER_MIN_INTERVAL)
388                 return -EINVAL;
389
390         if (val > CEC_TIMER_MAX_INTERVAL)
391                 return -EINVAL;
392
393         timer_interval = val;
394
395         cec_mod_timer(&cec_timer, timer_interval);
396         return 0;
397 }
398 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(decay_interval_ops, u64_get, decay_interval_set, "%lld\n");
399
400 static int count_threshold_set(void *data, u64 val)
401 {
402         *(u64 *)data = val;
403
404         if (val > COUNT_MASK)
405                 val = COUNT_MASK;
406
407         count_threshold = val;
408
409         return 0;
410 }
411 DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(count_threshold_ops, u64_get, count_threshold_set, "%lld\n");
412
413 static int array_dump(struct seq_file *m, void *v)
414 {
415         struct ce_array *ca = &ce_arr;
416         u64 prev = 0;
417         int i;
418
419         mutex_lock(&ce_mutex);
420
421         seq_printf(m, "{ n: %d\n", ca->n);
422         for (i = 0; i < ca->n; i++) {
423                 u64 this = PFN(ca->array[i]);
424
425                 seq_printf(m, " %03d: [%016llx|%03llx]\n", i, this, FULL_COUNT(ca->array[i]));
426
427                 WARN_ON(prev > this);
428
429                 prev = this;
430         }
431
432         seq_printf(m, "}\n");
433
434         seq_printf(m, "Stats:\nCEs: %llu\nofflined pages: %llu\n",
435                    ca->ces_entered, ca->pfns_poisoned);
436
437         seq_printf(m, "Flags: 0x%x\n", ca->flags);
438
439         seq_printf(m, "Timer interval: %lld seconds\n", timer_interval);
440         seq_printf(m, "Decays: %lld\n", ca->decays_done);
441
442         seq_printf(m, "Action threshold: %d\n", count_threshold);
443
444         mutex_unlock(&ce_mutex);
445
446         return 0;
447 }
448
449 static int array_open(struct inode *inode, struct file *filp)
450 {
451         return single_open(filp, array_dump, NULL);
452 }
453
454 static const struct file_operations array_ops = {
455         .owner   = THIS_MODULE,
456         .open    = array_open,
457         .read    = seq_read,
458         .llseek  = seq_lseek,
459         .release = single_release,
460 };
461
462 static int __init create_debugfs_nodes(void)
463 {
464         struct dentry *d, *pfn, *decay, *count, *array;
465
466         d = debugfs_create_dir("cec", ras_debugfs_dir);
467         if (!d) {
468                 pr_warn("Error creating cec debugfs node!\n");
469                 return -1;
470         }
471
472         pfn = debugfs_create_file("pfn", S_IRUSR | S_IWUSR, d, &dfs_pfn, &pfn_ops);
473         if (!pfn) {
474                 pr_warn("Error creating pfn debugfs node!\n");
475                 goto err;
476         }
477
478         array = debugfs_create_file("array", S_IRUSR, d, NULL, &array_ops);
479         if (!array) {
480                 pr_warn("Error creating array debugfs node!\n");
481                 goto err;
482         }
483
484         decay = debugfs_create_file("decay_interval", S_IRUSR | S_IWUSR, d,
485                                     &timer_interval, &decay_interval_ops);
486         if (!decay) {
487                 pr_warn("Error creating decay_interval debugfs node!\n");
488                 goto err;
489         }
490
491         count = debugfs_create_file("count_threshold", S_IRUSR | S_IWUSR, d,
492                                     &count_threshold, &count_threshold_ops);
493         if (!count) {
494                 pr_warn("Error creating count_threshold debugfs node!\n");
495                 goto err;
496         }
497
498
499         return 0;
500
501 err:
502         debugfs_remove_recursive(d);
503
504         return 1;
505 }
506
507 void __init cec_init(void)
508 {
509         if (ce_arr.disabled)
510                 return;
511
512         ce_arr.array = (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
513         if (!ce_arr.array) {
514                 pr_err("Error allocating CE array page!\n");
515                 return;
516         }
517
518         if (create_debugfs_nodes())
519                 return;
520
521         setup_timer(&cec_timer, cec_timer_fn, (unsigned long)&ce_arr);
522         cec_mod_timer(&cec_timer, CEC_TIMER_DEFAULT_INTERVAL);
523
524         pr_info("Correctable Errors collector initialized.\n");
525 }
526
527 int __init parse_cec_param(char *str)
528 {
529         if (!str)
530                 return 0;
531
532         if (*str == '=')
533                 str++;
534
535         if (!strcmp(str, "cec_disable"))
536                 ce_arr.disabled = 1;
537         else
538                 return 0;
539
540         return 1;
541 }