Merge branch 'hwpoison-cleanups' into hwpoison
[linux-2.6.git] / mm / memory-failure.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2008, 2009 Intel Corporation
3  * Authors: Andi Kleen, Fengguang Wu
4  *
5  * This software may be redistributed and/or modified under the terms of
6  * the GNU General Public License ("GPL") version 2 only as published by the
7  * Free Software Foundation.
8  *
9  * High level machine check handler. Handles pages reported by the
10  * hardware as being corrupted usually due to a multi-bit ECC memory or cache
11  * failure.
12  * 
13  * In addition there is a "soft offline" entry point that allows stop using
14  * not-yet-corrupted-by-suspicious pages without killing anything.
15  *
16  * Handles page cache pages in various states.  The tricky part
17  * here is that we can access any page asynchronously in respect to 
18  * other VM users, because memory failures could happen anytime and 
19  * anywhere. This could violate some of their assumptions. This is why 
20  * this code has to be extremely careful. Generally it tries to use 
21  * normal locking rules, as in get the standard locks, even if that means 
22  * the error handling takes potentially a long time.
23  * 
24  * There are several operations here with exponential complexity because
25  * of unsuitable VM data structures. For example the operation to map back 
26  * from RMAP chains to processes has to walk the complete process list and 
27  * has non linear complexity with the number. But since memory corruptions
28  * are rare we hope to get away with this. This avoids impacting the core 
29  * VM.
30  */
31
32 /*
33  * Notebook:
34  * - hugetlb needs more code
35  * - kcore/oldmem/vmcore/mem/kmem check for hwpoison pages
36  * - pass bad pages to kdump next kernel
37  */
38 #include <linux/kernel.h>
39 #include <linux/mm.h>
40 #include <linux/page-flags.h>
41 #include <linux/kernel-page-flags.h>
42 #include <linux/sched.h>
43 #include <linux/ksm.h>
44 #include <linux/rmap.h>
45 #include <linux/pagemap.h>
46 #include <linux/swap.h>
47 #include <linux/backing-dev.h>
48 #include <linux/migrate.h>
49 #include <linux/page-isolation.h>
50 #include <linux/suspend.h>
51 #include <linux/slab.h>
52 #include <linux/swapops.h>
53 #include <linux/hugetlb.h>
54 #include "internal.h"
55
56 int sysctl_memory_failure_early_kill __read_mostly = 0;
57
58 int sysctl_memory_failure_recovery __read_mostly = 1;
59
60 atomic_long_t mce_bad_pages __read_mostly = ATOMIC_LONG_INIT(0);
61
62 #if defined(CONFIG_HWPOISON_INJECT) || defined(CONFIG_HWPOISON_INJECT_MODULE)
63
64 u32 hwpoison_filter_enable = 0;
65 u32 hwpoison_filter_dev_major = ~0U;
66 u32 hwpoison_filter_dev_minor = ~0U;
67 u64 hwpoison_filter_flags_mask;
68 u64 hwpoison_filter_flags_value;
69 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_enable);
70 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_dev_major);
71 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_dev_minor);
72 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_flags_mask);
73 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_flags_value);
74
75 static int hwpoison_filter_dev(struct page *p)
76 {
77         struct address_space *mapping;
78         dev_t dev;
79
80         if (hwpoison_filter_dev_major == ~0U &&
81             hwpoison_filter_dev_minor == ~0U)
82                 return 0;
83
84         /*
85          * page_mapping() does not accept slab pages.
86          */
87         if (PageSlab(p))
88                 return -EINVAL;
89
90         mapping = page_mapping(p);
91         if (mapping == NULL || mapping->host == NULL)
92                 return -EINVAL;
93
94         dev = mapping->host->i_sb->s_dev;
95         if (hwpoison_filter_dev_major != ~0U &&
96             hwpoison_filter_dev_major != MAJOR(dev))
97                 return -EINVAL;
98         if (hwpoison_filter_dev_minor != ~0U &&
99             hwpoison_filter_dev_minor != MINOR(dev))
100                 return -EINVAL;
101
102         return 0;
103 }
104
105 static int hwpoison_filter_flags(struct page *p)
106 {
107         if (!hwpoison_filter_flags_mask)
108                 return 0;
109
110         if ((stable_page_flags(p) & hwpoison_filter_flags_mask) ==
111                                     hwpoison_filter_flags_value)
112                 return 0;
113         else
114                 return -EINVAL;
115 }
116
117 /*
118  * This allows stress tests to limit test scope to a collection of tasks
119  * by putting them under some memcg. This prevents killing unrelated/important
120  * processes such as /sbin/init. Note that the target task may share clean
121  * pages with init (eg. libc text), which is harmless. If the target task
122  * share _dirty_ pages with another task B, the test scheme must make sure B
123  * is also included in the memcg. At last, due to race conditions this filter
124  * can only guarantee that the page either belongs to the memcg tasks, or is
125  * a freed page.
126  */
127 #ifdef  CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR_SWAP
128 u64 hwpoison_filter_memcg;
129 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_memcg);
130 static int hwpoison_filter_task(struct page *p)
131 {
132         struct mem_cgroup *mem;
133         struct cgroup_subsys_state *css;
134         unsigned long ino;
135
136         if (!hwpoison_filter_memcg)
137                 return 0;
138
139         mem = try_get_mem_cgroup_from_page(p);
140         if (!mem)
141                 return -EINVAL;
142
143         css = mem_cgroup_css(mem);
144         /* root_mem_cgroup has NULL dentries */
145         if (!css->cgroup->dentry)
146                 return -EINVAL;
147
148         ino = css->cgroup->dentry->d_inode->i_ino;
149         css_put(css);
150
151         if (ino != hwpoison_filter_memcg)
152                 return -EINVAL;
153
154         return 0;
155 }
156 #else
157 static int hwpoison_filter_task(struct page *p) { return 0; }
158 #endif
159
160 int hwpoison_filter(struct page *p)
161 {
162         if (!hwpoison_filter_enable)
163                 return 0;
164
165         if (hwpoison_filter_dev(p))
166                 return -EINVAL;
167
168         if (hwpoison_filter_flags(p))
169                 return -EINVAL;
170
171         if (hwpoison_filter_task(p))
172                 return -EINVAL;
173
174         return 0;
175 }
176 #else
177 int hwpoison_filter(struct page *p)
178 {
179         return 0;
180 }
181 #endif
182
183 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter);
184
185 /*
186  * Send all the processes who have the page mapped an ``action optional''
187  * signal.
188  */
189 static int kill_proc_ao(struct task_struct *t, unsigned long addr, int trapno,
190                         unsigned long pfn, struct page *page)
191 {
192         struct siginfo si;
193         int ret;
194
195         printk(KERN_ERR
196                 "MCE %#lx: Killing %s:%d early due to hardware memory corruption\n",
197                 pfn, t->comm, t->pid);
198         si.si_signo = SIGBUS;
199         si.si_errno = 0;
200         si.si_code = BUS_MCEERR_AO;
201         si.si_addr = (void *)addr;
202 #ifdef __ARCH_SI_TRAPNO
203         si.si_trapno = trapno;
204 #endif
205         si.si_addr_lsb = compound_order(compound_head(page)) + PAGE_SHIFT;
206         /*
207          * Don't use force here, it's convenient if the signal
208          * can be temporarily blocked.
209          * This could cause a loop when the user sets SIGBUS
210          * to SIG_IGN, but hopefully noone will do that?
211          */
212         ret = send_sig_info(SIGBUS, &si, t);  /* synchronous? */
213         if (ret < 0)
214                 printk(KERN_INFO "MCE: Error sending signal to %s:%d: %d\n",
215                        t->comm, t->pid, ret);
216         return ret;
217 }
218
219 /*
220  * When a unknown page type is encountered drain as many buffers as possible
221  * in the hope to turn the page into a LRU or free page, which we can handle.
222  */
223 void shake_page(struct page *p, int access)
224 {
225         if (!PageSlab(p)) {
226                 lru_add_drain_all();
227                 if (PageLRU(p))
228                         return;
229                 drain_all_pages();
230                 if (PageLRU(p) || is_free_buddy_page(p))
231                         return;
232         }
233
234         /*
235          * Only all shrink_slab here (which would also
236          * shrink other caches) if access is not potentially fatal.
237          */
238         if (access) {
239                 int nr;
240                 do {
241                         nr = shrink_slab(1000, GFP_KERNEL, 1000);
242                         if (page_count(p) == 1)
243                                 break;
244                 } while (nr > 10);
245         }
246 }
247 EXPORT_SYMBOL_GPL(shake_page);
248
249 /*
250  * Kill all processes that have a poisoned page mapped and then isolate
251  * the page.
252  *
253  * General strategy:
254  * Find all processes having the page mapped and kill them.
255  * But we keep a page reference around so that the page is not
256  * actually freed yet.
257  * Then stash the page away
258  *
259  * There's no convenient way to get back to mapped processes
260  * from the VMAs. So do a brute-force search over all
261  * running processes.
262  *
263  * Remember that machine checks are not common (or rather
264  * if they are common you have other problems), so this shouldn't
265  * be a performance issue.
266  *
267  * Also there are some races possible while we get from the
268  * error detection to actually handle it.
269  */
270
271 struct to_kill {
272         struct list_head nd;
273         struct task_struct *tsk;
274         unsigned long addr;
275         char addr_valid;
276 };
277
278 /*
279  * Failure handling: if we can't find or can't kill a process there's
280  * not much we can do.  We just print a message and ignore otherwise.
281  */
282
283 /*
284  * Schedule a process for later kill.
285  * Uses GFP_ATOMIC allocations to avoid potential recursions in the VM.
286  * TBD would GFP_NOIO be enough?
287  */
288 static void add_to_kill(struct task_struct *tsk, struct page *p,
289                        struct vm_area_struct *vma,
290                        struct list_head *to_kill,
291                        struct to_kill **tkc)
292 {
293         struct to_kill *tk;
294
295         if (*tkc) {
296                 tk = *tkc;
297                 *tkc = NULL;
298         } else {
299                 tk = kmalloc(sizeof(struct to_kill), GFP_ATOMIC);
300                 if (!tk) {
301                         printk(KERN_ERR
302                 "MCE: Out of memory while machine check handling\n");
303                         return;
304                 }
305         }
306         tk->addr = page_address_in_vma(p, vma);
307         tk->addr_valid = 1;
308
309         /*
310          * In theory we don't have to kill when the page was
311          * munmaped. But it could be also a mremap. Since that's
312          * likely very rare kill anyways just out of paranoia, but use
313          * a SIGKILL because the error is not contained anymore.
314          */
315         if (tk->addr == -EFAULT) {
316                 pr_info("MCE: Unable to find user space address %lx in %s\n",
317                         page_to_pfn(p), tsk->comm);
318                 tk->addr_valid = 0;
319         }
320         get_task_struct(tsk);
321         tk->tsk = tsk;
322         list_add_tail(&tk->nd, to_kill);
323 }
324
325 /*
326  * Kill the processes that have been collected earlier.
327  *
328  * Only do anything when DOIT is set, otherwise just free the list
329  * (this is used for clean pages which do not need killing)
330  * Also when FAIL is set do a force kill because something went
331  * wrong earlier.
332  */
333 static void kill_procs_ao(struct list_head *to_kill, int doit, int trapno,
334                           int fail, struct page *page, unsigned long pfn)
335 {
336         struct to_kill *tk, *next;
337
338         list_for_each_entry_safe (tk, next, to_kill, nd) {
339                 if (doit) {
340                         /*
341                          * In case something went wrong with munmapping
342                          * make sure the process doesn't catch the
343                          * signal and then access the memory. Just kill it.
344                          */
345                         if (fail || tk->addr_valid == 0) {
346                                 printk(KERN_ERR
347                 "MCE %#lx: forcibly killing %s:%d because of failure to unmap corrupted page\n",
348                                         pfn, tk->tsk->comm, tk->tsk->pid);
349                                 force_sig(SIGKILL, tk->tsk);
350                         }
351
352                         /*
353                          * In theory the process could have mapped
354                          * something else on the address in-between. We could
355                          * check for that, but we need to tell the
356                          * process anyways.
357                          */
358                         else if (kill_proc_ao(tk->tsk, tk->addr, trapno,
359                                               pfn, page) < 0)
360                                 printk(KERN_ERR
361                 "MCE %#lx: Cannot send advisory machine check signal to %s:%d\n",
362                                         pfn, tk->tsk->comm, tk->tsk->pid);
363                 }
364                 put_task_struct(tk->tsk);
365                 kfree(tk);
366         }
367 }
368
369 static int task_early_kill(struct task_struct *tsk)
370 {
371         if (!tsk->mm)
372                 return 0;
373         if (tsk->flags & PF_MCE_PROCESS)
374                 return !!(tsk->flags & PF_MCE_EARLY);
375         return sysctl_memory_failure_early_kill;
376 }
377
378 /*
379  * Collect processes when the error hit an anonymous page.
380  */
381 static void collect_procs_anon(struct page *page, struct list_head *to_kill,
382                               struct to_kill **tkc)
383 {
384         struct vm_area_struct *vma;
385         struct task_struct *tsk;
386         struct anon_vma *av;
387
388         read_lock(&tasklist_lock);
389         av = page_lock_anon_vma(page);
390         if (av == NULL) /* Not actually mapped anymore */
391                 goto out;
392         for_each_process (tsk) {
393                 struct anon_vma_chain *vmac;
394
395                 if (!task_early_kill(tsk))
396                         continue;
397                 list_for_each_entry(vmac, &av->head, same_anon_vma) {
398                         vma = vmac->vma;
399                         if (!page_mapped_in_vma(page, vma))
400                                 continue;
401                         if (vma->vm_mm == tsk->mm)
402                                 add_to_kill(tsk, page, vma, to_kill, tkc);
403                 }
404         }
405         page_unlock_anon_vma(av);
406 out:
407         read_unlock(&tasklist_lock);
408 }
409
410 /*
411  * Collect processes when the error hit a file mapped page.
412  */
413 static void collect_procs_file(struct page *page, struct list_head *to_kill,
414                               struct to_kill **tkc)
415 {
416         struct vm_area_struct *vma;
417         struct task_struct *tsk;
418         struct prio_tree_iter iter;
419         struct address_space *mapping = page->mapping;
420
421         /*
422          * A note on the locking order between the two locks.
423          * We don't rely on this particular order.
424          * If you have some other code that needs a different order
425          * feel free to switch them around. Or add a reverse link
426          * from mm_struct to task_struct, then this could be all
427          * done without taking tasklist_lock and looping over all tasks.
428          */
429
430         read_lock(&tasklist_lock);
431         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
432         for_each_process(tsk) {
433                 pgoff_t pgoff = page->index << (PAGE_CACHE_SHIFT - PAGE_SHIFT);
434
435                 if (!task_early_kill(tsk))
436                         continue;
437
438                 vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff,
439                                       pgoff) {
440                         /*
441                          * Send early kill signal to tasks where a vma covers
442                          * the page but the corrupted page is not necessarily
443                          * mapped it in its pte.
444                          * Assume applications who requested early kill want
445                          * to be informed of all such data corruptions.
446                          */
447                         if (vma->vm_mm == tsk->mm)
448                                 add_to_kill(tsk, page, vma, to_kill, tkc);
449                 }
450         }
451         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
452         read_unlock(&tasklist_lock);
453 }
454
455 /*
456  * Collect the processes who have the corrupted page mapped to kill.
457  * This is done in two steps for locking reasons.
458  * First preallocate one tokill structure outside the spin locks,
459  * so that we can kill at least one process reasonably reliable.
460  */
461 static void collect_procs(struct page *page, struct list_head *tokill)
462 {
463         struct to_kill *tk;
464
465         if (!page->mapping)
466                 return;
467
468         tk = kmalloc(sizeof(struct to_kill), GFP_NOIO);
469         if (!tk)
470                 return;
471         if (PageAnon(page))
472                 collect_procs_anon(page, tokill, &tk);
473         else
474                 collect_procs_file(page, tokill, &tk);
475         kfree(tk);
476 }
477
478 /*
479  * Error handlers for various types of pages.
480  */
481
482 enum outcome {
483         IGNORED,        /* Error: cannot be handled */
484         FAILED,         /* Error: handling failed */
485         DELAYED,        /* Will be handled later */
486         RECOVERED,      /* Successfully recovered */
487 };
488
489 static const char *action_name[] = {
490         [IGNORED] = "Ignored",
491         [FAILED] = "Failed",
492         [DELAYED] = "Delayed",
493         [RECOVERED] = "Recovered",
494 };
495
496 /*
497  * XXX: It is possible that a page is isolated from LRU cache,
498  * and then kept in swap cache or failed to remove from page cache.
499  * The page count will stop it from being freed by unpoison.
500  * Stress tests should be aware of this memory leak problem.
501  */
502 static int delete_from_lru_cache(struct page *p)
503 {
504         if (!isolate_lru_page(p)) {
505                 /*
506                  * Clear sensible page flags, so that the buddy system won't
507                  * complain when the page is unpoison-and-freed.
508                  */
509                 ClearPageActive(p);
510                 ClearPageUnevictable(p);
511                 /*
512                  * drop the page count elevated by isolate_lru_page()
513                  */
514                 page_cache_release(p);
515                 return 0;
516         }
517         return -EIO;
518 }
519
520 /*
521  * Error hit kernel page.
522  * Do nothing, try to be lucky and not touch this instead. For a few cases we
523  * could be more sophisticated.
524  */
525 static int me_kernel(struct page *p, unsigned long pfn)
526 {
527         return IGNORED;
528 }
529
530 /*
531  * Page in unknown state. Do nothing.
532  */
533 static int me_unknown(struct page *p, unsigned long pfn)
534 {
535         printk(KERN_ERR "MCE %#lx: Unknown page state\n", pfn);
536         return FAILED;
537 }
538
539 /*
540  * Clean (or cleaned) page cache page.
541  */
542 static int me_pagecache_clean(struct page *p, unsigned long pfn)
543 {
544         int err;
545         int ret = FAILED;
546         struct address_space *mapping;
547
548         delete_from_lru_cache(p);
549
550         /*
551          * For anonymous pages we're done the only reference left
552          * should be the one m_f() holds.
553          */
554         if (PageAnon(p))
555                 return RECOVERED;
556
557         /*
558          * Now truncate the page in the page cache. This is really
559          * more like a "temporary hole punch"
560          * Don't do this for block devices when someone else
561          * has a reference, because it could be file system metadata
562          * and that's not safe to truncate.
563          */
564         mapping = page_mapping(p);
565         if (!mapping) {
566                 /*
567                  * Page has been teared down in the meanwhile
568                  */
569                 return FAILED;
570         }
571
572         /*
573          * Truncation is a bit tricky. Enable it per file system for now.
574          *
575          * Open: to take i_mutex or not for this? Right now we don't.
576          */
577         if (mapping->a_ops->error_remove_page) {
578                 err = mapping->a_ops->error_remove_page(mapping, p);
579                 if (err != 0) {
580                         printk(KERN_INFO "MCE %#lx: Failed to punch page: %d\n",
581                                         pfn, err);
582                 } else if (page_has_private(p) &&
583                                 !try_to_release_page(p, GFP_NOIO)) {
584                         pr_info("MCE %#lx: failed to release buffers\n", pfn);
585                 } else {
586                         ret = RECOVERED;
587                 }
588         } else {
589                 /*
590                  * If the file system doesn't support it just invalidate
591                  * This fails on dirty or anything with private pages
592                  */
593                 if (invalidate_inode_page(p))
594                         ret = RECOVERED;
595                 else
596                         printk(KERN_INFO "MCE %#lx: Failed to invalidate\n",
597                                 pfn);
598         }
599         return ret;
600 }
601
602 /*
603  * Dirty cache page page
604  * Issues: when the error hit a hole page the error is not properly
605  * propagated.
606  */
607 static int me_pagecache_dirty(struct page *p, unsigned long pfn)
608 {
609         struct address_space *mapping = page_mapping(p);
610
611         SetPageError(p);
612         /* TBD: print more information about the file. */
613         if (mapping) {
614                 /*
615                  * IO error will be reported by write(), fsync(), etc.
616                  * who check the mapping.
617                  * This way the application knows that something went
618                  * wrong with its dirty file data.
619                  *
620                  * There's one open issue:
621                  *
622                  * The EIO will be only reported on the next IO
623                  * operation and then cleared through the IO map.
624                  * Normally Linux has two mechanisms to pass IO error
625                  * first through the AS_EIO flag in the address space
626                  * and then through the PageError flag in the page.
627                  * Since we drop pages on memory failure handling the
628                  * only mechanism open to use is through AS_AIO.
629                  *
630                  * This has the disadvantage that it gets cleared on
631                  * the first operation that returns an error, while
632                  * the PageError bit is more sticky and only cleared
633                  * when the page is reread or dropped.  If an
634                  * application assumes it will always get error on
635                  * fsync, but does other operations on the fd before
636                  * and the page is dropped inbetween then the error
637                  * will not be properly reported.
638                  *
639                  * This can already happen even without hwpoisoned
640                  * pages: first on metadata IO errors (which only
641                  * report through AS_EIO) or when the page is dropped
642                  * at the wrong time.
643                  *
644                  * So right now we assume that the application DTRT on
645                  * the first EIO, but we're not worse than other parts
646                  * of the kernel.
647                  */
648                 mapping_set_error(mapping, EIO);
649         }
650
651         return me_pagecache_clean(p, pfn);
652 }
653
654 /*
655  * Clean and dirty swap cache.
656  *
657  * Dirty swap cache page is tricky to handle. The page could live both in page
658  * cache and swap cache(ie. page is freshly swapped in). So it could be
659  * referenced concurrently by 2 types of PTEs:
660  * normal PTEs and swap PTEs. We try to handle them consistently by calling
661  * try_to_unmap(TTU_IGNORE_HWPOISON) to convert the normal PTEs to swap PTEs,
662  * and then
663  *      - clear dirty bit to prevent IO
664  *      - remove from LRU
665  *      - but keep in the swap cache, so that when we return to it on
666  *        a later page fault, we know the application is accessing
667  *        corrupted data and shall be killed (we installed simple
668  *        interception code in do_swap_page to catch it).
669  *
670  * Clean swap cache pages can be directly isolated. A later page fault will
671  * bring in the known good data from disk.
672  */
673 static int me_swapcache_dirty(struct page *p, unsigned long pfn)
674 {
675         ClearPageDirty(p);
676         /* Trigger EIO in shmem: */
677         ClearPageUptodate(p);
678
679         if (!delete_from_lru_cache(p))
680                 return DELAYED;
681         else
682                 return FAILED;
683 }
684
685 static int me_swapcache_clean(struct page *p, unsigned long pfn)
686 {
687         delete_from_swap_cache(p);
688
689         if (!delete_from_lru_cache(p))
690                 return RECOVERED;
691         else
692                 return FAILED;
693 }
694
695 /*
696  * Huge pages. Needs work.
697  * Issues:
698  * - Error on hugepage is contained in hugepage unit (not in raw page unit.)
699  *   To narrow down kill region to one page, we need to break up pmd.
700  * - To support soft-offlining for hugepage, we need to support hugepage
701  *   migration.
702  */
703 static int me_huge_page(struct page *p, unsigned long pfn)
704 {
705         struct page *hpage = compound_head(p);
706         /*
707          * We can safely recover from error on free or reserved (i.e.
708          * not in-use) hugepage by dequeuing it from freelist.
709          * To check whether a hugepage is in-use or not, we can't use
710          * page->lru because it can be used in other hugepage operations,
711          * such as __unmap_hugepage_range() and gather_surplus_pages().
712          * So instead we use page_mapping() and PageAnon().
713          * We assume that this function is called with page lock held,
714          * so there is no race between isolation and mapping/unmapping.
715          */
716         if (!(page_mapping(hpage) || PageAnon(hpage))) {
717                 __isolate_hwpoisoned_huge_page(hpage);
718                 return RECOVERED;
719         }
720         return DELAYED;
721 }
722
723 /*
724  * Various page states we can handle.
725  *
726  * A page state is defined by its current page->flags bits.
727  * The table matches them in order and calls the right handler.
728  *
729  * This is quite tricky because we can access page at any time
730  * in its live cycle, so all accesses have to be extremly careful.
731  *
732  * This is not complete. More states could be added.
733  * For any missing state don't attempt recovery.
734  */
735
736 #define dirty           (1UL << PG_dirty)
737 #define sc              (1UL << PG_swapcache)
738 #define unevict         (1UL << PG_unevictable)
739 #define mlock           (1UL << PG_mlocked)
740 #define writeback       (1UL << PG_writeback)
741 #define lru             (1UL << PG_lru)
742 #define swapbacked      (1UL << PG_swapbacked)
743 #define head            (1UL << PG_head)
744 #define tail            (1UL << PG_tail)
745 #define compound        (1UL << PG_compound)
746 #define slab            (1UL << PG_slab)
747 #define reserved        (1UL << PG_reserved)
748
749 static struct page_state {
750         unsigned long mask;
751         unsigned long res;
752         char *msg;
753         int (*action)(struct page *p, unsigned long pfn);
754 } error_states[] = {
755         { reserved,     reserved,       "reserved kernel",      me_kernel },
756         /*
757          * free pages are specially detected outside this table:
758          * PG_buddy pages only make a small fraction of all free pages.
759          */
760
761         /*
762          * Could in theory check if slab page is free or if we can drop
763          * currently unused objects without touching them. But just
764          * treat it as standard kernel for now.
765          */
766         { slab,         slab,           "kernel slab",  me_kernel },
767
768 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
769         { head,         head,           "huge",         me_huge_page },
770         { tail,         tail,           "huge",         me_huge_page },
771 #else
772         { compound,     compound,       "huge",         me_huge_page },
773 #endif
774
775         { sc|dirty,     sc|dirty,       "swapcache",    me_swapcache_dirty },
776         { sc|dirty,     sc,             "swapcache",    me_swapcache_clean },
777
778         { unevict|dirty, unevict|dirty, "unevictable LRU", me_pagecache_dirty},
779         { unevict,      unevict,        "unevictable LRU", me_pagecache_clean},
780
781         { mlock|dirty,  mlock|dirty,    "mlocked LRU",  me_pagecache_dirty },
782         { mlock,        mlock,          "mlocked LRU",  me_pagecache_clean },
783
784         { lru|dirty,    lru|dirty,      "LRU",          me_pagecache_dirty },
785         { lru|dirty,    lru,            "clean LRU",    me_pagecache_clean },
786
787         /*
788          * Catchall entry: must be at end.
789          */
790         { 0,            0,              "unknown page state",   me_unknown },
791 };
792
793 #undef dirty
794 #undef sc
795 #undef unevict
796 #undef mlock
797 #undef writeback
798 #undef lru
799 #undef swapbacked
800 #undef head
801 #undef tail
802 #undef compound
803 #undef slab
804 #undef reserved
805
806 static void action_result(unsigned long pfn, char *msg, int result)
807 {
808         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
809
810         printk(KERN_ERR "MCE %#lx: %s%s page recovery: %s\n",
811                 pfn,
812                 PageDirty(page) ? "dirty " : "",
813                 msg, action_name[result]);
814 }
815
816 static int page_action(struct page_state *ps, struct page *p,
817                         unsigned long pfn)
818 {
819         int result;
820         int count;
821
822         result = ps->action(p, pfn);
823         action_result(pfn, ps->msg, result);
824
825         count = page_count(p) - 1;
826         if (ps->action == me_swapcache_dirty && result == DELAYED)
827                 count--;
828         if (count != 0) {
829                 printk(KERN_ERR
830                        "MCE %#lx: %s page still referenced by %d users\n",
831                        pfn, ps->msg, count);
832                 result = FAILED;
833         }
834
835         /* Could do more checks here if page looks ok */
836         /*
837          * Could adjust zone counters here to correct for the missing page.
838          */
839
840         return (result == RECOVERED || result == DELAYED) ? 0 : -EBUSY;
841 }
842
843 /*
844  * Do all that is necessary to remove user space mappings. Unmap
845  * the pages and send SIGBUS to the processes if the data was dirty.
846  */
847 static int hwpoison_user_mappings(struct page *p, unsigned long pfn,
848                                   int trapno)
849 {
850         enum ttu_flags ttu = TTU_UNMAP | TTU_IGNORE_MLOCK | TTU_IGNORE_ACCESS;
851         struct address_space *mapping;
852         LIST_HEAD(tokill);
853         int ret;
854         int kill = 1;
855         struct page *hpage = compound_head(p);
856
857         if (PageReserved(p) || PageSlab(p))
858                 return SWAP_SUCCESS;
859
860         /*
861          * This check implies we don't kill processes if their pages
862          * are in the swap cache early. Those are always late kills.
863          */
864         if (!page_mapped(hpage))
865                 return SWAP_SUCCESS;
866
867         if (PageKsm(p))
868                 return SWAP_FAIL;
869
870         if (PageSwapCache(p)) {
871                 printk(KERN_ERR
872                        "MCE %#lx: keeping poisoned page in swap cache\n", pfn);
873                 ttu |= TTU_IGNORE_HWPOISON;
874         }
875
876         /*
877          * Propagate the dirty bit from PTEs to struct page first, because we
878          * need this to decide if we should kill or just drop the page.
879          * XXX: the dirty test could be racy: set_page_dirty() may not always
880          * be called inside page lock (it's recommended but not enforced).
881          */
882         mapping = page_mapping(hpage);
883         if (!PageDirty(hpage) && mapping &&
884             mapping_cap_writeback_dirty(mapping)) {
885                 if (page_mkclean(hpage)) {
886                         SetPageDirty(hpage);
887                 } else {
888                         kill = 0;
889                         ttu |= TTU_IGNORE_HWPOISON;
890                         printk(KERN_INFO
891         "MCE %#lx: corrupted page was clean: dropped without side effects\n",
892                                 pfn);
893                 }
894         }
895
896         /*
897          * First collect all the processes that have the page
898          * mapped in dirty form.  This has to be done before try_to_unmap,
899          * because ttu takes the rmap data structures down.
900          *
901          * Error handling: We ignore errors here because
902          * there's nothing that can be done.
903          */
904         if (kill)
905                 collect_procs(hpage, &tokill);
906
907         ret = try_to_unmap(hpage, ttu);
908         if (ret != SWAP_SUCCESS)
909                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: failed to unmap page (mapcount=%d)\n",
910                                 pfn, page_mapcount(hpage));
911
912         /*
913          * Now that the dirty bit has been propagated to the
914          * struct page and all unmaps done we can decide if
915          * killing is needed or not.  Only kill when the page
916          * was dirty, otherwise the tokill list is merely
917          * freed.  When there was a problem unmapping earlier
918          * use a more force-full uncatchable kill to prevent
919          * any accesses to the poisoned memory.
920          */
921         kill_procs_ao(&tokill, !!PageDirty(hpage), trapno,
922                       ret != SWAP_SUCCESS, p, pfn);
923
924         return ret;
925 }
926
927 static void set_page_hwpoison_huge_page(struct page *hpage)
928 {
929         int i;
930         int nr_pages = 1 << compound_order(hpage);
931         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
932                 SetPageHWPoison(hpage + i);
933 }
934
935 static void clear_page_hwpoison_huge_page(struct page *hpage)
936 {
937         int i;
938         int nr_pages = 1 << compound_order(hpage);
939         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
940                 ClearPageHWPoison(hpage + i);
941 }
942
943 int __memory_failure(unsigned long pfn, int trapno, int flags)
944 {
945         struct page_state *ps;
946         struct page *p;
947         struct page *hpage;
948         int res;
949         unsigned int nr_pages;
950
951         if (!sysctl_memory_failure_recovery)
952                 panic("Memory failure from trap %d on page %lx", trapno, pfn);
953
954         if (!pfn_valid(pfn)) {
955                 printk(KERN_ERR
956                        "MCE %#lx: memory outside kernel control\n",
957                        pfn);
958                 return -ENXIO;
959         }
960
961         p = pfn_to_page(pfn);
962         hpage = compound_head(p);
963         if (TestSetPageHWPoison(p)) {
964                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: already hardware poisoned\n", pfn);
965                 return 0;
966         }
967
968         nr_pages = 1 << compound_order(hpage);
969         atomic_long_add(nr_pages, &mce_bad_pages);
970
971         /*
972          * We need/can do nothing about count=0 pages.
973          * 1) it's a free page, and therefore in safe hand:
974          *    prep_new_page() will be the gate keeper.
975          * 2) it's part of a non-compound high order page.
976          *    Implies some kernel user: cannot stop them from
977          *    R/W the page; let's pray that the page has been
978          *    used and will be freed some time later.
979          * In fact it's dangerous to directly bump up page count from 0,
980          * that may make page_freeze_refs()/page_unfreeze_refs() mismatch.
981          */
982         if (!(flags & MF_COUNT_INCREASED) &&
983                 !get_page_unless_zero(hpage)) {
984                 if (is_free_buddy_page(p)) {
985                         action_result(pfn, "free buddy", DELAYED);
986                         return 0;
987                 } else {
988                         action_result(pfn, "high order kernel", IGNORED);
989                         return -EBUSY;
990                 }
991         }
992
993         /*
994          * We ignore non-LRU pages for good reasons.
995          * - PG_locked is only well defined for LRU pages and a few others
996          * - to avoid races with __set_page_locked()
997          * - to avoid races with __SetPageSlab*() (and more non-atomic ops)
998          * The check (unnecessarily) ignores LRU pages being isolated and
999          * walked by the page reclaim code, however that's not a big loss.
1000          */
1001         if (!PageLRU(p) && !PageHuge(p))
1002                 shake_page(p, 0);
1003         if (!PageLRU(p) && !PageHuge(p)) {
1004                 /*
1005                  * shake_page could have turned it free.
1006                  */
1007                 if (is_free_buddy_page(p)) {
1008                         action_result(pfn, "free buddy, 2nd try", DELAYED);
1009                         return 0;
1010                 }
1011                 action_result(pfn, "non LRU", IGNORED);
1012                 put_page(p);
1013                 return -EBUSY;
1014         }
1015
1016         /*
1017          * Lock the page and wait for writeback to finish.
1018          * It's very difficult to mess with pages currently under IO
1019          * and in many cases impossible, so we just avoid it here.
1020          */
1021         lock_page_nosync(hpage);
1022
1023         /*
1024          * unpoison always clear PG_hwpoison inside page lock
1025          */
1026         if (!PageHWPoison(p)) {
1027                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: just unpoisoned\n", pfn);
1028                 res = 0;
1029                 goto out;
1030         }
1031         if (hwpoison_filter(p)) {
1032                 if (TestClearPageHWPoison(p))
1033                         atomic_long_sub(nr_pages, &mce_bad_pages);
1034                 unlock_page(hpage);
1035                 put_page(hpage);
1036                 return 0;
1037         }
1038
1039         /*
1040          * For error on the tail page, we should set PG_hwpoison
1041          * on the head page to show that the hugepage is hwpoisoned
1042          */
1043         if (PageTail(p) && TestSetPageHWPoison(hpage)) {
1044                 action_result(pfn, "hugepage already hardware poisoned",
1045                                 IGNORED);
1046                 unlock_page(hpage);
1047                 put_page(hpage);
1048                 return 0;
1049         }
1050         /*
1051          * Set PG_hwpoison on all pages in an error hugepage,
1052          * because containment is done in hugepage unit for now.
1053          * Since we have done TestSetPageHWPoison() for the head page with
1054          * page lock held, we can safely set PG_hwpoison bits on tail pages.
1055          */
1056         if (PageHuge(p))
1057                 set_page_hwpoison_huge_page(hpage);
1058
1059         wait_on_page_writeback(p);
1060
1061         /*
1062          * Now take care of user space mappings.
1063          * Abort on fail: __remove_from_page_cache() assumes unmapped page.
1064          */
1065         if (hwpoison_user_mappings(p, pfn, trapno) != SWAP_SUCCESS) {
1066                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: cannot unmap page, give up\n", pfn);
1067                 res = -EBUSY;
1068                 goto out;
1069         }
1070
1071         /*
1072          * Torn down by someone else?
1073          */
1074         if (PageLRU(p) && !PageSwapCache(p) && p->mapping == NULL) {
1075                 action_result(pfn, "already truncated LRU", IGNORED);
1076                 res = -EBUSY;
1077                 goto out;
1078         }
1079
1080         res = -EBUSY;
1081         for (ps = error_states;; ps++) {
1082                 if ((p->flags & ps->mask) == ps->res) {
1083                         res = page_action(ps, p, pfn);
1084                         break;
1085                 }
1086         }
1087 out:
1088         unlock_page(hpage);
1089         return res;
1090 }
1091 EXPORT_SYMBOL_GPL(__memory_failure);
1092
1093 /**
1094  * memory_failure - Handle memory failure of a page.
1095  * @pfn: Page Number of the corrupted page
1096  * @trapno: Trap number reported in the signal to user space.
1097  *
1098  * This function is called by the low level machine check code
1099  * of an architecture when it detects hardware memory corruption
1100  * of a page. It tries its best to recover, which includes
1101  * dropping pages, killing processes etc.
1102  *
1103  * The function is primarily of use for corruptions that
1104  * happen outside the current execution context (e.g. when
1105  * detected by a background scrubber)
1106  *
1107  * Must run in process context (e.g. a work queue) with interrupts
1108  * enabled and no spinlocks hold.
1109  */
1110 void memory_failure(unsigned long pfn, int trapno)
1111 {
1112         __memory_failure(pfn, trapno, 0);
1113 }
1114
1115 /**
1116  * unpoison_memory - Unpoison a previously poisoned page
1117  * @pfn: Page number of the to be unpoisoned page
1118  *
1119  * Software-unpoison a page that has been poisoned by
1120  * memory_failure() earlier.
1121  *
1122  * This is only done on the software-level, so it only works
1123  * for linux injected failures, not real hardware failures
1124  *
1125  * Returns 0 for success, otherwise -errno.
1126  */
1127 int unpoison_memory(unsigned long pfn)
1128 {
1129         struct page *page;
1130         struct page *p;
1131         int freeit = 0;
1132         unsigned int nr_pages;
1133
1134         if (!pfn_valid(pfn))
1135                 return -ENXIO;
1136
1137         p = pfn_to_page(pfn);
1138         page = compound_head(p);
1139
1140         if (!PageHWPoison(p)) {
1141                 pr_info("MCE: Page was already unpoisoned %#lx\n", pfn);
1142                 return 0;
1143         }
1144
1145         nr_pages = 1 << compound_order(page);
1146
1147         if (!get_page_unless_zero(page)) {
1148                 if (TestClearPageHWPoison(p))
1149                         atomic_long_sub(nr_pages, &mce_bad_pages);
1150                 pr_info("MCE: Software-unpoisoned free page %#lx\n", pfn);
1151                 return 0;
1152         }
1153
1154         lock_page_nosync(page);
1155         /*
1156          * This test is racy because PG_hwpoison is set outside of page lock.
1157          * That's acceptable because that won't trigger kernel panic. Instead,
1158          * the PG_hwpoison page will be caught and isolated on the entrance to
1159          * the free buddy page pool.
1160          */
1161         if (TestClearPageHWPoison(page)) {
1162                 pr_info("MCE: Software-unpoisoned page %#lx\n", pfn);
1163                 atomic_long_sub(nr_pages, &mce_bad_pages);
1164                 freeit = 1;
1165         }
1166         if (PageHuge(p))
1167                 clear_page_hwpoison_huge_page(page);
1168         unlock_page(page);
1169
1170         put_page(page);
1171         if (freeit)
1172                 put_page(page);
1173
1174         return 0;
1175 }
1176 EXPORT_SYMBOL(unpoison_memory);
1177
1178 static struct page *new_page(struct page *p, unsigned long private, int **x)
1179 {
1180         int nid = page_to_nid(p);
1181         return alloc_pages_exact_node(nid, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Safely get reference count of an arbitrary page.
1186  * Returns 0 for a free page, -EIO for a zero refcount page
1187  * that is not free, and 1 for any other page type.
1188  * For 1 the page is returned with increased page count, otherwise not.
1189  */
1190 static int get_any_page(struct page *p, unsigned long pfn, int flags)
1191 {
1192         int ret;
1193
1194         if (flags & MF_COUNT_INCREASED)
1195                 return 1;
1196
1197         /*
1198          * The lock_system_sleep prevents a race with memory hotplug,
1199          * because the isolation assumes there's only a single user.
1200          * This is a big hammer, a better would be nicer.
1201          */
1202         lock_system_sleep();
1203
1204         /*
1205          * Isolate the page, so that it doesn't get reallocated if it
1206          * was free.
1207          */
1208         set_migratetype_isolate(p);
1209         if (!get_page_unless_zero(compound_head(p))) {
1210                 if (is_free_buddy_page(p)) {
1211                         pr_info("get_any_page: %#lx free buddy page\n", pfn);
1212                         /* Set hwpoison bit while page is still isolated */
1213                         SetPageHWPoison(p);
1214                         ret = 0;
1215                 } else {
1216                         pr_info("get_any_page: %#lx: unknown zero refcount page type %lx\n",
1217                                 pfn, p->flags);
1218                         ret = -EIO;
1219                 }
1220         } else {
1221                 /* Not a free page */
1222                 ret = 1;
1223         }
1224         unset_migratetype_isolate(p);
1225         unlock_system_sleep();
1226         return ret;
1227 }
1228
1229 /**
1230  * soft_offline_page - Soft offline a page.
1231  * @page: page to offline
1232  * @flags: flags. Same as memory_failure().
1233  *
1234  * Returns 0 on success, otherwise negated errno.
1235  *
1236  * Soft offline a page, by migration or invalidation,
1237  * without killing anything. This is for the case when
1238  * a page is not corrupted yet (so it's still valid to access),
1239  * but has had a number of corrected errors and is better taken
1240  * out.
1241  *
1242  * The actual policy on when to do that is maintained by
1243  * user space.
1244  *
1245  * This should never impact any application or cause data loss,
1246  * however it might take some time.
1247  *
1248  * This is not a 100% solution for all memory, but tries to be
1249  * ``good enough'' for the majority of memory.
1250  */
1251 int soft_offline_page(struct page *page, int flags)
1252 {
1253         int ret;
1254         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1255
1256         ret = get_any_page(page, pfn, flags);
1257         if (ret < 0)
1258                 return ret;
1259         if (ret == 0)
1260                 goto done;
1261
1262         /*
1263          * Page cache page we can handle?
1264          */
1265         if (!PageLRU(page)) {
1266                 /*
1267                  * Try to free it.
1268                  */
1269                 put_page(page);
1270                 shake_page(page, 1);
1271
1272                 /*
1273                  * Did it turn free?
1274                  */
1275                 ret = get_any_page(page, pfn, 0);
1276                 if (ret < 0)
1277                         return ret;
1278                 if (ret == 0)
1279                         goto done;
1280         }
1281         if (!PageLRU(page)) {
1282                 pr_info("soft_offline: %#lx: unknown non LRU page type %lx\n",
1283                                 pfn, page->flags);
1284                 return -EIO;
1285         }
1286
1287         lock_page(page);
1288         wait_on_page_writeback(page);
1289
1290         /*
1291          * Synchronized using the page lock with memory_failure()
1292          */
1293         if (PageHWPoison(page)) {
1294                 unlock_page(page);
1295                 put_page(page);
1296                 pr_info("soft offline: %#lx page already poisoned\n", pfn);
1297                 return -EBUSY;
1298         }
1299
1300         /*
1301          * Try to invalidate first. This should work for
1302          * non dirty unmapped page cache pages.
1303          */
1304         ret = invalidate_inode_page(page);
1305         unlock_page(page);
1306
1307         /*
1308          * Drop count because page migration doesn't like raised
1309          * counts. The page could get re-allocated, but if it becomes
1310          * LRU the isolation will just fail.
1311          * RED-PEN would be better to keep it isolated here, but we
1312          * would need to fix isolation locking first.
1313          */
1314         put_page(page);
1315         if (ret == 1) {
1316                 ret = 0;
1317                 pr_info("soft_offline: %#lx: invalidated\n", pfn);
1318                 goto done;
1319         }
1320
1321         /*
1322          * Simple invalidation didn't work.
1323          * Try to migrate to a new page instead. migrate.c
1324          * handles a large number of cases for us.
1325          */
1326         ret = isolate_lru_page(page);
1327         if (!ret) {
1328                 LIST_HEAD(pagelist);
1329
1330                 list_add(&page->lru, &pagelist);
1331                 ret = migrate_pages(&pagelist, new_page, MPOL_MF_MOVE_ALL, 0);
1332                 if (ret) {
1333                         pr_info("soft offline: %#lx: migration failed %d, type %lx\n",
1334                                 pfn, ret, page->flags);
1335                         if (ret > 0)
1336                                 ret = -EIO;
1337                 }
1338         } else {
1339                 pr_info("soft offline: %#lx: isolation failed: %d, page count %d, type %lx\n",
1340                                 pfn, ret, page_count(page), page->flags);
1341         }
1342         if (ret)
1343                 return ret;
1344
1345 done:
1346         atomic_long_add(1, &mce_bad_pages);
1347         SetPageHWPoison(page);
1348         /* keep elevated page count for bad page */
1349         return ret;
1350 }
1351
1352 /*
1353  * The caller must hold current->mm->mmap_sem in read mode.
1354  */
1355 int is_hwpoison_address(unsigned long addr)
1356 {
1357         pgd_t *pgdp;
1358         pud_t pud, *pudp;
1359         pmd_t pmd, *pmdp;
1360         pte_t pte, *ptep;
1361         swp_entry_t entry;
1362
1363         pgdp = pgd_offset(current->mm, addr);
1364         if (!pgd_present(*pgdp))
1365                 return 0;
1366         pudp = pud_offset(pgdp, addr);
1367         pud = *pudp;
1368         if (!pud_present(pud) || pud_large(pud))
1369                 return 0;
1370         pmdp = pmd_offset(pudp, addr);
1371         pmd = *pmdp;
1372         if (!pmd_present(pmd) || pmd_large(pmd))
1373                 return 0;
1374         ptep = pte_offset_map(pmdp, addr);
1375         pte = *ptep;
1376         pte_unmap(ptep);
1377         if (!is_swap_pte(pte))
1378                 return 0;
1379         entry = pte_to_swp_entry(pte);
1380         return is_hwpoison_entry(entry);
1381 }
1382 EXPORT_SYMBOL_GPL(is_hwpoison_address);