mm, hwpoison: add comment describing when to add new cases
[firefly-linux-kernel-4.4.55.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  * It can be very tempting to add handling for obscure cases here.
25  * In general any code for handling new cases should only be added iff:
26  * - You know how to test it.
27  * - You have a test that can be added to mce-test
28  *   https://git.kernel.org/cgit/utils/cpu/mce/mce-test.git/
29  * - The case actually shows up as a frequent (top 10) page state in
30  *   tools/vm/page-types when running a real workload.
31  * 
32  * There are several operations here with exponential complexity because
33  * of unsuitable VM data structures. For example the operation to map back 
34  * from RMAP chains to processes has to walk the complete process list and 
35  * has non linear complexity with the number. But since memory corruptions
36  * are rare we hope to get away with this. This avoids impacting the core 
37  * VM.
38  */
39
40 /*
41  * Notebook:
42  * - hugetlb needs more code
43  * - kcore/oldmem/vmcore/mem/kmem check for hwpoison pages
44  * - pass bad pages to kdump next kernel
45  */
46 #include <linux/kernel.h>
47 #include <linux/mm.h>
48 #include <linux/page-flags.h>
49 #include <linux/kernel-page-flags.h>
50 #include <linux/sched.h>
51 #include <linux/ksm.h>
52 #include <linux/rmap.h>
53 #include <linux/export.h>
54 #include <linux/pagemap.h>
55 #include <linux/swap.h>
56 #include <linux/backing-dev.h>
57 #include <linux/migrate.h>
58 #include <linux/page-isolation.h>
59 #include <linux/suspend.h>
60 #include <linux/slab.h>
61 #include <linux/swapops.h>
62 #include <linux/hugetlb.h>
63 #include <linux/memory_hotplug.h>
64 #include <linux/mm_inline.h>
65 #include <linux/kfifo.h>
66 #include "internal.h"
67
68 int sysctl_memory_failure_early_kill __read_mostly = 0;
69
70 int sysctl_memory_failure_recovery __read_mostly = 1;
71
72 atomic_long_t num_poisoned_pages __read_mostly = ATOMIC_LONG_INIT(0);
73
74 #if defined(CONFIG_HWPOISON_INJECT) || defined(CONFIG_HWPOISON_INJECT_MODULE)
75
76 u32 hwpoison_filter_enable = 0;
77 u32 hwpoison_filter_dev_major = ~0U;
78 u32 hwpoison_filter_dev_minor = ~0U;
79 u64 hwpoison_filter_flags_mask;
80 u64 hwpoison_filter_flags_value;
81 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_enable);
82 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_dev_major);
83 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_dev_minor);
84 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_flags_mask);
85 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_flags_value);
86
87 static int hwpoison_filter_dev(struct page *p)
88 {
89         struct address_space *mapping;
90         dev_t dev;
91
92         if (hwpoison_filter_dev_major == ~0U &&
93             hwpoison_filter_dev_minor == ~0U)
94                 return 0;
95
96         /*
97          * page_mapping() does not accept slab pages.
98          */
99         if (PageSlab(p))
100                 return -EINVAL;
101
102         mapping = page_mapping(p);
103         if (mapping == NULL || mapping->host == NULL)
104                 return -EINVAL;
105
106         dev = mapping->host->i_sb->s_dev;
107         if (hwpoison_filter_dev_major != ~0U &&
108             hwpoison_filter_dev_major != MAJOR(dev))
109                 return -EINVAL;
110         if (hwpoison_filter_dev_minor != ~0U &&
111             hwpoison_filter_dev_minor != MINOR(dev))
112                 return -EINVAL;
113
114         return 0;
115 }
116
117 static int hwpoison_filter_flags(struct page *p)
118 {
119         if (!hwpoison_filter_flags_mask)
120                 return 0;
121
122         if ((stable_page_flags(p) & hwpoison_filter_flags_mask) ==
123                                     hwpoison_filter_flags_value)
124                 return 0;
125         else
126                 return -EINVAL;
127 }
128
129 /*
130  * This allows stress tests to limit test scope to a collection of tasks
131  * by putting them under some memcg. This prevents killing unrelated/important
132  * processes such as /sbin/init. Note that the target task may share clean
133  * pages with init (eg. libc text), which is harmless. If the target task
134  * share _dirty_ pages with another task B, the test scheme must make sure B
135  * is also included in the memcg. At last, due to race conditions this filter
136  * can only guarantee that the page either belongs to the memcg tasks, or is
137  * a freed page.
138  */
139 #ifdef  CONFIG_MEMCG_SWAP
140 u64 hwpoison_filter_memcg;
141 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter_memcg);
142 static int hwpoison_filter_task(struct page *p)
143 {
144         struct mem_cgroup *mem;
145         struct cgroup_subsys_state *css;
146         unsigned long ino;
147
148         if (!hwpoison_filter_memcg)
149                 return 0;
150
151         mem = try_get_mem_cgroup_from_page(p);
152         if (!mem)
153                 return -EINVAL;
154
155         css = mem_cgroup_css(mem);
156         ino = cgroup_ino(css->cgroup);
157         css_put(css);
158
159         if (ino != hwpoison_filter_memcg)
160                 return -EINVAL;
161
162         return 0;
163 }
164 #else
165 static int hwpoison_filter_task(struct page *p) { return 0; }
166 #endif
167
168 int hwpoison_filter(struct page *p)
169 {
170         if (!hwpoison_filter_enable)
171                 return 0;
172
173         if (hwpoison_filter_dev(p))
174                 return -EINVAL;
175
176         if (hwpoison_filter_flags(p))
177                 return -EINVAL;
178
179         if (hwpoison_filter_task(p))
180                 return -EINVAL;
181
182         return 0;
183 }
184 #else
185 int hwpoison_filter(struct page *p)
186 {
187         return 0;
188 }
189 #endif
190
191 EXPORT_SYMBOL_GPL(hwpoison_filter);
192
193 /*
194  * Send all the processes who have the page mapped a signal.
195  * ``action optional'' if they are not immediately affected by the error
196  * ``action required'' if error happened in current execution context
197  */
198 static int kill_proc(struct task_struct *t, unsigned long addr, int trapno,
199                         unsigned long pfn, struct page *page, int flags)
200 {
201         struct siginfo si;
202         int ret;
203
204         printk(KERN_ERR
205                 "MCE %#lx: Killing %s:%d due to hardware memory corruption\n",
206                 pfn, t->comm, t->pid);
207         si.si_signo = SIGBUS;
208         si.si_errno = 0;
209         si.si_addr = (void *)addr;
210 #ifdef __ARCH_SI_TRAPNO
211         si.si_trapno = trapno;
212 #endif
213         si.si_addr_lsb = compound_order(compound_head(page)) + PAGE_SHIFT;
214
215         if ((flags & MF_ACTION_REQUIRED) && t->mm == current->mm) {
216                 si.si_code = BUS_MCEERR_AR;
217                 ret = force_sig_info(SIGBUS, &si, current);
218         } else {
219                 /*
220                  * Don't use force here, it's convenient if the signal
221                  * can be temporarily blocked.
222                  * This could cause a loop when the user sets SIGBUS
223                  * to SIG_IGN, but hopefully no one will do that?
224                  */
225                 si.si_code = BUS_MCEERR_AO;
226                 ret = send_sig_info(SIGBUS, &si, t);  /* synchronous? */
227         }
228         if (ret < 0)
229                 printk(KERN_INFO "MCE: Error sending signal to %s:%d: %d\n",
230                        t->comm, t->pid, ret);
231         return ret;
232 }
233
234 /*
235  * When a unknown page type is encountered drain as many buffers as possible
236  * in the hope to turn the page into a LRU or free page, which we can handle.
237  */
238 void shake_page(struct page *p, int access)
239 {
240         if (!PageSlab(p)) {
241                 lru_add_drain_all();
242                 if (PageLRU(p))
243                         return;
244                 drain_all_pages(page_zone(p));
245                 if (PageLRU(p) || is_free_buddy_page(p))
246                         return;
247         }
248
249         /*
250          * Only call shrink_node_slabs here (which would also shrink
251          * other caches) if access is not potentially fatal.
252          */
253         if (access)
254                 drop_slab_node(page_to_nid(p));
255 }
256 EXPORT_SYMBOL_GPL(shake_page);
257
258 /*
259  * Kill all processes that have a poisoned page mapped and then isolate
260  * the page.
261  *
262  * General strategy:
263  * Find all processes having the page mapped and kill them.
264  * But we keep a page reference around so that the page is not
265  * actually freed yet.
266  * Then stash the page away
267  *
268  * There's no convenient way to get back to mapped processes
269  * from the VMAs. So do a brute-force search over all
270  * running processes.
271  *
272  * Remember that machine checks are not common (or rather
273  * if they are common you have other problems), so this shouldn't
274  * be a performance issue.
275  *
276  * Also there are some races possible while we get from the
277  * error detection to actually handle it.
278  */
279
280 struct to_kill {
281         struct list_head nd;
282         struct task_struct *tsk;
283         unsigned long addr;
284         char addr_valid;
285 };
286
287 /*
288  * Failure handling: if we can't find or can't kill a process there's
289  * not much we can do.  We just print a message and ignore otherwise.
290  */
291
292 /*
293  * Schedule a process for later kill.
294  * Uses GFP_ATOMIC allocations to avoid potential recursions in the VM.
295  * TBD would GFP_NOIO be enough?
296  */
297 static void add_to_kill(struct task_struct *tsk, struct page *p,
298                        struct vm_area_struct *vma,
299                        struct list_head *to_kill,
300                        struct to_kill **tkc)
301 {
302         struct to_kill *tk;
303
304         if (*tkc) {
305                 tk = *tkc;
306                 *tkc = NULL;
307         } else {
308                 tk = kmalloc(sizeof(struct to_kill), GFP_ATOMIC);
309                 if (!tk) {
310                         printk(KERN_ERR
311                 "MCE: Out of memory while machine check handling\n");
312                         return;
313                 }
314         }
315         tk->addr = page_address_in_vma(p, vma);
316         tk->addr_valid = 1;
317
318         /*
319          * In theory we don't have to kill when the page was
320          * munmaped. But it could be also a mremap. Since that's
321          * likely very rare kill anyways just out of paranoia, but use
322          * a SIGKILL because the error is not contained anymore.
323          */
324         if (tk->addr == -EFAULT) {
325                 pr_info("MCE: Unable to find user space address %lx in %s\n",
326                         page_to_pfn(p), tsk->comm);
327                 tk->addr_valid = 0;
328         }
329         get_task_struct(tsk);
330         tk->tsk = tsk;
331         list_add_tail(&tk->nd, to_kill);
332 }
333
334 /*
335  * Kill the processes that have been collected earlier.
336  *
337  * Only do anything when DOIT is set, otherwise just free the list
338  * (this is used for clean pages which do not need killing)
339  * Also when FAIL is set do a force kill because something went
340  * wrong earlier.
341  */
342 static void kill_procs(struct list_head *to_kill, int forcekill, int trapno,
343                           int fail, struct page *page, unsigned long pfn,
344                           int flags)
345 {
346         struct to_kill *tk, *next;
347
348         list_for_each_entry_safe (tk, next, to_kill, nd) {
349                 if (forcekill) {
350                         /*
351                          * In case something went wrong with munmapping
352                          * make sure the process doesn't catch the
353                          * signal and then access the memory. Just kill it.
354                          */
355                         if (fail || tk->addr_valid == 0) {
356                                 printk(KERN_ERR
357                 "MCE %#lx: forcibly killing %s:%d because of failure to unmap corrupted page\n",
358                                         pfn, tk->tsk->comm, tk->tsk->pid);
359                                 force_sig(SIGKILL, tk->tsk);
360                         }
361
362                         /*
363                          * In theory the process could have mapped
364                          * something else on the address in-between. We could
365                          * check for that, but we need to tell the
366                          * process anyways.
367                          */
368                         else if (kill_proc(tk->tsk, tk->addr, trapno,
369                                               pfn, page, flags) < 0)
370                                 printk(KERN_ERR
371                 "MCE %#lx: Cannot send advisory machine check signal to %s:%d\n",
372                                         pfn, tk->tsk->comm, tk->tsk->pid);
373                 }
374                 put_task_struct(tk->tsk);
375                 kfree(tk);
376         }
377 }
378
379 /*
380  * Find a dedicated thread which is supposed to handle SIGBUS(BUS_MCEERR_AO)
381  * on behalf of the thread group. Return task_struct of the (first found)
382  * dedicated thread if found, and return NULL otherwise.
383  *
384  * We already hold read_lock(&tasklist_lock) in the caller, so we don't
385  * have to call rcu_read_lock/unlock() in this function.
386  */
387 static struct task_struct *find_early_kill_thread(struct task_struct *tsk)
388 {
389         struct task_struct *t;
390
391         for_each_thread(tsk, t)
392                 if ((t->flags & PF_MCE_PROCESS) && (t->flags & PF_MCE_EARLY))
393                         return t;
394         return NULL;
395 }
396
397 /*
398  * Determine whether a given process is "early kill" process which expects
399  * to be signaled when some page under the process is hwpoisoned.
400  * Return task_struct of the dedicated thread (main thread unless explicitly
401  * specified) if the process is "early kill," and otherwise returns NULL.
402  */
403 static struct task_struct *task_early_kill(struct task_struct *tsk,
404                                            int force_early)
405 {
406         struct task_struct *t;
407         if (!tsk->mm)
408                 return NULL;
409         if (force_early)
410                 return tsk;
411         t = find_early_kill_thread(tsk);
412         if (t)
413                 return t;
414         if (sysctl_memory_failure_early_kill)
415                 return tsk;
416         return NULL;
417 }
418
419 /*
420  * Collect processes when the error hit an anonymous page.
421  */
422 static void collect_procs_anon(struct page *page, struct list_head *to_kill,
423                               struct to_kill **tkc, int force_early)
424 {
425         struct vm_area_struct *vma;
426         struct task_struct *tsk;
427         struct anon_vma *av;
428         pgoff_t pgoff;
429
430         av = page_lock_anon_vma_read(page);
431         if (av == NULL) /* Not actually mapped anymore */
432                 return;
433
434         pgoff = page_to_pgoff(page);
435         read_lock(&tasklist_lock);
436         for_each_process (tsk) {
437                 struct anon_vma_chain *vmac;
438                 struct task_struct *t = task_early_kill(tsk, force_early);
439
440                 if (!t)
441                         continue;
442                 anon_vma_interval_tree_foreach(vmac, &av->rb_root,
443                                                pgoff, pgoff) {
444                         vma = vmac->vma;
445                         if (!page_mapped_in_vma(page, vma))
446                                 continue;
447                         if (vma->vm_mm == t->mm)
448                                 add_to_kill(t, page, vma, to_kill, tkc);
449                 }
450         }
451         read_unlock(&tasklist_lock);
452         page_unlock_anon_vma_read(av);
453 }
454
455 /*
456  * Collect processes when the error hit a file mapped page.
457  */
458 static void collect_procs_file(struct page *page, struct list_head *to_kill,
459                               struct to_kill **tkc, int force_early)
460 {
461         struct vm_area_struct *vma;
462         struct task_struct *tsk;
463         struct address_space *mapping = page->mapping;
464
465         i_mmap_lock_read(mapping);
466         read_lock(&tasklist_lock);
467         for_each_process(tsk) {
468                 pgoff_t pgoff = page_to_pgoff(page);
469                 struct task_struct *t = task_early_kill(tsk, force_early);
470
471                 if (!t)
472                         continue;
473                 vma_interval_tree_foreach(vma, &mapping->i_mmap, pgoff,
474                                       pgoff) {
475                         /*
476                          * Send early kill signal to tasks where a vma covers
477                          * the page but the corrupted page is not necessarily
478                          * mapped it in its pte.
479                          * Assume applications who requested early kill want
480                          * to be informed of all such data corruptions.
481                          */
482                         if (vma->vm_mm == t->mm)
483                                 add_to_kill(t, page, vma, to_kill, tkc);
484                 }
485         }
486         read_unlock(&tasklist_lock);
487         i_mmap_unlock_read(mapping);
488 }
489
490 /*
491  * Collect the processes who have the corrupted page mapped to kill.
492  * This is done in two steps for locking reasons.
493  * First preallocate one tokill structure outside the spin locks,
494  * so that we can kill at least one process reasonably reliable.
495  */
496 static void collect_procs(struct page *page, struct list_head *tokill,
497                                 int force_early)
498 {
499         struct to_kill *tk;
500
501         if (!page->mapping)
502                 return;
503
504         tk = kmalloc(sizeof(struct to_kill), GFP_NOIO);
505         if (!tk)
506                 return;
507         if (PageAnon(page))
508                 collect_procs_anon(page, tokill, &tk, force_early);
509         else
510                 collect_procs_file(page, tokill, &tk, force_early);
511         kfree(tk);
512 }
513
514 /*
515  * Error handlers for various types of pages.
516  */
517
518 enum outcome {
519         IGNORED,        /* Error: cannot be handled */
520         FAILED,         /* Error: handling failed */
521         DELAYED,        /* Will be handled later */
522         RECOVERED,      /* Successfully recovered */
523 };
524
525 static const char *action_name[] = {
526         [IGNORED] = "Ignored",
527         [FAILED] = "Failed",
528         [DELAYED] = "Delayed",
529         [RECOVERED] = "Recovered",
530 };
531
532 enum action_page_type {
533         MSG_KERNEL,
534         MSG_KERNEL_HIGH_ORDER,
535         MSG_SLAB,
536         MSG_DIFFERENT_COMPOUND,
537         MSG_POISONED_HUGE,
538         MSG_HUGE,
539         MSG_FREE_HUGE,
540         MSG_UNMAP_FAILED,
541         MSG_DIRTY_SWAPCACHE,
542         MSG_CLEAN_SWAPCACHE,
543         MSG_DIRTY_MLOCKED_LRU,
544         MSG_CLEAN_MLOCKED_LRU,
545         MSG_DIRTY_UNEVICTABLE_LRU,
546         MSG_CLEAN_UNEVICTABLE_LRU,
547         MSG_DIRTY_LRU,
548         MSG_CLEAN_LRU,
549         MSG_TRUNCATED_LRU,
550         MSG_BUDDY,
551         MSG_BUDDY_2ND,
552         MSG_UNKNOWN,
553 };
554
555 static const char * const action_page_types[] = {
556         [MSG_KERNEL]                    = "reserved kernel page",
557         [MSG_KERNEL_HIGH_ORDER]         = "high-order kernel page",
558         [MSG_SLAB]                      = "kernel slab page",
559         [MSG_DIFFERENT_COMPOUND]        = "different compound page after locking",
560         [MSG_POISONED_HUGE]             = "huge page already hardware poisoned",
561         [MSG_HUGE]                      = "huge page",
562         [MSG_FREE_HUGE]                 = "free huge page",
563         [MSG_UNMAP_FAILED]              = "unmapping failed page",
564         [MSG_DIRTY_SWAPCACHE]           = "dirty swapcache page",
565         [MSG_CLEAN_SWAPCACHE]           = "clean swapcache page",
566         [MSG_DIRTY_MLOCKED_LRU]         = "dirty mlocked LRU page",
567         [MSG_CLEAN_MLOCKED_LRU]         = "clean mlocked LRU page",
568         [MSG_DIRTY_UNEVICTABLE_LRU]     = "dirty unevictable LRU page",
569         [MSG_CLEAN_UNEVICTABLE_LRU]     = "clean unevictable LRU page",
570         [MSG_DIRTY_LRU]                 = "dirty LRU page",
571         [MSG_CLEAN_LRU]                 = "clean LRU page",
572         [MSG_TRUNCATED_LRU]             = "already truncated LRU page",
573         [MSG_BUDDY]                     = "free buddy page",
574         [MSG_BUDDY_2ND]                 = "free buddy page (2nd try)",
575         [MSG_UNKNOWN]                   = "unknown page",
576 };
577
578 /*
579  * XXX: It is possible that a page is isolated from LRU cache,
580  * and then kept in swap cache or failed to remove from page cache.
581  * The page count will stop it from being freed by unpoison.
582  * Stress tests should be aware of this memory leak problem.
583  */
584 static int delete_from_lru_cache(struct page *p)
585 {
586         if (!isolate_lru_page(p)) {
587                 /*
588                  * Clear sensible page flags, so that the buddy system won't
589                  * complain when the page is unpoison-and-freed.
590                  */
591                 ClearPageActive(p);
592                 ClearPageUnevictable(p);
593                 /*
594                  * drop the page count elevated by isolate_lru_page()
595                  */
596                 page_cache_release(p);
597                 return 0;
598         }
599         return -EIO;
600 }
601
602 /*
603  * Error hit kernel page.
604  * Do nothing, try to be lucky and not touch this instead. For a few cases we
605  * could be more sophisticated.
606  */
607 static int me_kernel(struct page *p, unsigned long pfn)
608 {
609         return IGNORED;
610 }
611
612 /*
613  * Page in unknown state. Do nothing.
614  */
615 static int me_unknown(struct page *p, unsigned long pfn)
616 {
617         printk(KERN_ERR "MCE %#lx: Unknown page state\n", pfn);
618         return FAILED;
619 }
620
621 /*
622  * Clean (or cleaned) page cache page.
623  */
624 static int me_pagecache_clean(struct page *p, unsigned long pfn)
625 {
626         int err;
627         int ret = FAILED;
628         struct address_space *mapping;
629
630         delete_from_lru_cache(p);
631
632         /*
633          * For anonymous pages we're done the only reference left
634          * should be the one m_f() holds.
635          */
636         if (PageAnon(p))
637                 return RECOVERED;
638
639         /*
640          * Now truncate the page in the page cache. This is really
641          * more like a "temporary hole punch"
642          * Don't do this for block devices when someone else
643          * has a reference, because it could be file system metadata
644          * and that's not safe to truncate.
645          */
646         mapping = page_mapping(p);
647         if (!mapping) {
648                 /*
649                  * Page has been teared down in the meanwhile
650                  */
651                 return FAILED;
652         }
653
654         /*
655          * Truncation is a bit tricky. Enable it per file system for now.
656          *
657          * Open: to take i_mutex or not for this? Right now we don't.
658          */
659         if (mapping->a_ops->error_remove_page) {
660                 err = mapping->a_ops->error_remove_page(mapping, p);
661                 if (err != 0) {
662                         printk(KERN_INFO "MCE %#lx: Failed to punch page: %d\n",
663                                         pfn, err);
664                 } else if (page_has_private(p) &&
665                                 !try_to_release_page(p, GFP_NOIO)) {
666                         pr_info("MCE %#lx: failed to release buffers\n", pfn);
667                 } else {
668                         ret = RECOVERED;
669                 }
670         } else {
671                 /*
672                  * If the file system doesn't support it just invalidate
673                  * This fails on dirty or anything with private pages
674                  */
675                 if (invalidate_inode_page(p))
676                         ret = RECOVERED;
677                 else
678                         printk(KERN_INFO "MCE %#lx: Failed to invalidate\n",
679                                 pfn);
680         }
681         return ret;
682 }
683
684 /*
685  * Dirty pagecache page
686  * Issues: when the error hit a hole page the error is not properly
687  * propagated.
688  */
689 static int me_pagecache_dirty(struct page *p, unsigned long pfn)
690 {
691         struct address_space *mapping = page_mapping(p);
692
693         SetPageError(p);
694         /* TBD: print more information about the file. */
695         if (mapping) {
696                 /*
697                  * IO error will be reported by write(), fsync(), etc.
698                  * who check the mapping.
699                  * This way the application knows that something went
700                  * wrong with its dirty file data.
701                  *
702                  * There's one open issue:
703                  *
704                  * The EIO will be only reported on the next IO
705                  * operation and then cleared through the IO map.
706                  * Normally Linux has two mechanisms to pass IO error
707                  * first through the AS_EIO flag in the address space
708                  * and then through the PageError flag in the page.
709                  * Since we drop pages on memory failure handling the
710                  * only mechanism open to use is through AS_AIO.
711                  *
712                  * This has the disadvantage that it gets cleared on
713                  * the first operation that returns an error, while
714                  * the PageError bit is more sticky and only cleared
715                  * when the page is reread or dropped.  If an
716                  * application assumes it will always get error on
717                  * fsync, but does other operations on the fd before
718                  * and the page is dropped between then the error
719                  * will not be properly reported.
720                  *
721                  * This can already happen even without hwpoisoned
722                  * pages: first on metadata IO errors (which only
723                  * report through AS_EIO) or when the page is dropped
724                  * at the wrong time.
725                  *
726                  * So right now we assume that the application DTRT on
727                  * the first EIO, but we're not worse than other parts
728                  * of the kernel.
729                  */
730                 mapping_set_error(mapping, EIO);
731         }
732
733         return me_pagecache_clean(p, pfn);
734 }
735
736 /*
737  * Clean and dirty swap cache.
738  *
739  * Dirty swap cache page is tricky to handle. The page could live both in page
740  * cache and swap cache(ie. page is freshly swapped in). So it could be
741  * referenced concurrently by 2 types of PTEs:
742  * normal PTEs and swap PTEs. We try to handle them consistently by calling
743  * try_to_unmap(TTU_IGNORE_HWPOISON) to convert the normal PTEs to swap PTEs,
744  * and then
745  *      - clear dirty bit to prevent IO
746  *      - remove from LRU
747  *      - but keep in the swap cache, so that when we return to it on
748  *        a later page fault, we know the application is accessing
749  *        corrupted data and shall be killed (we installed simple
750  *        interception code in do_swap_page to catch it).
751  *
752  * Clean swap cache pages can be directly isolated. A later page fault will
753  * bring in the known good data from disk.
754  */
755 static int me_swapcache_dirty(struct page *p, unsigned long pfn)
756 {
757         ClearPageDirty(p);
758         /* Trigger EIO in shmem: */
759         ClearPageUptodate(p);
760
761         if (!delete_from_lru_cache(p))
762                 return DELAYED;
763         else
764                 return FAILED;
765 }
766
767 static int me_swapcache_clean(struct page *p, unsigned long pfn)
768 {
769         delete_from_swap_cache(p);
770
771         if (!delete_from_lru_cache(p))
772                 return RECOVERED;
773         else
774                 return FAILED;
775 }
776
777 /*
778  * Huge pages. Needs work.
779  * Issues:
780  * - Error on hugepage is contained in hugepage unit (not in raw page unit.)
781  *   To narrow down kill region to one page, we need to break up pmd.
782  */
783 static int me_huge_page(struct page *p, unsigned long pfn)
784 {
785         int res = 0;
786         struct page *hpage = compound_head(p);
787         /*
788          * We can safely recover from error on free or reserved (i.e.
789          * not in-use) hugepage by dequeuing it from freelist.
790          * To check whether a hugepage is in-use or not, we can't use
791          * page->lru because it can be used in other hugepage operations,
792          * such as __unmap_hugepage_range() and gather_surplus_pages().
793          * So instead we use page_mapping() and PageAnon().
794          * We assume that this function is called with page lock held,
795          * so there is no race between isolation and mapping/unmapping.
796          */
797         if (!(page_mapping(hpage) || PageAnon(hpage))) {
798                 res = dequeue_hwpoisoned_huge_page(hpage);
799                 if (!res)
800                         return RECOVERED;
801         }
802         return DELAYED;
803 }
804
805 /*
806  * Various page states we can handle.
807  *
808  * A page state is defined by its current page->flags bits.
809  * The table matches them in order and calls the right handler.
810  *
811  * This is quite tricky because we can access page at any time
812  * in its live cycle, so all accesses have to be extremely careful.
813  *
814  * This is not complete. More states could be added.
815  * For any missing state don't attempt recovery.
816  */
817
818 #define dirty           (1UL << PG_dirty)
819 #define sc              (1UL << PG_swapcache)
820 #define unevict         (1UL << PG_unevictable)
821 #define mlock           (1UL << PG_mlocked)
822 #define writeback       (1UL << PG_writeback)
823 #define lru             (1UL << PG_lru)
824 #define swapbacked      (1UL << PG_swapbacked)
825 #define head            (1UL << PG_head)
826 #define tail            (1UL << PG_tail)
827 #define compound        (1UL << PG_compound)
828 #define slab            (1UL << PG_slab)
829 #define reserved        (1UL << PG_reserved)
830
831 static struct page_state {
832         unsigned long mask;
833         unsigned long res;
834         enum action_page_type type;
835         int (*action)(struct page *p, unsigned long pfn);
836 } error_states[] = {
837         { reserved,     reserved,       MSG_KERNEL,     me_kernel },
838         /*
839          * free pages are specially detected outside this table:
840          * PG_buddy pages only make a small fraction of all free pages.
841          */
842
843         /*
844          * Could in theory check if slab page is free or if we can drop
845          * currently unused objects without touching them. But just
846          * treat it as standard kernel for now.
847          */
848         { slab,         slab,           MSG_SLAB,       me_kernel },
849
850 #ifdef CONFIG_PAGEFLAGS_EXTENDED
851         { head,         head,           MSG_HUGE,               me_huge_page },
852         { tail,         tail,           MSG_HUGE,               me_huge_page },
853 #else
854         { compound,     compound,       MSG_HUGE,               me_huge_page },
855 #endif
856
857         { sc|dirty,     sc|dirty,       MSG_DIRTY_SWAPCACHE,    me_swapcache_dirty },
858         { sc|dirty,     sc,             MSG_CLEAN_SWAPCACHE,    me_swapcache_clean },
859
860         { mlock|dirty,  mlock|dirty,    MSG_DIRTY_MLOCKED_LRU,  me_pagecache_dirty },
861         { mlock|dirty,  mlock,          MSG_CLEAN_MLOCKED_LRU,  me_pagecache_clean },
862
863         { unevict|dirty, unevict|dirty, MSG_DIRTY_UNEVICTABLE_LRU,      me_pagecache_dirty },
864         { unevict|dirty, unevict,       MSG_CLEAN_UNEVICTABLE_LRU,      me_pagecache_clean },
865
866         { lru|dirty,    lru|dirty,      MSG_DIRTY_LRU,  me_pagecache_dirty },
867         { lru|dirty,    lru,            MSG_CLEAN_LRU,  me_pagecache_clean },
868
869         /*
870          * Catchall entry: must be at end.
871          */
872         { 0,            0,              MSG_UNKNOWN,    me_unknown },
873 };
874
875 #undef dirty
876 #undef sc
877 #undef unevict
878 #undef mlock
879 #undef writeback
880 #undef lru
881 #undef swapbacked
882 #undef head
883 #undef tail
884 #undef compound
885 #undef slab
886 #undef reserved
887
888 /*
889  * "Dirty/Clean" indication is not 100% accurate due to the possibility of
890  * setting PG_dirty outside page lock. See also comment above set_page_dirty().
891  */
892 static void action_result(unsigned long pfn, enum action_page_type type, int result)
893 {
894         pr_err("MCE %#lx: recovery action for %s: %s\n",
895                 pfn, action_page_types[type], action_name[result]);
896 }
897
898 static int page_action(struct page_state *ps, struct page *p,
899                         unsigned long pfn)
900 {
901         int result;
902         int count;
903
904         result = ps->action(p, pfn);
905
906         count = page_count(p) - 1;
907         if (ps->action == me_swapcache_dirty && result == DELAYED)
908                 count--;
909         if (count != 0) {
910                 printk(KERN_ERR
911                        "MCE %#lx: %s still referenced by %d users\n",
912                        pfn, action_page_types[ps->type], count);
913                 result = FAILED;
914         }
915         action_result(pfn, ps->type, result);
916
917         /* Could do more checks here if page looks ok */
918         /*
919          * Could adjust zone counters here to correct for the missing page.
920          */
921
922         return (result == RECOVERED || result == DELAYED) ? 0 : -EBUSY;
923 }
924
925 /*
926  * Do all that is necessary to remove user space mappings. Unmap
927  * the pages and send SIGBUS to the processes if the data was dirty.
928  */
929 static int hwpoison_user_mappings(struct page *p, unsigned long pfn,
930                                   int trapno, int flags, struct page **hpagep)
931 {
932         enum ttu_flags ttu = TTU_UNMAP | TTU_IGNORE_MLOCK | TTU_IGNORE_ACCESS;
933         struct address_space *mapping;
934         LIST_HEAD(tokill);
935         int ret;
936         int kill = 1, forcekill;
937         struct page *hpage = *hpagep;
938         struct page *ppage;
939
940         /*
941          * Here we are interested only in user-mapped pages, so skip any
942          * other types of pages.
943          */
944         if (PageReserved(p) || PageSlab(p))
945                 return SWAP_SUCCESS;
946         if (!(PageLRU(hpage) || PageHuge(p)))
947                 return SWAP_SUCCESS;
948
949         /*
950          * This check implies we don't kill processes if their pages
951          * are in the swap cache early. Those are always late kills.
952          */
953         if (!page_mapped(hpage))
954                 return SWAP_SUCCESS;
955
956         if (PageKsm(p)) {
957                 pr_err("MCE %#lx: can't handle KSM pages.\n", pfn);
958                 return SWAP_FAIL;
959         }
960
961         if (PageSwapCache(p)) {
962                 printk(KERN_ERR
963                        "MCE %#lx: keeping poisoned page in swap cache\n", pfn);
964                 ttu |= TTU_IGNORE_HWPOISON;
965         }
966
967         /*
968          * Propagate the dirty bit from PTEs to struct page first, because we
969          * need this to decide if we should kill or just drop the page.
970          * XXX: the dirty test could be racy: set_page_dirty() may not always
971          * be called inside page lock (it's recommended but not enforced).
972          */
973         mapping = page_mapping(hpage);
974         if (!(flags & MF_MUST_KILL) && !PageDirty(hpage) && mapping &&
975             mapping_cap_writeback_dirty(mapping)) {
976                 if (page_mkclean(hpage)) {
977                         SetPageDirty(hpage);
978                 } else {
979                         kill = 0;
980                         ttu |= TTU_IGNORE_HWPOISON;
981                         printk(KERN_INFO
982         "MCE %#lx: corrupted page was clean: dropped without side effects\n",
983                                 pfn);
984                 }
985         }
986
987         /*
988          * ppage: poisoned page
989          *   if p is regular page(4k page)
990          *        ppage == real poisoned page;
991          *   else p is hugetlb or THP, ppage == head page.
992          */
993         ppage = hpage;
994
995         if (PageTransHuge(hpage)) {
996                 /*
997                  * Verify that this isn't a hugetlbfs head page, the check for
998                  * PageAnon is just for avoid tripping a split_huge_page
999                  * internal debug check, as split_huge_page refuses to deal with
1000                  * anything that isn't an anon page. PageAnon can't go away fro
1001                  * under us because we hold a refcount on the hpage, without a
1002                  * refcount on the hpage. split_huge_page can't be safely called
1003                  * in the first place, having a refcount on the tail isn't
1004                  * enough * to be safe.
1005                  */
1006                 if (!PageHuge(hpage) && PageAnon(hpage)) {
1007                         if (unlikely(split_huge_page(hpage))) {
1008                                 /*
1009                                  * FIXME: if splitting THP is failed, it is
1010                                  * better to stop the following operation rather
1011                                  * than causing panic by unmapping. System might
1012                                  * survive if the page is freed later.
1013                                  */
1014                                 printk(KERN_INFO
1015                                         "MCE %#lx: failed to split THP\n", pfn);
1016
1017                                 BUG_ON(!PageHWPoison(p));
1018                                 return SWAP_FAIL;
1019                         }
1020                         /*
1021                          * We pinned the head page for hwpoison handling,
1022                          * now we split the thp and we are interested in
1023                          * the hwpoisoned raw page, so move the refcount
1024                          * to it. Similarly, page lock is shifted.
1025                          */
1026                         if (hpage != p) {
1027                                 if (!(flags & MF_COUNT_INCREASED)) {
1028                                         put_page(hpage);
1029                                         get_page(p);
1030                                 }
1031                                 lock_page(p);
1032                                 unlock_page(hpage);
1033                                 *hpagep = p;
1034                         }
1035                         /* THP is split, so ppage should be the real poisoned page. */
1036                         ppage = p;
1037                 }
1038         }
1039
1040         /*
1041          * First collect all the processes that have the page
1042          * mapped in dirty form.  This has to be done before try_to_unmap,
1043          * because ttu takes the rmap data structures down.
1044          *
1045          * Error handling: We ignore errors here because
1046          * there's nothing that can be done.
1047          */
1048         if (kill)
1049                 collect_procs(ppage, &tokill, flags & MF_ACTION_REQUIRED);
1050
1051         ret = try_to_unmap(ppage, ttu);
1052         if (ret != SWAP_SUCCESS)
1053                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: failed to unmap page (mapcount=%d)\n",
1054                                 pfn, page_mapcount(ppage));
1055
1056         /*
1057          * Now that the dirty bit has been propagated to the
1058          * struct page and all unmaps done we can decide if
1059          * killing is needed or not.  Only kill when the page
1060          * was dirty or the process is not restartable,
1061          * otherwise the tokill list is merely
1062          * freed.  When there was a problem unmapping earlier
1063          * use a more force-full uncatchable kill to prevent
1064          * any accesses to the poisoned memory.
1065          */
1066         forcekill = PageDirty(ppage) || (flags & MF_MUST_KILL);
1067         kill_procs(&tokill, forcekill, trapno,
1068                       ret != SWAP_SUCCESS, p, pfn, flags);
1069
1070         return ret;
1071 }
1072
1073 static void set_page_hwpoison_huge_page(struct page *hpage)
1074 {
1075         int i;
1076         int nr_pages = 1 << compound_order(hpage);
1077         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1078                 SetPageHWPoison(hpage + i);
1079 }
1080
1081 static void clear_page_hwpoison_huge_page(struct page *hpage)
1082 {
1083         int i;
1084         int nr_pages = 1 << compound_order(hpage);
1085         for (i = 0; i < nr_pages; i++)
1086                 ClearPageHWPoison(hpage + i);
1087 }
1088
1089 /**
1090  * memory_failure - Handle memory failure of a page.
1091  * @pfn: Page Number of the corrupted page
1092  * @trapno: Trap number reported in the signal to user space.
1093  * @flags: fine tune action taken
1094  *
1095  * This function is called by the low level machine check code
1096  * of an architecture when it detects hardware memory corruption
1097  * of a page. It tries its best to recover, which includes
1098  * dropping pages, killing processes etc.
1099  *
1100  * The function is primarily of use for corruptions that
1101  * happen outside the current execution context (e.g. when
1102  * detected by a background scrubber)
1103  *
1104  * Must run in process context (e.g. a work queue) with interrupts
1105  * enabled and no spinlocks hold.
1106  */
1107 int memory_failure(unsigned long pfn, int trapno, int flags)
1108 {
1109         struct page_state *ps;
1110         struct page *p;
1111         struct page *hpage;
1112         int res;
1113         unsigned int nr_pages;
1114         unsigned long page_flags;
1115
1116         if (!sysctl_memory_failure_recovery)
1117                 panic("Memory failure from trap %d on page %lx", trapno, pfn);
1118
1119         if (!pfn_valid(pfn)) {
1120                 printk(KERN_ERR
1121                        "MCE %#lx: memory outside kernel control\n",
1122                        pfn);
1123                 return -ENXIO;
1124         }
1125
1126         p = pfn_to_page(pfn);
1127         hpage = compound_head(p);
1128         if (TestSetPageHWPoison(p)) {
1129                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: already hardware poisoned\n", pfn);
1130                 return 0;
1131         }
1132
1133         /*
1134          * Currently errors on hugetlbfs pages are measured in hugepage units,
1135          * so nr_pages should be 1 << compound_order.  OTOH when errors are on
1136          * transparent hugepages, they are supposed to be split and error
1137          * measurement is done in normal page units.  So nr_pages should be one
1138          * in this case.
1139          */
1140         if (PageHuge(p))
1141                 nr_pages = 1 << compound_order(hpage);
1142         else /* normal page or thp */
1143                 nr_pages = 1;
1144         atomic_long_add(nr_pages, &num_poisoned_pages);
1145
1146         /*
1147          * We need/can do nothing about count=0 pages.
1148          * 1) it's a free page, and therefore in safe hand:
1149          *    prep_new_page() will be the gate keeper.
1150          * 2) it's a free hugepage, which is also safe:
1151          *    an affected hugepage will be dequeued from hugepage freelist,
1152          *    so there's no concern about reusing it ever after.
1153          * 3) it's part of a non-compound high order page.
1154          *    Implies some kernel user: cannot stop them from
1155          *    R/W the page; let's pray that the page has been
1156          *    used and will be freed some time later.
1157          * In fact it's dangerous to directly bump up page count from 0,
1158          * that may make page_freeze_refs()/page_unfreeze_refs() mismatch.
1159          */
1160         if (!(flags & MF_COUNT_INCREASED) &&
1161                 !get_page_unless_zero(hpage)) {
1162                 if (is_free_buddy_page(p)) {
1163                         action_result(pfn, MSG_BUDDY, DELAYED);
1164                         return 0;
1165                 } else if (PageHuge(hpage)) {
1166                         /*
1167                          * Check "filter hit" and "race with other subpage."
1168                          */
1169                         lock_page(hpage);
1170                         if (PageHWPoison(hpage)) {
1171                                 if ((hwpoison_filter(p) && TestClearPageHWPoison(p))
1172                                     || (p != hpage && TestSetPageHWPoison(hpage))) {
1173                                         atomic_long_sub(nr_pages, &num_poisoned_pages);
1174                                         unlock_page(hpage);
1175                                         return 0;
1176                                 }
1177                         }
1178                         set_page_hwpoison_huge_page(hpage);
1179                         res = dequeue_hwpoisoned_huge_page(hpage);
1180                         action_result(pfn, MSG_FREE_HUGE,
1181                                       res ? IGNORED : DELAYED);
1182                         unlock_page(hpage);
1183                         return res;
1184                 } else {
1185                         action_result(pfn, MSG_KERNEL_HIGH_ORDER, IGNORED);
1186                         return -EBUSY;
1187                 }
1188         }
1189
1190         /*
1191          * We ignore non-LRU pages for good reasons.
1192          * - PG_locked is only well defined for LRU pages and a few others
1193          * - to avoid races with __set_page_locked()
1194          * - to avoid races with __SetPageSlab*() (and more non-atomic ops)
1195          * The check (unnecessarily) ignores LRU pages being isolated and
1196          * walked by the page reclaim code, however that's not a big loss.
1197          */
1198         if (!PageHuge(p)) {
1199                 if (!PageLRU(hpage))
1200                         shake_page(hpage, 0);
1201                 if (!PageLRU(hpage)) {
1202                         /*
1203                          * shake_page could have turned it free.
1204                          */
1205                         if (is_free_buddy_page(p)) {
1206                                 if (flags & MF_COUNT_INCREASED)
1207                                         action_result(pfn, MSG_BUDDY, DELAYED);
1208                                 else
1209                                         action_result(pfn, MSG_BUDDY_2ND,
1210                                                       DELAYED);
1211                                 return 0;
1212                         }
1213                 }
1214         }
1215
1216         lock_page(hpage);
1217
1218         /*
1219          * The page could have changed compound pages during the locking.
1220          * If this happens just bail out.
1221          */
1222         if (compound_head(p) != hpage) {
1223                 action_result(pfn, MSG_DIFFERENT_COMPOUND, IGNORED);
1224                 res = -EBUSY;
1225                 goto out;
1226         }
1227
1228         /*
1229          * We use page flags to determine what action should be taken, but
1230          * the flags can be modified by the error containment action.  One
1231          * example is an mlocked page, where PG_mlocked is cleared by
1232          * page_remove_rmap() in try_to_unmap_one(). So to determine page status
1233          * correctly, we save a copy of the page flags at this time.
1234          */
1235         page_flags = p->flags;
1236
1237         /*
1238          * unpoison always clear PG_hwpoison inside page lock
1239          */
1240         if (!PageHWPoison(p)) {
1241                 printk(KERN_ERR "MCE %#lx: just unpoisoned\n", pfn);
1242                 atomic_long_sub(nr_pages, &num_poisoned_pages);
1243                 put_page(hpage);
1244                 res = 0;
1245                 goto out;
1246         }
1247         if (hwpoison_filter(p)) {
1248                 if (TestClearPageHWPoison(p))
1249                         atomic_long_sub(nr_pages, &num_poisoned_pages);
1250                 unlock_page(hpage);
1251                 put_page(hpage);
1252                 return 0;
1253         }
1254
1255         if (!PageHuge(p) && !PageTransTail(p) && !PageLRU(p))
1256                 goto identify_page_state;
1257
1258         /*
1259          * For error on the tail page, we should set PG_hwpoison
1260          * on the head page to show that the hugepage is hwpoisoned
1261          */
1262         if (PageHuge(p) && PageTail(p) && TestSetPageHWPoison(hpage)) {
1263                 action_result(pfn, MSG_POISONED_HUGE, IGNORED);
1264                 unlock_page(hpage);
1265                 put_page(hpage);
1266                 return 0;
1267         }
1268         /*
1269          * Set PG_hwpoison on all pages in an error hugepage,
1270          * because containment is done in hugepage unit for now.
1271          * Since we have done TestSetPageHWPoison() for the head page with
1272          * page lock held, we can safely set PG_hwpoison bits on tail pages.
1273          */
1274         if (PageHuge(p))
1275                 set_page_hwpoison_huge_page(hpage);
1276
1277         /*
1278          * It's very difficult to mess with pages currently under IO
1279          * and in many cases impossible, so we just avoid it here.
1280          */
1281         wait_on_page_writeback(p);
1282
1283         /*
1284          * Now take care of user space mappings.
1285          * Abort on fail: __delete_from_page_cache() assumes unmapped page.
1286          *
1287          * When the raw error page is thp tail page, hpage points to the raw
1288          * page after thp split.
1289          */
1290         if (hwpoison_user_mappings(p, pfn, trapno, flags, &hpage)
1291             != SWAP_SUCCESS) {
1292                 action_result(pfn, MSG_UNMAP_FAILED, IGNORED);
1293                 res = -EBUSY;
1294                 goto out;
1295         }
1296
1297         /*
1298          * Torn down by someone else?
1299          */
1300         if (PageLRU(p) && !PageSwapCache(p) && p->mapping == NULL) {
1301                 action_result(pfn, MSG_TRUNCATED_LRU, IGNORED);
1302                 res = -EBUSY;
1303                 goto out;
1304         }
1305
1306 identify_page_state:
1307         res = -EBUSY;
1308         /*
1309          * The first check uses the current page flags which may not have any
1310          * relevant information. The second check with the saved page flagss is
1311          * carried out only if the first check can't determine the page status.
1312          */
1313         for (ps = error_states;; ps++)
1314                 if ((p->flags & ps->mask) == ps->res)
1315                         break;
1316
1317         page_flags |= (p->flags & (1UL << PG_dirty));
1318
1319         if (!ps->mask)
1320                 for (ps = error_states;; ps++)
1321                         if ((page_flags & ps->mask) == ps->res)
1322                                 break;
1323         res = page_action(ps, p, pfn);
1324 out:
1325         unlock_page(hpage);
1326         return res;
1327 }
1328 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_failure);
1329
1330 #define MEMORY_FAILURE_FIFO_ORDER       4
1331 #define MEMORY_FAILURE_FIFO_SIZE        (1 << MEMORY_FAILURE_FIFO_ORDER)
1332
1333 struct memory_failure_entry {
1334         unsigned long pfn;
1335         int trapno;
1336         int flags;
1337 };
1338
1339 struct memory_failure_cpu {
1340         DECLARE_KFIFO(fifo, struct memory_failure_entry,
1341                       MEMORY_FAILURE_FIFO_SIZE);
1342         spinlock_t lock;
1343         struct work_struct work;
1344 };
1345
1346 static DEFINE_PER_CPU(struct memory_failure_cpu, memory_failure_cpu);
1347
1348 /**
1349  * memory_failure_queue - Schedule handling memory failure of a page.
1350  * @pfn: Page Number of the corrupted page
1351  * @trapno: Trap number reported in the signal to user space.
1352  * @flags: Flags for memory failure handling
1353  *
1354  * This function is called by the low level hardware error handler
1355  * when it detects hardware memory corruption of a page. It schedules
1356  * the recovering of error page, including dropping pages, killing
1357  * processes etc.
1358  *
1359  * The function is primarily of use for corruptions that
1360  * happen outside the current execution context (e.g. when
1361  * detected by a background scrubber)
1362  *
1363  * Can run in IRQ context.
1364  */
1365 void memory_failure_queue(unsigned long pfn, int trapno, int flags)
1366 {
1367         struct memory_failure_cpu *mf_cpu;
1368         unsigned long proc_flags;
1369         struct memory_failure_entry entry = {
1370                 .pfn =          pfn,
1371                 .trapno =       trapno,
1372                 .flags =        flags,
1373         };
1374
1375         mf_cpu = &get_cpu_var(memory_failure_cpu);
1376         spin_lock_irqsave(&mf_cpu->lock, proc_flags);
1377         if (kfifo_put(&mf_cpu->fifo, entry))
1378                 schedule_work_on(smp_processor_id(), &mf_cpu->work);
1379         else
1380                 pr_err("Memory failure: buffer overflow when queuing memory failure at %#lx\n",
1381                        pfn);
1382         spin_unlock_irqrestore(&mf_cpu->lock, proc_flags);
1383         put_cpu_var(memory_failure_cpu);
1384 }
1385 EXPORT_SYMBOL_GPL(memory_failure_queue);
1386
1387 static void memory_failure_work_func(struct work_struct *work)
1388 {
1389         struct memory_failure_cpu *mf_cpu;
1390         struct memory_failure_entry entry = { 0, };
1391         unsigned long proc_flags;
1392         int gotten;
1393
1394         mf_cpu = this_cpu_ptr(&memory_failure_cpu);
1395         for (;;) {
1396                 spin_lock_irqsave(&mf_cpu->lock, proc_flags);
1397                 gotten = kfifo_get(&mf_cpu->fifo, &entry);
1398                 spin_unlock_irqrestore(&mf_cpu->lock, proc_flags);
1399                 if (!gotten)
1400                         break;
1401                 if (entry.flags & MF_SOFT_OFFLINE)
1402                         soft_offline_page(pfn_to_page(entry.pfn), entry.flags);
1403                 else
1404                         memory_failure(entry.pfn, entry.trapno, entry.flags);
1405         }
1406 }
1407
1408 static int __init memory_failure_init(void)
1409 {
1410         struct memory_failure_cpu *mf_cpu;
1411         int cpu;
1412
1413         for_each_possible_cpu(cpu) {
1414                 mf_cpu = &per_cpu(memory_failure_cpu, cpu);
1415                 spin_lock_init(&mf_cpu->lock);
1416                 INIT_KFIFO(mf_cpu->fifo);
1417                 INIT_WORK(&mf_cpu->work, memory_failure_work_func);
1418         }
1419
1420         return 0;
1421 }
1422 core_initcall(memory_failure_init);
1423
1424 /**
1425  * unpoison_memory - Unpoison a previously poisoned page
1426  * @pfn: Page number of the to be unpoisoned page
1427  *
1428  * Software-unpoison a page that has been poisoned by
1429  * memory_failure() earlier.
1430  *
1431  * This is only done on the software-level, so it only works
1432  * for linux injected failures, not real hardware failures
1433  *
1434  * Returns 0 for success, otherwise -errno.
1435  */
1436 int unpoison_memory(unsigned long pfn)
1437 {
1438         struct page *page;
1439         struct page *p;
1440         int freeit = 0;
1441         unsigned int nr_pages;
1442
1443         if (!pfn_valid(pfn))
1444                 return -ENXIO;
1445
1446         p = pfn_to_page(pfn);
1447         page = compound_head(p);
1448
1449         if (!PageHWPoison(p)) {
1450                 pr_info("MCE: Page was already unpoisoned %#lx\n", pfn);
1451                 return 0;
1452         }
1453
1454         /*
1455          * unpoison_memory() can encounter thp only when the thp is being
1456          * worked by memory_failure() and the page lock is not held yet.
1457          * In such case, we yield to memory_failure() and make unpoison fail.
1458          */
1459         if (!PageHuge(page) && PageTransHuge(page)) {
1460                 pr_info("MCE: Memory failure is now running on %#lx\n", pfn);
1461                         return 0;
1462         }
1463
1464         nr_pages = 1 << compound_order(page);
1465
1466         if (!get_page_unless_zero(page)) {
1467                 /*
1468                  * Since HWPoisoned hugepage should have non-zero refcount,
1469                  * race between memory failure and unpoison seems to happen.
1470                  * In such case unpoison fails and memory failure runs
1471                  * to the end.
1472                  */
1473                 if (PageHuge(page)) {
1474                         pr_info("MCE: Memory failure is now running on free hugepage %#lx\n", pfn);
1475                         return 0;
1476                 }
1477                 if (TestClearPageHWPoison(p))
1478                         atomic_long_dec(&num_poisoned_pages);
1479                 pr_info("MCE: Software-unpoisoned free page %#lx\n", pfn);
1480                 return 0;
1481         }
1482
1483         lock_page(page);
1484         /*
1485          * This test is racy because PG_hwpoison is set outside of page lock.
1486          * That's acceptable because that won't trigger kernel panic. Instead,
1487          * the PG_hwpoison page will be caught and isolated on the entrance to
1488          * the free buddy page pool.
1489          */
1490         if (TestClearPageHWPoison(page)) {
1491                 pr_info("MCE: Software-unpoisoned page %#lx\n", pfn);
1492                 atomic_long_sub(nr_pages, &num_poisoned_pages);
1493                 freeit = 1;
1494                 if (PageHuge(page))
1495                         clear_page_hwpoison_huge_page(page);
1496         }
1497         unlock_page(page);
1498
1499         put_page(page);
1500         if (freeit && !(pfn == my_zero_pfn(0) && page_count(p) == 1))
1501                 put_page(page);
1502
1503         return 0;
1504 }
1505 EXPORT_SYMBOL(unpoison_memory);
1506
1507 static struct page *new_page(struct page *p, unsigned long private, int **x)
1508 {
1509         int nid = page_to_nid(p);
1510         if (PageHuge(p))
1511                 return alloc_huge_page_node(page_hstate(compound_head(p)),
1512                                                    nid);
1513         else
1514                 return alloc_pages_exact_node(nid, GFP_HIGHUSER_MOVABLE, 0);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Safely get reference count of an arbitrary page.
1519  * Returns 0 for a free page, -EIO for a zero refcount page
1520  * that is not free, and 1 for any other page type.
1521  * For 1 the page is returned with increased page count, otherwise not.
1522  */
1523 static int __get_any_page(struct page *p, unsigned long pfn, int flags)
1524 {
1525         int ret;
1526
1527         if (flags & MF_COUNT_INCREASED)
1528                 return 1;
1529
1530         /*
1531          * When the target page is a free hugepage, just remove it
1532          * from free hugepage list.
1533          */
1534         if (!get_page_unless_zero(compound_head(p))) {
1535                 if (PageHuge(p)) {
1536                         pr_info("%s: %#lx free huge page\n", __func__, pfn);
1537                         ret = 0;
1538                 } else if (is_free_buddy_page(p)) {
1539                         pr_info("%s: %#lx free buddy page\n", __func__, pfn);
1540                         ret = 0;
1541                 } else {
1542                         pr_info("%s: %#lx: unknown zero refcount page type %lx\n",
1543                                 __func__, pfn, p->flags);
1544                         ret = -EIO;
1545                 }
1546         } else {
1547                 /* Not a free page */
1548                 ret = 1;
1549         }
1550         return ret;
1551 }
1552
1553 static int get_any_page(struct page *page, unsigned long pfn, int flags)
1554 {
1555         int ret = __get_any_page(page, pfn, flags);
1556
1557         if (ret == 1 && !PageHuge(page) && !PageLRU(page)) {
1558                 /*
1559                  * Try to free it.
1560                  */
1561                 put_page(page);
1562                 shake_page(page, 1);
1563
1564                 /*
1565                  * Did it turn free?
1566                  */
1567                 ret = __get_any_page(page, pfn, 0);
1568                 if (!PageLRU(page)) {
1569                         pr_info("soft_offline: %#lx: unknown non LRU page type %lx\n",
1570                                 pfn, page->flags);
1571                         return -EIO;
1572                 }
1573         }
1574         return ret;
1575 }
1576
1577 static int soft_offline_huge_page(struct page *page, int flags)
1578 {
1579         int ret;
1580         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1581         struct page *hpage = compound_head(page);
1582         LIST_HEAD(pagelist);
1583
1584         /*
1585          * This double-check of PageHWPoison is to avoid the race with
1586          * memory_failure(). See also comment in __soft_offline_page().
1587          */
1588         lock_page(hpage);
1589         if (PageHWPoison(hpage)) {
1590                 unlock_page(hpage);
1591                 put_page(hpage);
1592                 pr_info("soft offline: %#lx hugepage already poisoned\n", pfn);
1593                 return -EBUSY;
1594         }
1595         unlock_page(hpage);
1596
1597         ret = isolate_huge_page(hpage, &pagelist);
1598         if (ret) {
1599                 /*
1600                  * get_any_page() and isolate_huge_page() takes a refcount each,
1601                  * so need to drop one here.
1602                  */
1603                 put_page(hpage);
1604         } else {
1605                 pr_info("soft offline: %#lx hugepage failed to isolate\n", pfn);
1606                 return -EBUSY;
1607         }
1608
1609         ret = migrate_pages(&pagelist, new_page, NULL, MPOL_MF_MOVE_ALL,
1610                                 MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_FAILURE);
1611         if (ret) {
1612                 pr_info("soft offline: %#lx: migration failed %d, type %lx\n",
1613                         pfn, ret, page->flags);
1614                 /*
1615                  * We know that soft_offline_huge_page() tries to migrate
1616                  * only one hugepage pointed to by hpage, so we need not
1617                  * run through the pagelist here.
1618                  */
1619                 putback_active_hugepage(hpage);
1620                 if (ret > 0)
1621                         ret = -EIO;
1622         } else {
1623                 /* overcommit hugetlb page will be freed to buddy */
1624                 if (PageHuge(page)) {
1625                         set_page_hwpoison_huge_page(hpage);
1626                         dequeue_hwpoisoned_huge_page(hpage);
1627                         atomic_long_add(1 << compound_order(hpage),
1628                                         &num_poisoned_pages);
1629                 } else {
1630                         SetPageHWPoison(page);
1631                         atomic_long_inc(&num_poisoned_pages);
1632                 }
1633         }
1634         return ret;
1635 }
1636
1637 static int __soft_offline_page(struct page *page, int flags)
1638 {
1639         int ret;
1640         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1641
1642         /*
1643          * Check PageHWPoison again inside page lock because PageHWPoison
1644          * is set by memory_failure() outside page lock. Note that
1645          * memory_failure() also double-checks PageHWPoison inside page lock,
1646          * so there's no race between soft_offline_page() and memory_failure().
1647          */
1648         lock_page(page);
1649         wait_on_page_writeback(page);
1650         if (PageHWPoison(page)) {
1651                 unlock_page(page);
1652                 put_page(page);
1653                 pr_info("soft offline: %#lx page already poisoned\n", pfn);
1654                 return -EBUSY;
1655         }
1656         /*
1657          * Try to invalidate first. This should work for
1658          * non dirty unmapped page cache pages.
1659          */
1660         ret = invalidate_inode_page(page);
1661         unlock_page(page);
1662         /*
1663          * RED-PEN would be better to keep it isolated here, but we
1664          * would need to fix isolation locking first.
1665          */
1666         if (ret == 1) {
1667                 put_page(page);
1668                 pr_info("soft_offline: %#lx: invalidated\n", pfn);
1669                 SetPageHWPoison(page);
1670                 atomic_long_inc(&num_poisoned_pages);
1671                 return 0;
1672         }
1673
1674         /*
1675          * Simple invalidation didn't work.
1676          * Try to migrate to a new page instead. migrate.c
1677          * handles a large number of cases for us.
1678          */
1679         ret = isolate_lru_page(page);
1680         /*
1681          * Drop page reference which is came from get_any_page()
1682          * successful isolate_lru_page() already took another one.
1683          */
1684         put_page(page);
1685         if (!ret) {
1686                 LIST_HEAD(pagelist);
1687                 inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1688                                         page_is_file_cache(page));
1689                 list_add(&page->lru, &pagelist);
1690                 ret = migrate_pages(&pagelist, new_page, NULL, MPOL_MF_MOVE_ALL,
1691                                         MIGRATE_SYNC, MR_MEMORY_FAILURE);
1692                 if (ret) {
1693                         if (!list_empty(&pagelist)) {
1694                                 list_del(&page->lru);
1695                                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1696                                                 page_is_file_cache(page));
1697                                 putback_lru_page(page);
1698                         }
1699
1700                         pr_info("soft offline: %#lx: migration failed %d, type %lx\n",
1701                                 pfn, ret, page->flags);
1702                         if (ret > 0)
1703                                 ret = -EIO;
1704                 } else {
1705                         /*
1706                          * After page migration succeeds, the source page can
1707                          * be trapped in pagevec and actual freeing is delayed.
1708                          * Freeing code works differently based on PG_hwpoison,
1709                          * so there's a race. We need to make sure that the
1710                          * source page should be freed back to buddy before
1711                          * setting PG_hwpoison.
1712                          */
1713                         if (!is_free_buddy_page(page))
1714                                 drain_all_pages(page_zone(page));
1715                         SetPageHWPoison(page);
1716                         if (!is_free_buddy_page(page))
1717                                 pr_info("soft offline: %#lx: page leaked\n",
1718                                         pfn);
1719                         atomic_long_inc(&num_poisoned_pages);
1720                 }
1721         } else {
1722                 pr_info("soft offline: %#lx: isolation failed: %d, page count %d, type %lx\n",
1723                         pfn, ret, page_count(page), page->flags);
1724         }
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 /**
1729  * soft_offline_page - Soft offline a page.
1730  * @page: page to offline
1731  * @flags: flags. Same as memory_failure().
1732  *
1733  * Returns 0 on success, otherwise negated errno.
1734  *
1735  * Soft offline a page, by migration or invalidation,
1736  * without killing anything. This is for the case when
1737  * a page is not corrupted yet (so it's still valid to access),
1738  * but has had a number of corrected errors and is better taken
1739  * out.
1740  *
1741  * The actual policy on when to do that is maintained by
1742  * user space.
1743  *
1744  * This should never impact any application or cause data loss,
1745  * however it might take some time.
1746  *
1747  * This is not a 100% solution for all memory, but tries to be
1748  * ``good enough'' for the majority of memory.
1749  */
1750 int soft_offline_page(struct page *page, int flags)
1751 {
1752         int ret;
1753         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
1754         struct page *hpage = compound_head(page);
1755
1756         if (PageHWPoison(page)) {
1757                 pr_info("soft offline: %#lx page already poisoned\n", pfn);
1758                 return -EBUSY;
1759         }
1760         if (!PageHuge(page) && PageTransHuge(hpage)) {
1761                 if (PageAnon(hpage) && unlikely(split_huge_page(hpage))) {
1762                         pr_info("soft offline: %#lx: failed to split THP\n",
1763                                 pfn);
1764                         return -EBUSY;
1765                 }
1766         }
1767
1768         get_online_mems();
1769
1770         /*
1771          * Isolate the page, so that it doesn't get reallocated if it
1772          * was free. This flag should be kept set until the source page
1773          * is freed and PG_hwpoison on it is set.
1774          */
1775         if (get_pageblock_migratetype(page) != MIGRATE_ISOLATE)
1776                 set_migratetype_isolate(page, true);
1777
1778         ret = get_any_page(page, pfn, flags);
1779         put_online_mems();
1780         if (ret > 0) { /* for in-use pages */
1781                 if (PageHuge(page))
1782                         ret = soft_offline_huge_page(page, flags);
1783                 else
1784                         ret = __soft_offline_page(page, flags);
1785         } else if (ret == 0) { /* for free pages */
1786                 if (PageHuge(page)) {
1787                         set_page_hwpoison_huge_page(hpage);
1788                         if (!dequeue_hwpoisoned_huge_page(hpage))
1789                                 atomic_long_add(1 << compound_order(hpage),
1790                                         &num_poisoned_pages);
1791                 } else {
1792                         if (!TestSetPageHWPoison(page))
1793                                 atomic_long_inc(&num_poisoned_pages);
1794                 }
1795         }
1796         unset_migratetype_isolate(page, MIGRATE_MOVABLE);
1797         return ret;
1798 }