Quelle  mtd_nandecctest.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/random.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/mtd/nand-ecc-sw-hamming.h>

#include "mtd_test.h"

/*
 * Test the implementation for software ECC
 *
 * No actual MTD device is needed, So we don't need to warry about losing
 * important data by human error.
 *
 * This covers possible patterns of corruption which can be reliably corrected
 * or detected.
 */

#if IS_ENABLED(CONFIG_MTD_RAW_NAND)

struct nand_ecc_test {
 const char *name;
 void (*prepare)(void *, void *, void *, void *, const size_t);
 int (*verify)(void *, void *, void *, const size_t);
};

/*
 * The reason for this __change_bit_le() instead of __change_bit() is to inject
 * bit error properly within the region which is not a multiple of
 * sizeof(unsigned long) on big-endian systems
 */
#ifdef __LITTLE_ENDIAN
#define __change_bit_le(nr, addr) __change_bit(nr, addr)
#elif defined(__BIG_ENDIAN)
#define __change_bit_le(nr, addr) \
  __change_bit((nr) ^ ((BITS_PER_LONG - 1) & ~0x7), addr)
#else
#error "Unknown byte order"
#endif

static void single_bit_error_data(void *error_data, void *correct_data,
    size_t size)
{
 unsigned int offset = get_random_u32_below(size * BITS_PER_BYTE);

 memcpy(error_data, correct_data, size);
 __change_bit_le(offset, error_data);
}

static void double_bit_error_data(void *error_data, void *correct_data,
    size_t size)
{
 unsigned int offset[2];

 offset[0] = get_random_u32_below(size * BITS_PER_BYTE);
 do {
  offset[1] = get_random_u32_below(size * BITS_PER_BYTE);
 } while (offset[0] == offset[1]);

 memcpy(error_data, correct_data, size);

 __change_bit_le(offset[0], error_data);
 __change_bit_le(offset[1], error_data);
}

static unsigned int random_ecc_bit(size_t size)
{
 unsigned int offset = get_random_u32_below(3 * BITS_PER_BYTE);

 if (size == 256) {
  /*
 * Don't inject a bit error into the insignificant bits (16th
 * and 17th bit) in ECC code for 256 byte data block
 */
  while (offset == 16 || offset == 17)
   offset = get_random_u32_below(3 * BITS_PER_BYTE);
 }

 return offset;
}

static void single_bit_error_ecc(void *error_ecc, void *correct_ecc,
    size_t size)
{
 unsigned int offset = random_ecc_bit(size);

 memcpy(error_ecc, correct_ecc, 3);
 __change_bit_le(offset, error_ecc);
}

static void double_bit_error_ecc(void *error_ecc, void *correct_ecc,
    size_t size)
{
 unsigned int offset[2];

 offset[0] = random_ecc_bit(size);
 do {
  offset[1] = random_ecc_bit(size);
 } while (offset[0] == offset[1]);

 memcpy(error_ecc, correct_ecc, 3);
 __change_bit_le(offset[0], error_ecc);
 __change_bit_le(offset[1], error_ecc);
}

static void no_bit_error(void *error_data, void *error_ecc,
  void *correct_data, void *correct_ecc, const size_t size)
{
 memcpy(error_data, correct_data, size);
 memcpy(error_ecc, correct_ecc, 3);
}

static int no_bit_error_verify(void *error_data, void *error_ecc,
    void *correct_data, const size_t size)
{
 bool sm_order = IS_ENABLED(CONFIG_MTD_NAND_ECC_SW_HAMMING_SMC);
 unsigned char calc_ecc[3];
 int ret;

 ecc_sw_hamming_calculate(error_data, size, calc_ecc, sm_order);
 ret = ecc_sw_hamming_correct(error_data, error_ecc, calc_ecc, size,
         sm_order);
 if (ret == 0 && !memcmp(correct_data, error_data, size))
  return 0;

 return -EINVAL;
}

static void single_bit_error_in_data(void *error_data, void *error_ecc,
  void *correct_data, void *correct_ecc, const size_t size)
{
 single_bit_error_data(error_data, correct_data, size);
 memcpy(error_ecc, correct_ecc, 3);
}

static void single_bit_error_in_ecc(void *error_data, void *error_ecc,
  void *correct_data, void *correct_ecc, const size_t size)
{
 memcpy(error_data, correct_data, size);
 single_bit_error_ecc(error_ecc, correct_ecc, size);
}

static int single_bit_error_correct(void *error_data, void *error_ecc,
    void *correct_data, const size_t size)
{
 bool sm_order = IS_ENABLED(CONFIG_MTD_NAND_ECC_SW_HAMMING_SMC);
 unsigned char calc_ecc[3];
 int ret;

 ecc_sw_hamming_calculate(error_data, size, calc_ecc, sm_order);
 ret = ecc_sw_hamming_correct(error_data, error_ecc, calc_ecc, size,
         sm_order);
 if (ret == 1 && !memcmp(correct_data, error_data, size))
  return 0;

 return -EINVAL;
}

static void double_bit_error_in_data(void *error_data, void *error_ecc,
  void *correct_data, void *correct_ecc, const size_t size)
{
 double_bit_error_data(error_data, correct_data, size);
 memcpy(error_ecc, correct_ecc, 3);
}

static void single_bit_error_in_data_and_ecc(void *error_data, void *error_ecc,
  void *correct_data, void *correct_ecc, const size_t size)
{
 single_bit_error_data(error_data, correct_data, size);
 single_bit_error_ecc(error_ecc, correct_ecc, size);
}

static void double_bit_error_in_ecc(void *error_data, void *error_ecc,
  void *correct_data, void *correct_ecc, const size_t size)
{
 memcpy(error_data, correct_data, size);
 double_bit_error_ecc(error_ecc, correct_ecc, size);
}

static int double_bit_error_detect(void *error_data, void *error_ecc,
    void *correct_data, const size_t size)
{
 bool sm_order = IS_ENABLED(CONFIG_MTD_NAND_ECC_SW_HAMMING_SMC);
 unsigned char calc_ecc[3];
 int ret;

 ecc_sw_hamming_calculate(error_data, size, calc_ecc, sm_order);
 ret = ecc_sw_hamming_correct(error_data, error_ecc, calc_ecc, size,
         sm_order);

 return (ret == -EBADMSG) ? 0 : -EINVAL;
}

static const struct nand_ecc_test nand_ecc_test[] = {
 {
  .name = "no-bit-error",
  .prepare = no_bit_error,
  .verify = no_bit_error_verify,
 },
 {
  .name = "single-bit-error-in-data-correct",
  .prepare = single_bit_error_in_data,
  .verify = single_bit_error_correct,
 },
 {
  .name = "single-bit-error-in-ecc-correct",
  .prepare = single_bit_error_in_ecc,
  .verify = single_bit_error_correct,
 },
 {
  .name = "double-bit-error-in-data-detect",
  .prepare = double_bit_error_in_data,
  .verify = double_bit_error_detect,
 },
 {
  .name = "single-bit-error-in-data-and-ecc-detect",
  .prepare = single_bit_error_in_data_and_ecc,
  .verify = double_bit_error_detect,
 },
 {
  .name = "double-bit-error-in-ecc-detect",
  .prepare = double_bit_error_in_ecc,
  .verify = double_bit_error_detect,
 },
};

static void dump_data_ecc(void *error_data, void *error_ecc, void *correct_data,
   void *correct_ecc, const size_t size)
{
 pr_info("hexdump of error data:\n");
 print_hex_dump(KERN_INFO, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 4,
   error_data, size, false);
 print_hex_dump(KERN_INFO, "hexdump of error ecc: ",
   DUMP_PREFIX_NONE, 16, 1, error_ecc, 3, false);

 pr_info("hexdump of correct data:\n");
 print_hex_dump(KERN_INFO, "", DUMP_PREFIX_OFFSET, 16, 4,
   correct_data, size, false);
 print_hex_dump(KERN_INFO, "hexdump of correct ecc: ",
   DUMP_PREFIX_NONE, 16, 1, correct_ecc, 3, false);
}

static int nand_ecc_test_run(const size_t size)
{
 bool sm_order = IS_ENABLED(CONFIG_MTD_NAND_ECC_SW_HAMMING_SMC);
 int i;
 int err = 0;
 void *error_data;
 void *error_ecc;
 void *correct_data;
 void *correct_ecc;

 error_data = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 error_ecc = kmalloc(3, GFP_KERNEL);
 correct_data = kmalloc(size, GFP_KERNEL);
 correct_ecc = kmalloc(3, GFP_KERNEL);

 if (!error_data || !error_ecc || !correct_data || !correct_ecc) {
  err = -ENOMEM;
  goto error;
 }

 get_random_bytes(correct_data, size);
 ecc_sw_hamming_calculate(correct_data, size, correct_ecc, sm_order);
 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(nand_ecc_test); i++) {
  nand_ecc_test[i].prepare(error_data, error_ecc,
    correct_data, correct_ecc, size);
  err = nand_ecc_test[i].verify(error_data, error_ecc,
      correct_data, size);

  if (err) {
   pr_err("not ok - %s-%zd\n",
    nand_ecc_test[i].name, size);
   dump_data_ecc(error_data, error_ecc,
    correct_data, correct_ecc, size);
   break;
  }
  pr_info("ok - %s-%zd\n",
   nand_ecc_test[i].name, size);

  err = mtdtest_relax();
  if (err)
   break;
 }
error:
 kfree(error_data);
 kfree(error_ecc);
 kfree(correct_data);
 kfree(correct_ecc);

 return err;
}

#else

static int nand_ecc_test_run(const size_t size)
{
 return 0;
}

#endif

static int __init ecc_test_init(void)
{
 int err;

 err = nand_ecc_test_run(256);
 if (err)
  return err;

 return nand_ecc_test_run(512);
}

static void __exit ecc_test_exit(void)
{
}

module_init(ecc_test_init);
module_exit(ecc_test_exit);

MODULE_DESCRIPTION("NAND ECC function test module");
MODULE_AUTHOR("Akinobu Mita");
MODULE_LICENSE("GPL");