x86/xen: fix booting 32-bit pv guest
[linux-2.6-microblaze.git] / block / bfq-iosched.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Budget Fair Queueing (BFQ) I/O scheduler.
4  *
5  * Based on ideas and code from CFQ:
6  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
7  *
8  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
9  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
10  *
11  * Copyright (C) 2010 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
12  *                    Arianna Avanzini <avanzini@google.com>
13  *
14  * Copyright (C) 2017 Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
15  *
16  * BFQ is a proportional-share I/O scheduler, with some extra
17  * low-latency capabilities. BFQ also supports full hierarchical
18  * scheduling through cgroups. Next paragraphs provide an introduction
19  * on BFQ inner workings. Details on BFQ benefits, usage and
20  * limitations can be found in Documentation/block/bfq-iosched.rst.
21  *
22  * BFQ is a proportional-share storage-I/O scheduling algorithm based
23  * on the slice-by-slice service scheme of CFQ. But BFQ assigns
24  * budgets, measured in number of sectors, to processes instead of
25  * time slices. The device is not granted to the in-service process
26  * for a given time slice, but until it has exhausted its assigned
27  * budget. This change from the time to the service domain enables BFQ
28  * to distribute the device throughput among processes as desired,
29  * without any distortion due to throughput fluctuations, or to device
30  * internal queueing. BFQ uses an ad hoc internal scheduler, called
31  * B-WF2Q+, to schedule processes according to their budgets. More
32  * precisely, BFQ schedules queues associated with processes. Each
33  * process/queue is assigned a user-configurable weight, and B-WF2Q+
34  * guarantees that each queue receives a fraction of the throughput
35  * proportional to its weight. Thanks to the accurate policy of
36  * B-WF2Q+, BFQ can afford to assign high budgets to I/O-bound
37  * processes issuing sequential requests (to boost the throughput),
38  * and yet guarantee a low latency to interactive and soft real-time
39  * applications.
40  *
41  * In particular, to provide these low-latency guarantees, BFQ
42  * explicitly privileges the I/O of two classes of time-sensitive
43  * applications: interactive and soft real-time. In more detail, BFQ
44  * behaves this way if the low_latency parameter is set (default
45  * configuration). This feature enables BFQ to provide applications in
46  * these classes with a very low latency.
47  *
48  * To implement this feature, BFQ constantly tries to detect whether
49  * the I/O requests in a bfq_queue come from an interactive or a soft
50  * real-time application. For brevity, in these cases, the queue is
51  * said to be interactive or soft real-time. In both cases, BFQ
52  * privileges the service of the queue, over that of non-interactive
53  * and non-soft-real-time queues. This privileging is performed,
54  * mainly, by raising the weight of the queue. So, for brevity, we
55  * call just weight-raising periods the time periods during which a
56  * queue is privileged, because deemed interactive or soft real-time.
57  *
58  * The detection of soft real-time queues/applications is described in
59  * detail in the comments on the function
60  * bfq_bfqq_softrt_next_start. On the other hand, the detection of an
61  * interactive queue works as follows: a queue is deemed interactive
62  * if it is constantly non empty only for a limited time interval,
63  * after which it does become empty. The queue may be deemed
64  * interactive again (for a limited time), if it restarts being
65  * constantly non empty, provided that this happens only after the
66  * queue has remained empty for a given minimum idle time.
67  *
68  * By default, BFQ computes automatically the above maximum time
69  * interval, i.e., the time interval after which a constantly
70  * non-empty queue stops being deemed interactive. Since a queue is
71  * weight-raised while it is deemed interactive, this maximum time
72  * interval happens to coincide with the (maximum) duration of the
73  * weight-raising for interactive queues.
74  *
75  * Finally, BFQ also features additional heuristics for
76  * preserving both a low latency and a high throughput on NCQ-capable,
77  * rotational or flash-based devices, and to get the job done quickly
78  * for applications consisting in many I/O-bound processes.
79  *
80  * NOTE: if the main or only goal, with a given device, is to achieve
81  * the maximum-possible throughput at all times, then do switch off
82  * all low-latency heuristics for that device, by setting low_latency
83  * to 0.
84  *
85  * BFQ is described in [1], where also a reference to the initial,
86  * more theoretical paper on BFQ can be found. The interested reader
87  * can find in the latter paper full details on the main algorithm, as
88  * well as formulas of the guarantees and formal proofs of all the
89  * properties.  With respect to the version of BFQ presented in these
90  * papers, this implementation adds a few more heuristics, such as the
91  * ones that guarantee a low latency to interactive and soft real-time
92  * applications, and a hierarchical extension based on H-WF2Q+.
93  *
94  * B-WF2Q+ is based on WF2Q+, which is described in [2], together with
95  * H-WF2Q+, while the augmented tree used here to implement B-WF2Q+
96  * with O(log N) complexity derives from the one introduced with EEVDF
97  * in [3].
98  *
99  * [1] P. Valente, A. Avanzini, "Evolution of the BFQ Storage I/O
100  *     Scheduler", Proceedings of the First Workshop on Mobile System
101  *     Technologies (MST-2015), May 2015.
102  *     http://algogroup.unimore.it/people/paolo/disk_sched/mst-2015.pdf
103  *
104  * [2] Jon C.R. Bennett and H. Zhang, "Hierarchical Packet Fair Queueing
105  *     Algorithms", IEEE/ACM Transactions on Networking, 5(5):675-689,
106  *     Oct 1997.
107  *
108  * http://www.cs.cmu.edu/~hzhang/papers/TON-97-Oct.ps.gz
109  *
110  * [3] I. Stoica and H. Abdel-Wahab, "Earliest Eligible Virtual Deadline
111  *     First: A Flexible and Accurate Mechanism for Proportional Share
112  *     Resource Allocation", technical report.
113  *
114  * http://www.cs.berkeley.edu/~istoica/papers/eevdf-tr-95.pdf
115  */
116 #include <linux/module.h>
117 #include <linux/slab.h>
118 #include <linux/blkdev.h>
119 #include <linux/cgroup.h>
120 #include <linux/elevator.h>
121 #include <linux/ktime.h>
122 #include <linux/rbtree.h>
123 #include <linux/ioprio.h>
124 #include <linux/sbitmap.h>
125 #include <linux/delay.h>
126
127 #include "blk.h"
128 #include "blk-mq.h"
129 #include "blk-mq-tag.h"
130 #include "blk-mq-sched.h"
131 #include "bfq-iosched.h"
132 #include "blk-wbt.h"
133
134 #define BFQ_BFQQ_FNS(name)                                              \
135 void bfq_mark_bfqq_##name(struct bfq_queue *bfqq)                       \
136 {                                                                       \
137         __set_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);                        \
138 }                                                                       \
139 void bfq_clear_bfqq_##name(struct bfq_queue *bfqq)                      \
140 {                                                                       \
141         __clear_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);              \
142 }                                                                       \
143 int bfq_bfqq_##name(const struct bfq_queue *bfqq)                       \
144 {                                                                       \
145         return test_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);          \
146 }
147
148 BFQ_BFQQ_FNS(just_created);
149 BFQ_BFQQ_FNS(busy);
150 BFQ_BFQQ_FNS(wait_request);
151 BFQ_BFQQ_FNS(non_blocking_wait_rq);
152 BFQ_BFQQ_FNS(fifo_expire);
153 BFQ_BFQQ_FNS(has_short_ttime);
154 BFQ_BFQQ_FNS(sync);
155 BFQ_BFQQ_FNS(IO_bound);
156 BFQ_BFQQ_FNS(in_large_burst);
157 BFQ_BFQQ_FNS(coop);
158 BFQ_BFQQ_FNS(split_coop);
159 BFQ_BFQQ_FNS(softrt_update);
160 BFQ_BFQQ_FNS(has_waker);
161 #undef BFQ_BFQQ_FNS                                             \
162
163 /* Expiration time of sync (0) and async (1) requests, in ns. */
164 static const u64 bfq_fifo_expire[2] = { NSEC_PER_SEC / 4, NSEC_PER_SEC / 8 };
165
166 /* Maximum backwards seek (magic number lifted from CFQ), in KiB. */
167 static const int bfq_back_max = 16 * 1024;
168
169 /* Penalty of a backwards seek, in number of sectors. */
170 static const int bfq_back_penalty = 2;
171
172 /* Idling period duration, in ns. */
173 static u64 bfq_slice_idle = NSEC_PER_SEC / 125;
174
175 /* Minimum number of assigned budgets for which stats are safe to compute. */
176 static const int bfq_stats_min_budgets = 194;
177
178 /* Default maximum budget values, in sectors and number of requests. */
179 static const int bfq_default_max_budget = 16 * 1024;
180
181 /*
182  * When a sync request is dispatched, the queue that contains that
183  * request, and all the ancestor entities of that queue, are charged
184  * with the number of sectors of the request. In contrast, if the
185  * request is async, then the queue and its ancestor entities are
186  * charged with the number of sectors of the request, multiplied by
187  * the factor below. This throttles the bandwidth for async I/O,
188  * w.r.t. to sync I/O, and it is done to counter the tendency of async
189  * writes to steal I/O throughput to reads.
190  *
191  * The current value of this parameter is the result of a tuning with
192  * several hardware and software configurations. We tried to find the
193  * lowest value for which writes do not cause noticeable problems to
194  * reads. In fact, the lower this parameter, the stabler I/O control,
195  * in the following respect.  The lower this parameter is, the less
196  * the bandwidth enjoyed by a group decreases
197  * - when the group does writes, w.r.t. to when it does reads;
198  * - when other groups do reads, w.r.t. to when they do writes.
199  */
200 static const int bfq_async_charge_factor = 3;
201
202 /* Default timeout values, in jiffies, approximating CFQ defaults. */
203 const int bfq_timeout = HZ / 8;
204
205 /*
206  * Time limit for merging (see comments in bfq_setup_cooperator). Set
207  * to the slowest value that, in our tests, proved to be effective in
208  * removing false positives, while not causing true positives to miss
209  * queue merging.
210  *
211  * As can be deduced from the low time limit below, queue merging, if
212  * successful, happens at the very beginning of the I/O of the involved
213  * cooperating processes, as a consequence of the arrival of the very
214  * first requests from each cooperator.  After that, there is very
215  * little chance to find cooperators.
216  */
217 static const unsigned long bfq_merge_time_limit = HZ/10;
218
219 static struct kmem_cache *bfq_pool;
220
221 /* Below this threshold (in ns), we consider thinktime immediate. */
222 #define BFQ_MIN_TT              (2 * NSEC_PER_MSEC)
223
224 /* hw_tag detection: parallel requests threshold and min samples needed. */
225 #define BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD  3
226 #define BFQ_HW_QUEUE_SAMPLES    32
227
228 #define BFQQ_SEEK_THR           (sector_t)(8 * 100)
229 #define BFQQ_SECT_THR_NONROT    (sector_t)(2 * 32)
230 #define BFQ_RQ_SEEKY(bfqd, last_pos, rq) \
231         (get_sdist(last_pos, rq) >                      \
232          BFQQ_SEEK_THR &&                               \
233          (!blk_queue_nonrot(bfqd->queue) ||             \
234           blk_rq_sectors(rq) < BFQQ_SECT_THR_NONROT))
235 #define BFQQ_CLOSE_THR          (sector_t)(8 * 1024)
236 #define BFQQ_SEEKY(bfqq)        (hweight32(bfqq->seek_history) > 19)
237 /*
238  * Sync random I/O is likely to be confused with soft real-time I/O,
239  * because it is characterized by limited throughput and apparently
240  * isochronous arrival pattern. To avoid false positives, queues
241  * containing only random (seeky) I/O are prevented from being tagged
242  * as soft real-time.
243  */
244 #define BFQQ_TOTALLY_SEEKY(bfqq)        (bfqq->seek_history == -1)
245
246 /* Min number of samples required to perform peak-rate update */
247 #define BFQ_RATE_MIN_SAMPLES    32
248 /* Min observation time interval required to perform a peak-rate update (ns) */
249 #define BFQ_RATE_MIN_INTERVAL   (300*NSEC_PER_MSEC)
250 /* Target observation time interval for a peak-rate update (ns) */
251 #define BFQ_RATE_REF_INTERVAL   NSEC_PER_SEC
252
253 /*
254  * Shift used for peak-rate fixed precision calculations.
255  * With
256  * - the current shift: 16 positions
257  * - the current type used to store rate: u32
258  * - the current unit of measure for rate: [sectors/usec], or, more precisely,
259  *   [(sectors/usec) / 2^BFQ_RATE_SHIFT] to take into account the shift,
260  * the range of rates that can be stored is
261  * [1 / 2^BFQ_RATE_SHIFT, 2^(32 - BFQ_RATE_SHIFT)] sectors/usec =
262  * [1 / 2^16, 2^16] sectors/usec = [15e-6, 65536] sectors/usec =
263  * [15, 65G] sectors/sec
264  * Which, assuming a sector size of 512B, corresponds to a range of
265  * [7.5K, 33T] B/sec
266  */
267 #define BFQ_RATE_SHIFT          16
268
269 /*
270  * When configured for computing the duration of the weight-raising
271  * for interactive queues automatically (see the comments at the
272  * beginning of this file), BFQ does it using the following formula:
273  * duration = (ref_rate / r) * ref_wr_duration,
274  * where r is the peak rate of the device, and ref_rate and
275  * ref_wr_duration are two reference parameters.  In particular,
276  * ref_rate is the peak rate of the reference storage device (see
277  * below), and ref_wr_duration is about the maximum time needed, with
278  * BFQ and while reading two files in parallel, to load typical large
279  * applications on the reference device (see the comments on
280  * max_service_from_wr below, for more details on how ref_wr_duration
281  * is obtained).  In practice, the slower/faster the device at hand
282  * is, the more/less it takes to load applications with respect to the
283  * reference device.  Accordingly, the longer/shorter BFQ grants
284  * weight raising to interactive applications.
285  *
286  * BFQ uses two different reference pairs (ref_rate, ref_wr_duration),
287  * depending on whether the device is rotational or non-rotational.
288  *
289  * In the following definitions, ref_rate[0] and ref_wr_duration[0]
290  * are the reference values for a rotational device, whereas
291  * ref_rate[1] and ref_wr_duration[1] are the reference values for a
292  * non-rotational device. The reference rates are not the actual peak
293  * rates of the devices used as a reference, but slightly lower
294  * values. The reason for using slightly lower values is that the
295  * peak-rate estimator tends to yield slightly lower values than the
296  * actual peak rate (it can yield the actual peak rate only if there
297  * is only one process doing I/O, and the process does sequential
298  * I/O).
299  *
300  * The reference peak rates are measured in sectors/usec, left-shifted
301  * by BFQ_RATE_SHIFT.
302  */
303 static int ref_rate[2] = {14000, 33000};
304 /*
305  * To improve readability, a conversion function is used to initialize
306  * the following array, which entails that the array can be
307  * initialized only in a function.
308  */
309 static int ref_wr_duration[2];
310
311 /*
312  * BFQ uses the above-detailed, time-based weight-raising mechanism to
313  * privilege interactive tasks. This mechanism is vulnerable to the
314  * following false positives: I/O-bound applications that will go on
315  * doing I/O for much longer than the duration of weight
316  * raising. These applications have basically no benefit from being
317  * weight-raised at the beginning of their I/O. On the opposite end,
318  * while being weight-raised, these applications
319  * a) unjustly steal throughput to applications that may actually need
320  * low latency;
321  * b) make BFQ uselessly perform device idling; device idling results
322  * in loss of device throughput with most flash-based storage, and may
323  * increase latencies when used purposelessly.
324  *
325  * BFQ tries to reduce these problems, by adopting the following
326  * countermeasure. To introduce this countermeasure, we need first to
327  * finish explaining how the duration of weight-raising for
328  * interactive tasks is computed.
329  *
330  * For a bfq_queue deemed as interactive, the duration of weight
331  * raising is dynamically adjusted, as a function of the estimated
332  * peak rate of the device, so as to be equal to the time needed to
333  * execute the 'largest' interactive task we benchmarked so far. By
334  * largest task, we mean the task for which each involved process has
335  * to do more I/O than for any of the other tasks we benchmarked. This
336  * reference interactive task is the start-up of LibreOffice Writer,
337  * and in this task each process/bfq_queue needs to have at most ~110K
338  * sectors transferred.
339  *
340  * This last piece of information enables BFQ to reduce the actual
341  * duration of weight-raising for at least one class of I/O-bound
342  * applications: those doing sequential or quasi-sequential I/O. An
343  * example is file copy. In fact, once started, the main I/O-bound
344  * processes of these applications usually consume the above 110K
345  * sectors in much less time than the processes of an application that
346  * is starting, because these I/O-bound processes will greedily devote
347  * almost all their CPU cycles only to their target,
348  * throughput-friendly I/O operations. This is even more true if BFQ
349  * happens to be underestimating the device peak rate, and thus
350  * overestimating the duration of weight raising. But, according to
351  * our measurements, once transferred 110K sectors, these processes
352  * have no right to be weight-raised any longer.
353  *
354  * Basing on the last consideration, BFQ ends weight-raising for a
355  * bfq_queue if the latter happens to have received an amount of
356  * service at least equal to the following constant. The constant is
357  * set to slightly more than 110K, to have a minimum safety margin.
358  *
359  * This early ending of weight-raising reduces the amount of time
360  * during which interactive false positives cause the two problems
361  * described at the beginning of these comments.
362  */
363 static const unsigned long max_service_from_wr = 120000;
364
365 #define RQ_BIC(rq)              icq_to_bic((rq)->elv.priv[0])
366 #define RQ_BFQQ(rq)             ((rq)->elv.priv[1])
367
368 struct bfq_queue *bic_to_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync)
369 {
370         return bic->bfqq[is_sync];
371 }
372
373 void bic_set_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq, bool is_sync)
374 {
375         bic->bfqq[is_sync] = bfqq;
376 }
377
378 struct bfq_data *bic_to_bfqd(struct bfq_io_cq *bic)
379 {
380         return bic->icq.q->elevator->elevator_data;
381 }
382
383 /**
384  * icq_to_bic - convert iocontext queue structure to bfq_io_cq.
385  * @icq: the iocontext queue.
386  */
387 static struct bfq_io_cq *icq_to_bic(struct io_cq *icq)
388 {
389         /* bic->icq is the first member, %NULL will convert to %NULL */
390         return container_of(icq, struct bfq_io_cq, icq);
391 }
392
393 /**
394  * bfq_bic_lookup - search into @ioc a bic associated to @bfqd.
395  * @bfqd: the lookup key.
396  * @ioc: the io_context of the process doing I/O.
397  * @q: the request queue.
398  */
399 static struct bfq_io_cq *bfq_bic_lookup(struct bfq_data *bfqd,
400                                         struct io_context *ioc,
401                                         struct request_queue *q)
402 {
403         if (ioc) {
404                 unsigned long flags;
405                 struct bfq_io_cq *icq;
406
407                 spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
408                 icq = icq_to_bic(ioc_lookup_icq(ioc, q));
409                 spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
410
411                 return icq;
412         }
413
414         return NULL;
415 }
416
417 /*
418  * Scheduler run of queue, if there are requests pending and no one in the
419  * driver that will restart queueing.
420  */
421 void bfq_schedule_dispatch(struct bfq_data *bfqd)
422 {
423         if (bfqd->queued != 0) {
424                 bfq_log(bfqd, "schedule dispatch");
425                 blk_mq_run_hw_queues(bfqd->queue, true);
426         }
427 }
428
429 #define bfq_class_idle(bfqq)    ((bfqq)->ioprio_class == IOPRIO_CLASS_IDLE)
430
431 #define bfq_sample_valid(samples)       ((samples) > 80)
432
433 /*
434  * Lifted from AS - choose which of rq1 and rq2 that is best served now.
435  * We choose the request that is closer to the head right now.  Distance
436  * behind the head is penalized and only allowed to a certain extent.
437  */
438 static struct request *bfq_choose_req(struct bfq_data *bfqd,
439                                       struct request *rq1,
440                                       struct request *rq2,
441                                       sector_t last)
442 {
443         sector_t s1, s2, d1 = 0, d2 = 0;
444         unsigned long back_max;
445 #define BFQ_RQ1_WRAP    0x01 /* request 1 wraps */
446 #define BFQ_RQ2_WRAP    0x02 /* request 2 wraps */
447         unsigned int wrap = 0; /* bit mask: requests behind the disk head? */
448
449         if (!rq1 || rq1 == rq2)
450                 return rq2;
451         if (!rq2)
452                 return rq1;
453
454         if (rq_is_sync(rq1) && !rq_is_sync(rq2))
455                 return rq1;
456         else if (rq_is_sync(rq2) && !rq_is_sync(rq1))
457                 return rq2;
458         if ((rq1->cmd_flags & REQ_META) && !(rq2->cmd_flags & REQ_META))
459                 return rq1;
460         else if ((rq2->cmd_flags & REQ_META) && !(rq1->cmd_flags & REQ_META))
461                 return rq2;
462
463         s1 = blk_rq_pos(rq1);
464         s2 = blk_rq_pos(rq2);
465
466         /*
467          * By definition, 1KiB is 2 sectors.
468          */
469         back_max = bfqd->bfq_back_max * 2;
470
471         /*
472          * Strict one way elevator _except_ in the case where we allow
473          * short backward seeks which are biased as twice the cost of a
474          * similar forward seek.
475          */
476         if (s1 >= last)
477                 d1 = s1 - last;
478         else if (s1 + back_max >= last)
479                 d1 = (last - s1) * bfqd->bfq_back_penalty;
480         else
481                 wrap |= BFQ_RQ1_WRAP;
482
483         if (s2 >= last)
484                 d2 = s2 - last;
485         else if (s2 + back_max >= last)
486                 d2 = (last - s2) * bfqd->bfq_back_penalty;
487         else
488                 wrap |= BFQ_RQ2_WRAP;
489
490         /* Found required data */
491
492         /*
493          * By doing switch() on the bit mask "wrap" we avoid having to
494          * check two variables for all permutations: --> faster!
495          */
496         switch (wrap) {
497         case 0: /* common case for CFQ: rq1 and rq2 not wrapped */
498                 if (d1 < d2)
499                         return rq1;
500                 else if (d2 < d1)
501                         return rq2;
502
503                 if (s1 >= s2)
504                         return rq1;
505                 else
506                         return rq2;
507
508         case BFQ_RQ2_WRAP:
509                 return rq1;
510         case BFQ_RQ1_WRAP:
511                 return rq2;
512         case BFQ_RQ1_WRAP|BFQ_RQ2_WRAP: /* both rqs wrapped */
513         default:
514                 /*
515                  * Since both rqs are wrapped,
516                  * start with the one that's further behind head
517                  * (--> only *one* back seek required),
518                  * since back seek takes more time than forward.
519                  */
520                 if (s1 <= s2)
521                         return rq1;
522                 else
523                         return rq2;
524         }
525 }
526
527 /*
528  * Async I/O can easily starve sync I/O (both sync reads and sync
529  * writes), by consuming all tags. Similarly, storms of sync writes,
530  * such as those that sync(2) may trigger, can starve sync reads.
531  * Limit depths of async I/O and sync writes so as to counter both
532  * problems.
533  */
534 static void bfq_limit_depth(unsigned int op, struct blk_mq_alloc_data *data)
535 {
536         struct bfq_data *bfqd = data->q->elevator->elevator_data;
537
538         if (op_is_sync(op) && !op_is_write(op))
539                 return;
540
541         data->shallow_depth =
542                 bfqd->word_depths[!!bfqd->wr_busy_queues][op_is_sync(op)];
543
544         bfq_log(bfqd, "[%s] wr_busy %d sync %d depth %u",
545                         __func__, bfqd->wr_busy_queues, op_is_sync(op),
546                         data->shallow_depth);
547 }
548
549 static struct bfq_queue *
550 bfq_rq_pos_tree_lookup(struct bfq_data *bfqd, struct rb_root *root,
551                      sector_t sector, struct rb_node **ret_parent,
552                      struct rb_node ***rb_link)
553 {
554         struct rb_node **p, *parent;
555         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
556
557         parent = NULL;
558         p = &root->rb_node;
559         while (*p) {
560                 struct rb_node **n;
561
562                 parent = *p;
563                 bfqq = rb_entry(parent, struct bfq_queue, pos_node);
564
565                 /*
566                  * Sort strictly based on sector. Smallest to the left,
567                  * largest to the right.
568                  */
569                 if (sector > blk_rq_pos(bfqq->next_rq))
570                         n = &(*p)->rb_right;
571                 else if (sector < blk_rq_pos(bfqq->next_rq))
572                         n = &(*p)->rb_left;
573                 else
574                         break;
575                 p = n;
576                 bfqq = NULL;
577         }
578
579         *ret_parent = parent;
580         if (rb_link)
581                 *rb_link = p;
582
583         bfq_log(bfqd, "rq_pos_tree_lookup %llu: returning %d",
584                 (unsigned long long)sector,
585                 bfqq ? bfqq->pid : 0);
586
587         return bfqq;
588 }
589
590 static bool bfq_too_late_for_merging(struct bfq_queue *bfqq)
591 {
592         return bfqq->service_from_backlogged > 0 &&
593                 time_is_before_jiffies(bfqq->first_IO_time +
594                                        bfq_merge_time_limit);
595 }
596
597 /*
598  * The following function is not marked as __cold because it is
599  * actually cold, but for the same performance goal described in the
600  * comments on the likely() at the beginning of
601  * bfq_setup_cooperator(). Unexpectedly, to reach an even lower
602  * execution time for the case where this function is not invoked, we
603  * had to add an unlikely() in each involved if().
604  */
605 void __cold
606 bfq_pos_tree_add_move(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
607 {
608         struct rb_node **p, *parent;
609         struct bfq_queue *__bfqq;
610
611         if (bfqq->pos_root) {
612                 rb_erase(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
613                 bfqq->pos_root = NULL;
614         }
615
616         /* oom_bfqq does not participate in queue merging */
617         if (bfqq == &bfqd->oom_bfqq)
618                 return;
619
620         /*
621          * bfqq cannot be merged any longer (see comments in
622          * bfq_setup_cooperator): no point in adding bfqq into the
623          * position tree.
624          */
625         if (bfq_too_late_for_merging(bfqq))
626                 return;
627
628         if (bfq_class_idle(bfqq))
629                 return;
630         if (!bfqq->next_rq)
631                 return;
632
633         bfqq->pos_root = &bfq_bfqq_to_bfqg(bfqq)->rq_pos_tree;
634         __bfqq = bfq_rq_pos_tree_lookup(bfqd, bfqq->pos_root,
635                         blk_rq_pos(bfqq->next_rq), &parent, &p);
636         if (!__bfqq) {
637                 rb_link_node(&bfqq->pos_node, parent, p);
638                 rb_insert_color(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
639         } else
640                 bfqq->pos_root = NULL;
641 }
642
643 /*
644  * The following function returns false either if every active queue
645  * must receive the same share of the throughput (symmetric scenario),
646  * or, as a special case, if bfqq must receive a share of the
647  * throughput lower than or equal to the share that every other active
648  * queue must receive.  If bfqq does sync I/O, then these are the only
649  * two cases where bfqq happens to be guaranteed its share of the
650  * throughput even if I/O dispatching is not plugged when bfqq remains
651  * temporarily empty (for more details, see the comments in the
652  * function bfq_better_to_idle()). For this reason, the return value
653  * of this function is used to check whether I/O-dispatch plugging can
654  * be avoided.
655  *
656  * The above first case (symmetric scenario) occurs when:
657  * 1) all active queues have the same weight,
658  * 2) all active queues belong to the same I/O-priority class,
659  * 3) all active groups at the same level in the groups tree have the same
660  *    weight,
661  * 4) all active groups at the same level in the groups tree have the same
662  *    number of children.
663  *
664  * Unfortunately, keeping the necessary state for evaluating exactly
665  * the last two symmetry sub-conditions above would be quite complex
666  * and time consuming. Therefore this function evaluates, instead,
667  * only the following stronger three sub-conditions, for which it is
668  * much easier to maintain the needed state:
669  * 1) all active queues have the same weight,
670  * 2) all active queues belong to the same I/O-priority class,
671  * 3) there are no active groups.
672  * In particular, the last condition is always true if hierarchical
673  * support or the cgroups interface are not enabled, thus no state
674  * needs to be maintained in this case.
675  */
676 static bool bfq_asymmetric_scenario(struct bfq_data *bfqd,
677                                    struct bfq_queue *bfqq)
678 {
679         bool smallest_weight = bfqq &&
680                 bfqq->weight_counter &&
681                 bfqq->weight_counter ==
682                 container_of(
683                         rb_first_cached(&bfqd->queue_weights_tree),
684                         struct bfq_weight_counter,
685                         weights_node);
686
687         /*
688          * For queue weights to differ, queue_weights_tree must contain
689          * at least two nodes.
690          */
691         bool varied_queue_weights = !smallest_weight &&
692                 !RB_EMPTY_ROOT(&bfqd->queue_weights_tree.rb_root) &&
693                 (bfqd->queue_weights_tree.rb_root.rb_node->rb_left ||
694                  bfqd->queue_weights_tree.rb_root.rb_node->rb_right);
695
696         bool multiple_classes_busy =
697                 (bfqd->busy_queues[0] && bfqd->busy_queues[1]) ||
698                 (bfqd->busy_queues[0] && bfqd->busy_queues[2]) ||
699                 (bfqd->busy_queues[1] && bfqd->busy_queues[2]);
700
701         return varied_queue_weights || multiple_classes_busy
702 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
703                || bfqd->num_groups_with_pending_reqs > 0
704 #endif
705                 ;
706 }
707
708 /*
709  * If the weight-counter tree passed as input contains no counter for
710  * the weight of the input queue, then add that counter; otherwise just
711  * increment the existing counter.
712  *
713  * Note that weight-counter trees contain few nodes in mostly symmetric
714  * scenarios. For example, if all queues have the same weight, then the
715  * weight-counter tree for the queues may contain at most one node.
716  * This holds even if low_latency is on, because weight-raised queues
717  * are not inserted in the tree.
718  * In most scenarios, the rate at which nodes are created/destroyed
719  * should be low too.
720  */
721 void bfq_weights_tree_add(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
722                           struct rb_root_cached *root)
723 {
724         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
725         struct rb_node **new = &(root->rb_root.rb_node), *parent = NULL;
726         bool leftmost = true;
727
728         /*
729          * Do not insert if the queue is already associated with a
730          * counter, which happens if:
731          *   1) a request arrival has caused the queue to become both
732          *      non-weight-raised, and hence change its weight, and
733          *      backlogged; in this respect, each of the two events
734          *      causes an invocation of this function,
735          *   2) this is the invocation of this function caused by the
736          *      second event. This second invocation is actually useless,
737          *      and we handle this fact by exiting immediately. More
738          *      efficient or clearer solutions might possibly be adopted.
739          */
740         if (bfqq->weight_counter)
741                 return;
742
743         while (*new) {
744                 struct bfq_weight_counter *__counter = container_of(*new,
745                                                 struct bfq_weight_counter,
746                                                 weights_node);
747                 parent = *new;
748
749                 if (entity->weight == __counter->weight) {
750                         bfqq->weight_counter = __counter;
751                         goto inc_counter;
752                 }
753                 if (entity->weight < __counter->weight)
754                         new = &((*new)->rb_left);
755                 else {
756                         new = &((*new)->rb_right);
757                         leftmost = false;
758                 }
759         }
760
761         bfqq->weight_counter = kzalloc(sizeof(struct bfq_weight_counter),
762                                        GFP_ATOMIC);
763
764         /*
765          * In the unlucky event of an allocation failure, we just
766          * exit. This will cause the weight of queue to not be
767          * considered in bfq_asymmetric_scenario, which, in its turn,
768          * causes the scenario to be deemed wrongly symmetric in case
769          * bfqq's weight would have been the only weight making the
770          * scenario asymmetric.  On the bright side, no unbalance will
771          * however occur when bfqq becomes inactive again (the
772          * invocation of this function is triggered by an activation
773          * of queue).  In fact, bfq_weights_tree_remove does nothing
774          * if !bfqq->weight_counter.
775          */
776         if (unlikely(!bfqq->weight_counter))
777                 return;
778
779         bfqq->weight_counter->weight = entity->weight;
780         rb_link_node(&bfqq->weight_counter->weights_node, parent, new);
781         rb_insert_color_cached(&bfqq->weight_counter->weights_node, root,
782                                 leftmost);
783
784 inc_counter:
785         bfqq->weight_counter->num_active++;
786         bfqq->ref++;
787 }
788
789 /*
790  * Decrement the weight counter associated with the queue, and, if the
791  * counter reaches 0, remove the counter from the tree.
792  * See the comments to the function bfq_weights_tree_add() for considerations
793  * about overhead.
794  */
795 void __bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
796                                struct bfq_queue *bfqq,
797                                struct rb_root_cached *root)
798 {
799         if (!bfqq->weight_counter)
800                 return;
801
802         bfqq->weight_counter->num_active--;
803         if (bfqq->weight_counter->num_active > 0)
804                 goto reset_entity_pointer;
805
806         rb_erase_cached(&bfqq->weight_counter->weights_node, root);
807         kfree(bfqq->weight_counter);
808
809 reset_entity_pointer:
810         bfqq->weight_counter = NULL;
811         bfq_put_queue(bfqq);
812 }
813
814 /*
815  * Invoke __bfq_weights_tree_remove on bfqq and decrement the number
816  * of active groups for each queue's inactive parent entity.
817  */
818 void bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
819                              struct bfq_queue *bfqq)
820 {
821         struct bfq_entity *entity = bfqq->entity.parent;
822
823         for_each_entity(entity) {
824                 struct bfq_sched_data *sd = entity->my_sched_data;
825
826                 if (sd->next_in_service || sd->in_service_entity) {
827                         /*
828                          * entity is still active, because either
829                          * next_in_service or in_service_entity is not
830                          * NULL (see the comments on the definition of
831                          * next_in_service for details on why
832                          * in_service_entity must be checked too).
833                          *
834                          * As a consequence, its parent entities are
835                          * active as well, and thus this loop must
836                          * stop here.
837                          */
838                         break;
839                 }
840
841                 /*
842                  * The decrement of num_groups_with_pending_reqs is
843                  * not performed immediately upon the deactivation of
844                  * entity, but it is delayed to when it also happens
845                  * that the first leaf descendant bfqq of entity gets
846                  * all its pending requests completed. The following
847                  * instructions perform this delayed decrement, if
848                  * needed. See the comments on
849                  * num_groups_with_pending_reqs for details.
850                  */
851                 if (entity->in_groups_with_pending_reqs) {
852                         entity->in_groups_with_pending_reqs = false;
853                         bfqd->num_groups_with_pending_reqs--;
854                 }
855         }
856
857         /*
858          * Next function is invoked last, because it causes bfqq to be
859          * freed if the following holds: bfqq is not in service and
860          * has no dispatched request. DO NOT use bfqq after the next
861          * function invocation.
862          */
863         __bfq_weights_tree_remove(bfqd, bfqq,
864                                   &bfqd->queue_weights_tree);
865 }
866
867 /*
868  * Return expired entry, or NULL to just start from scratch in rbtree.
869  */
870 static struct request *bfq_check_fifo(struct bfq_queue *bfqq,
871                                       struct request *last)
872 {
873         struct request *rq;
874
875         if (bfq_bfqq_fifo_expire(bfqq))
876                 return NULL;
877
878         bfq_mark_bfqq_fifo_expire(bfqq);
879
880         rq = rq_entry_fifo(bfqq->fifo.next);
881
882         if (rq == last || ktime_get_ns() < rq->fifo_time)
883                 return NULL;
884
885         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "check_fifo: returned %p", rq);
886         return rq;
887 }
888
889 static struct request *bfq_find_next_rq(struct bfq_data *bfqd,
890                                         struct bfq_queue *bfqq,
891                                         struct request *last)
892 {
893         struct rb_node *rbnext = rb_next(&last->rb_node);
894         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&last->rb_node);
895         struct request *next, *prev = NULL;
896
897         /* Follow expired path, else get first next available. */
898         next = bfq_check_fifo(bfqq, last);
899         if (next)
900                 return next;
901
902         if (rbprev)
903                 prev = rb_entry_rq(rbprev);
904
905         if (rbnext)
906                 next = rb_entry_rq(rbnext);
907         else {
908                 rbnext = rb_first(&bfqq->sort_list);
909                 if (rbnext && rbnext != &last->rb_node)
910                         next = rb_entry_rq(rbnext);
911         }
912
913         return bfq_choose_req(bfqd, next, prev, blk_rq_pos(last));
914 }
915
916 /* see the definition of bfq_async_charge_factor for details */
917 static unsigned long bfq_serv_to_charge(struct request *rq,
918                                         struct bfq_queue *bfqq)
919 {
920         if (bfq_bfqq_sync(bfqq) || bfqq->wr_coeff > 1 ||
921             bfq_asymmetric_scenario(bfqq->bfqd, bfqq))
922                 return blk_rq_sectors(rq);
923
924         return blk_rq_sectors(rq) * bfq_async_charge_factor;
925 }
926
927 /**
928  * bfq_updated_next_req - update the queue after a new next_rq selection.
929  * @bfqd: the device data the queue belongs to.
930  * @bfqq: the queue to update.
931  *
932  * If the first request of a queue changes we make sure that the queue
933  * has enough budget to serve at least its first request (if the
934  * request has grown).  We do this because if the queue has not enough
935  * budget for its first request, it has to go through two dispatch
936  * rounds to actually get it dispatched.
937  */
938 static void bfq_updated_next_req(struct bfq_data *bfqd,
939                                  struct bfq_queue *bfqq)
940 {
941         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
942         struct request *next_rq = bfqq->next_rq;
943         unsigned long new_budget;
944
945         if (!next_rq)
946                 return;
947
948         if (bfqq == bfqd->in_service_queue)
949                 /*
950                  * In order not to break guarantees, budgets cannot be
951                  * changed after an entity has been selected.
952                  */
953                 return;
954
955         new_budget = max_t(unsigned long,
956                            max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
957                                  bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq)),
958                            entity->service);
959         if (entity->budget != new_budget) {
960                 entity->budget = new_budget;
961                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "updated next rq: new budget %lu",
962                                          new_budget);
963                 bfq_requeue_bfqq(bfqd, bfqq, false);
964         }
965 }
966
967 static unsigned int bfq_wr_duration(struct bfq_data *bfqd)
968 {
969         u64 dur;
970
971         if (bfqd->bfq_wr_max_time > 0)
972                 return bfqd->bfq_wr_max_time;
973
974         dur = bfqd->rate_dur_prod;
975         do_div(dur, bfqd->peak_rate);
976
977         /*
978          * Limit duration between 3 and 25 seconds. The upper limit
979          * has been conservatively set after the following worst case:
980          * on a QEMU/KVM virtual machine
981          * - running in a slow PC
982          * - with a virtual disk stacked on a slow low-end 5400rpm HDD
983          * - serving a heavy I/O workload, such as the sequential reading
984          *   of several files
985          * mplayer took 23 seconds to start, if constantly weight-raised.
986          *
987          * As for higher values than that accommodating the above bad
988          * scenario, tests show that higher values would often yield
989          * the opposite of the desired result, i.e., would worsen
990          * responsiveness by allowing non-interactive applications to
991          * preserve weight raising for too long.
992          *
993          * On the other end, lower values than 3 seconds make it
994          * difficult for most interactive tasks to complete their jobs
995          * before weight-raising finishes.
996          */
997         return clamp_val(dur, msecs_to_jiffies(3000), msecs_to_jiffies(25000));
998 }
999
1000 /* switch back from soft real-time to interactive weight raising */
1001 static void switch_back_to_interactive_wr(struct bfq_queue *bfqq,
1002                                           struct bfq_data *bfqd)
1003 {
1004         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1005         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1006         bfqq->last_wr_start_finish = bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
1007 }
1008
1009 static void
1010 bfq_bfqq_resume_state(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_data *bfqd,
1011                       struct bfq_io_cq *bic, bool bfq_already_existing)
1012 {
1013         unsigned int old_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
1014         bool busy = bfq_already_existing && bfq_bfqq_busy(bfqq);
1015
1016         if (bic->saved_has_short_ttime)
1017                 bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
1018         else
1019                 bfq_clear_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
1020
1021         if (bic->saved_IO_bound)
1022                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
1023         else
1024                 bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
1025
1026         bfqq->entity.new_weight = bic->saved_weight;
1027         bfqq->ttime = bic->saved_ttime;
1028         bfqq->wr_coeff = bic->saved_wr_coeff;
1029         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt = bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt;
1030         bfqq->last_wr_start_finish = bic->saved_last_wr_start_finish;
1031         bfqq->wr_cur_max_time = bic->saved_wr_cur_max_time;
1032
1033         if (bfqq->wr_coeff > 1 && (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) ||
1034             time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish +
1035                                    bfqq->wr_cur_max_time))) {
1036                 if (bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
1037                     !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) &&
1038                     time_is_after_eq_jiffies(bfqq->wr_start_at_switch_to_srt +
1039                                              bfq_wr_duration(bfqd))) {
1040                         switch_back_to_interactive_wr(bfqq, bfqd);
1041                 } else {
1042                         bfqq->wr_coeff = 1;
1043                         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
1044                                      "resume state: switching off wr");
1045                 }
1046         }
1047
1048         /* make sure weight will be updated, however we got here */
1049         bfqq->entity.prio_changed = 1;
1050
1051         if (likely(!busy))
1052                 return;
1053
1054         if (old_wr_coeff == 1 && bfqq->wr_coeff > 1)
1055                 bfqd->wr_busy_queues++;
1056         else if (old_wr_coeff > 1 && bfqq->wr_coeff == 1)
1057                 bfqd->wr_busy_queues--;
1058 }
1059
1060 static int bfqq_process_refs(struct bfq_queue *bfqq)
1061 {
1062         return bfqq->ref - bfqq->allocated - bfqq->entity.on_st_or_in_serv -
1063                 (bfqq->weight_counter != NULL);
1064 }
1065
1066 /* Empty burst list and add just bfqq (see comments on bfq_handle_burst) */
1067 static void bfq_reset_burst_list(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1068 {
1069         struct bfq_queue *item;
1070         struct hlist_node *n;
1071
1072         hlist_for_each_entry_safe(item, n, &bfqd->burst_list, burst_list_node)
1073                 hlist_del_init(&item->burst_list_node);
1074
1075         /*
1076          * Start the creation of a new burst list only if there is no
1077          * active queue. See comments on the conditional invocation of
1078          * bfq_handle_burst().
1079          */
1080         if (bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 0) {
1081                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node, &bfqd->burst_list);
1082                 bfqd->burst_size = 1;
1083         } else
1084                 bfqd->burst_size = 0;
1085
1086         bfqd->burst_parent_entity = bfqq->entity.parent;
1087 }
1088
1089 /* Add bfqq to the list of queues in current burst (see bfq_handle_burst) */
1090 static void bfq_add_to_burst(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1091 {
1092         /* Increment burst size to take into account also bfqq */
1093         bfqd->burst_size++;
1094
1095         if (bfqd->burst_size == bfqd->bfq_large_burst_thresh) {
1096                 struct bfq_queue *pos, *bfqq_item;
1097                 struct hlist_node *n;
1098
1099                 /*
1100                  * Enough queues have been activated shortly after each
1101                  * other to consider this burst as large.
1102                  */
1103                 bfqd->large_burst = true;
1104
1105                 /*
1106                  * We can now mark all queues in the burst list as
1107                  * belonging to a large burst.
1108                  */
1109                 hlist_for_each_entry(bfqq_item, &bfqd->burst_list,
1110                                      burst_list_node)
1111                         bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq_item);
1112                 bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1113
1114                 /*
1115                  * From now on, and until the current burst finishes, any
1116                  * new queue being activated shortly after the last queue
1117                  * was inserted in the burst can be immediately marked as
1118                  * belonging to a large burst. So the burst list is not
1119                  * needed any more. Remove it.
1120                  */
1121                 hlist_for_each_entry_safe(pos, n, &bfqd->burst_list,
1122                                           burst_list_node)
1123                         hlist_del_init(&pos->burst_list_node);
1124         } else /*
1125                 * Burst not yet large: add bfqq to the burst list. Do
1126                 * not increment the ref counter for bfqq, because bfqq
1127                 * is removed from the burst list before freeing bfqq
1128                 * in put_queue.
1129                 */
1130                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node, &bfqd->burst_list);
1131 }
1132
1133 /*
1134  * If many queues belonging to the same group happen to be created
1135  * shortly after each other, then the processes associated with these
1136  * queues have typically a common goal. In particular, bursts of queue
1137  * creations are usually caused by services or applications that spawn
1138  * many parallel threads/processes. Examples are systemd during boot,
1139  * or git grep. To help these processes get their job done as soon as
1140  * possible, it is usually better to not grant either weight-raising
1141  * or device idling to their queues, unless these queues must be
1142  * protected from the I/O flowing through other active queues.
1143  *
1144  * In this comment we describe, firstly, the reasons why this fact
1145  * holds, and, secondly, the next function, which implements the main
1146  * steps needed to properly mark these queues so that they can then be
1147  * treated in a different way.
1148  *
1149  * The above services or applications benefit mostly from a high
1150  * throughput: the quicker the requests of the activated queues are
1151  * cumulatively served, the sooner the target job of these queues gets
1152  * completed. As a consequence, weight-raising any of these queues,
1153  * which also implies idling the device for it, is almost always
1154  * counterproductive, unless there are other active queues to isolate
1155  * these new queues from. If there no other active queues, then
1156  * weight-raising these new queues just lowers throughput in most
1157  * cases.
1158  *
1159  * On the other hand, a burst of queue creations may be caused also by
1160  * the start of an application that does not consist of a lot of
1161  * parallel I/O-bound threads. In fact, with a complex application,
1162  * several short processes may need to be executed to start-up the
1163  * application. In this respect, to start an application as quickly as
1164  * possible, the best thing to do is in any case to privilege the I/O
1165  * related to the application with respect to all other
1166  * I/O. Therefore, the best strategy to start as quickly as possible
1167  * an application that causes a burst of queue creations is to
1168  * weight-raise all the queues created during the burst. This is the
1169  * exact opposite of the best strategy for the other type of bursts.
1170  *
1171  * In the end, to take the best action for each of the two cases, the
1172  * two types of bursts need to be distinguished. Fortunately, this
1173  * seems relatively easy, by looking at the sizes of the bursts. In
1174  * particular, we found a threshold such that only bursts with a
1175  * larger size than that threshold are apparently caused by
1176  * services or commands such as systemd or git grep. For brevity,
1177  * hereafter we call just 'large' these bursts. BFQ *does not*
1178  * weight-raise queues whose creation occurs in a large burst. In
1179  * addition, for each of these queues BFQ performs or does not perform
1180  * idling depending on which choice boosts the throughput more. The
1181  * exact choice depends on the device and request pattern at
1182  * hand.
1183  *
1184  * Unfortunately, false positives may occur while an interactive task
1185  * is starting (e.g., an application is being started). The
1186  * consequence is that the queues associated with the task do not
1187  * enjoy weight raising as expected. Fortunately these false positives
1188  * are very rare. They typically occur if some service happens to
1189  * start doing I/O exactly when the interactive task starts.
1190  *
1191  * Turning back to the next function, it is invoked only if there are
1192  * no active queues (apart from active queues that would belong to the
1193  * same, possible burst bfqq would belong to), and it implements all
1194  * the steps needed to detect the occurrence of a large burst and to
1195  * properly mark all the queues belonging to it (so that they can then
1196  * be treated in a different way). This goal is achieved by
1197  * maintaining a "burst list" that holds, temporarily, the queues that
1198  * belong to the burst in progress. The list is then used to mark
1199  * these queues as belonging to a large burst if the burst does become
1200  * large. The main steps are the following.
1201  *
1202  * . when the very first queue is created, the queue is inserted into the
1203  *   list (as it could be the first queue in a possible burst)
1204  *
1205  * . if the current burst has not yet become large, and a queue Q that does
1206  *   not yet belong to the burst is activated shortly after the last time
1207  *   at which a new queue entered the burst list, then the function appends
1208  *   Q to the burst list
1209  *
1210  * . if, as a consequence of the previous step, the burst size reaches
1211  *   the large-burst threshold, then
1212  *
1213  *     . all the queues in the burst list are marked as belonging to a
1214  *       large burst
1215  *
1216  *     . the burst list is deleted; in fact, the burst list already served
1217  *       its purpose (keeping temporarily track of the queues in a burst,
1218  *       so as to be able to mark them as belonging to a large burst in the
1219  *       previous sub-step), and now is not needed any more
1220  *
1221  *     . the device enters a large-burst mode
1222  *
1223  * . if a queue Q that does not belong to the burst is created while
1224  *   the device is in large-burst mode and shortly after the last time
1225  *   at which a queue either entered the burst list or was marked as
1226  *   belonging to the current large burst, then Q is immediately marked
1227  *   as belonging to a large burst.
1228  *
1229  * . if a queue Q that does not belong to the burst is created a while
1230  *   later, i.e., not shortly after, than the last time at which a queue
1231  *   either entered the burst list or was marked as belonging to the
1232  *   current large burst, then the current burst is deemed as finished and:
1233  *
1234  *        . the large-burst mode is reset if set
1235  *
1236  *        . the burst list is emptied
1237  *
1238  *        . Q is inserted in the burst list, as Q may be the first queue
1239  *          in a possible new burst (then the burst list contains just Q
1240  *          after this step).
1241  */
1242 static void bfq_handle_burst(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1243 {
1244         /*
1245          * If bfqq is already in the burst list or is part of a large
1246          * burst, or finally has just been split, then there is
1247          * nothing else to do.
1248          */
1249         if (!hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node) ||
1250             bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) ||
1251             time_is_after_eq_jiffies(bfqq->split_time +
1252                                      msecs_to_jiffies(10)))
1253                 return;
1254
1255         /*
1256          * If bfqq's creation happens late enough, or bfqq belongs to
1257          * a different group than the burst group, then the current
1258          * burst is finished, and related data structures must be
1259          * reset.
1260          *
1261          * In this respect, consider the special case where bfqq is
1262          * the very first queue created after BFQ is selected for this
1263          * device. In this case, last_ins_in_burst and
1264          * burst_parent_entity are not yet significant when we get
1265          * here. But it is easy to verify that, whether or not the
1266          * following condition is true, bfqq will end up being
1267          * inserted into the burst list. In particular the list will
1268          * happen to contain only bfqq. And this is exactly what has
1269          * to happen, as bfqq may be the first queue of the first
1270          * burst.
1271          */
1272         if (time_is_before_jiffies(bfqd->last_ins_in_burst +
1273             bfqd->bfq_burst_interval) ||
1274             bfqq->entity.parent != bfqd->burst_parent_entity) {
1275                 bfqd->large_burst = false;
1276                 bfq_reset_burst_list(bfqd, bfqq);
1277                 goto end;
1278         }
1279
1280         /*
1281          * If we get here, then bfqq is being activated shortly after the
1282          * last queue. So, if the current burst is also large, we can mark
1283          * bfqq as belonging to this large burst immediately.
1284          */
1285         if (bfqd->large_burst) {
1286                 bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1287                 goto end;
1288         }
1289
1290         /*
1291          * If we get here, then a large-burst state has not yet been
1292          * reached, but bfqq is being activated shortly after the last
1293          * queue. Then we add bfqq to the burst.
1294          */
1295         bfq_add_to_burst(bfqd, bfqq);
1296 end:
1297         /*
1298          * At this point, bfqq either has been added to the current
1299          * burst or has caused the current burst to terminate and a
1300          * possible new burst to start. In particular, in the second
1301          * case, bfqq has become the first queue in the possible new
1302          * burst.  In both cases last_ins_in_burst needs to be moved
1303          * forward.
1304          */
1305         bfqd->last_ins_in_burst = jiffies;
1306 }
1307
1308 static int bfq_bfqq_budget_left(struct bfq_queue *bfqq)
1309 {
1310         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1311
1312         return entity->budget - entity->service;
1313 }
1314
1315 /*
1316  * If enough samples have been computed, return the current max budget
1317  * stored in bfqd, which is dynamically updated according to the
1318  * estimated disk peak rate; otherwise return the default max budget
1319  */
1320 static int bfq_max_budget(struct bfq_data *bfqd)
1321 {
1322         if (bfqd->budgets_assigned < bfq_stats_min_budgets)
1323                 return bfq_default_max_budget;
1324         else
1325                 return bfqd->bfq_max_budget;
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Return min budget, which is a fraction of the current or default
1330  * max budget (trying with 1/32)
1331  */
1332 static int bfq_min_budget(struct bfq_data *bfqd)
1333 {
1334         if (bfqd->budgets_assigned < bfq_stats_min_budgets)
1335                 return bfq_default_max_budget / 32;
1336         else
1337                 return bfqd->bfq_max_budget / 32;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * The next function, invoked after the input queue bfqq switches from
1342  * idle to busy, updates the budget of bfqq. The function also tells
1343  * whether the in-service queue should be expired, by returning
1344  * true. The purpose of expiring the in-service queue is to give bfqq
1345  * the chance to possibly preempt the in-service queue, and the reason
1346  * for preempting the in-service queue is to achieve one of the two
1347  * goals below.
1348  *
1349  * 1. Guarantee to bfqq its reserved bandwidth even if bfqq has
1350  * expired because it has remained idle. In particular, bfqq may have
1351  * expired for one of the following two reasons:
1352  *
1353  * - BFQQE_NO_MORE_REQUESTS bfqq did not enjoy any device idling
1354  *   and did not make it to issue a new request before its last
1355  *   request was served;
1356  *
1357  * - BFQQE_TOO_IDLE bfqq did enjoy device idling, but did not issue
1358  *   a new request before the expiration of the idling-time.
1359  *
1360  * Even if bfqq has expired for one of the above reasons, the process
1361  * associated with the queue may be however issuing requests greedily,
1362  * and thus be sensitive to the bandwidth it receives (bfqq may have
1363  * remained idle for other reasons: CPU high load, bfqq not enjoying
1364  * idling, I/O throttling somewhere in the path from the process to
1365  * the I/O scheduler, ...). But if, after every expiration for one of
1366  * the above two reasons, bfqq has to wait for the service of at least
1367  * one full budget of another queue before being served again, then
1368  * bfqq is likely to get a much lower bandwidth or resource time than
1369  * its reserved ones. To address this issue, two countermeasures need
1370  * to be taken.
1371  *
1372  * First, the budget and the timestamps of bfqq need to be updated in
1373  * a special way on bfqq reactivation: they need to be updated as if
1374  * bfqq did not remain idle and did not expire. In fact, if they are
1375  * computed as if bfqq expired and remained idle until reactivation,
1376  * then the process associated with bfqq is treated as if, instead of
1377  * being greedy, it stopped issuing requests when bfqq remained idle,
1378  * and restarts issuing requests only on this reactivation. In other
1379  * words, the scheduler does not help the process recover the "service
1380  * hole" between bfqq expiration and reactivation. As a consequence,
1381  * the process receives a lower bandwidth than its reserved one. In
1382  * contrast, to recover this hole, the budget must be updated as if
1383  * bfqq was not expired at all before this reactivation, i.e., it must
1384  * be set to the value of the remaining budget when bfqq was
1385  * expired. Along the same line, timestamps need to be assigned the
1386  * value they had the last time bfqq was selected for service, i.e.,
1387  * before last expiration. Thus timestamps need to be back-shifted
1388  * with respect to their normal computation (see [1] for more details
1389  * on this tricky aspect).
1390  *
1391  * Secondly, to allow the process to recover the hole, the in-service
1392  * queue must be expired too, to give bfqq the chance to preempt it
1393  * immediately. In fact, if bfqq has to wait for a full budget of the
1394  * in-service queue to be completed, then it may become impossible to
1395  * let the process recover the hole, even if the back-shifted
1396  * timestamps of bfqq are lower than those of the in-service queue. If
1397  * this happens for most or all of the holes, then the process may not
1398  * receive its reserved bandwidth. In this respect, it is worth noting
1399  * that, being the service of outstanding requests unpreemptible, a
1400  * little fraction of the holes may however be unrecoverable, thereby
1401  * causing a little loss of bandwidth.
1402  *
1403  * The last important point is detecting whether bfqq does need this
1404  * bandwidth recovery. In this respect, the next function deems the
1405  * process associated with bfqq greedy, and thus allows it to recover
1406  * the hole, if: 1) the process is waiting for the arrival of a new
1407  * request (which implies that bfqq expired for one of the above two
1408  * reasons), and 2) such a request has arrived soon. The first
1409  * condition is controlled through the flag non_blocking_wait_rq,
1410  * while the second through the flag arrived_in_time. If both
1411  * conditions hold, then the function computes the budget in the
1412  * above-described special way, and signals that the in-service queue
1413  * should be expired. Timestamp back-shifting is done later in
1414  * __bfq_activate_entity.
1415  *
1416  * 2. Reduce latency. Even if timestamps are not backshifted to let
1417  * the process associated with bfqq recover a service hole, bfqq may
1418  * however happen to have, after being (re)activated, a lower finish
1419  * timestamp than the in-service queue.  That is, the next budget of
1420  * bfqq may have to be completed before the one of the in-service
1421  * queue. If this is the case, then preempting the in-service queue
1422  * allows this goal to be achieved, apart from the unpreemptible,
1423  * outstanding requests mentioned above.
1424  *
1425  * Unfortunately, regardless of which of the above two goals one wants
1426  * to achieve, service trees need first to be updated to know whether
1427  * the in-service queue must be preempted. To have service trees
1428  * correctly updated, the in-service queue must be expired and
1429  * rescheduled, and bfqq must be scheduled too. This is one of the
1430  * most costly operations (in future versions, the scheduling
1431  * mechanism may be re-designed in such a way to make it possible to
1432  * know whether preemption is needed without needing to update service
1433  * trees). In addition, queue preemptions almost always cause random
1434  * I/O, which may in turn cause loss of throughput. Finally, there may
1435  * even be no in-service queue when the next function is invoked (so,
1436  * no queue to compare timestamps with). Because of these facts, the
1437  * next function adopts the following simple scheme to avoid costly
1438  * operations, too frequent preemptions and too many dependencies on
1439  * the state of the scheduler: it requests the expiration of the
1440  * in-service queue (unconditionally) only for queues that need to
1441  * recover a hole. Then it delegates to other parts of the code the
1442  * responsibility of handling the above case 2.
1443  */
1444 static bool bfq_bfqq_update_budg_for_activation(struct bfq_data *bfqd,
1445                                                 struct bfq_queue *bfqq,
1446                                                 bool arrived_in_time)
1447 {
1448         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1449
1450         /*
1451          * In the next compound condition, we check also whether there
1452          * is some budget left, because otherwise there is no point in
1453          * trying to go on serving bfqq with this same budget: bfqq
1454          * would be expired immediately after being selected for
1455          * service. This would only cause useless overhead.
1456          */
1457         if (bfq_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq) && arrived_in_time &&
1458             bfq_bfqq_budget_left(bfqq) > 0) {
1459                 /*
1460                  * We do not clear the flag non_blocking_wait_rq here, as
1461                  * the latter is used in bfq_activate_bfqq to signal
1462                  * that timestamps need to be back-shifted (and is
1463                  * cleared right after).
1464                  */
1465
1466                 /*
1467                  * In next assignment we rely on that either
1468                  * entity->service or entity->budget are not updated
1469                  * on expiration if bfqq is empty (see
1470                  * __bfq_bfqq_recalc_budget). Thus both quantities
1471                  * remain unchanged after such an expiration, and the
1472                  * following statement therefore assigns to
1473                  * entity->budget the remaining budget on such an
1474                  * expiration.
1475                  */
1476                 entity->budget = min_t(unsigned long,
1477                                        bfq_bfqq_budget_left(bfqq),
1478                                        bfqq->max_budget);
1479
1480                 /*
1481                  * At this point, we have used entity->service to get
1482                  * the budget left (needed for updating
1483                  * entity->budget). Thus we finally can, and have to,
1484                  * reset entity->service. The latter must be reset
1485                  * because bfqq would otherwise be charged again for
1486                  * the service it has received during its previous
1487                  * service slot(s).
1488                  */
1489                 entity->service = 0;
1490
1491                 return true;
1492         }
1493
1494         /*
1495          * We can finally complete expiration, by setting service to 0.
1496          */
1497         entity->service = 0;
1498         entity->budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
1499                                bfq_serv_to_charge(bfqq->next_rq, bfqq));
1500         bfq_clear_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
1501         return false;
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Return the farthest past time instant according to jiffies
1506  * macros.
1507  */
1508 static unsigned long bfq_smallest_from_now(void)
1509 {
1510         return jiffies - MAX_JIFFY_OFFSET;
1511 }
1512
1513 static void bfq_update_bfqq_wr_on_rq_arrival(struct bfq_data *bfqd,
1514                                              struct bfq_queue *bfqq,
1515                                              unsigned int old_wr_coeff,
1516                                              bool wr_or_deserves_wr,
1517                                              bool interactive,
1518                                              bool in_burst,
1519                                              bool soft_rt)
1520 {
1521         if (old_wr_coeff == 1 && wr_or_deserves_wr) {
1522                 /* start a weight-raising period */
1523                 if (interactive) {
1524                         bfqq->service_from_wr = 0;
1525                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1526                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1527                 } else {
1528                         /*
1529                          * No interactive weight raising in progress
1530                          * here: assign minus infinity to
1531                          * wr_start_at_switch_to_srt, to make sure
1532                          * that, at the end of the soft-real-time
1533                          * weight raising periods that is starting
1534                          * now, no interactive weight-raising period
1535                          * may be wrongly considered as still in
1536                          * progress (and thus actually started by
1537                          * mistake).
1538                          */
1539                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
1540                                 bfq_smallest_from_now();
1541                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff *
1542                                 BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR;
1543                         bfqq->wr_cur_max_time =
1544                                 bfqd->bfq_wr_rt_max_time;
1545                 }
1546
1547                 /*
1548                  * If needed, further reduce budget to make sure it is
1549                  * close to bfqq's backlog, so as to reduce the
1550                  * scheduling-error component due to a too large
1551                  * budget. Do not care about throughput consequences,
1552                  * but only about latency. Finally, do not assign a
1553                  * too small budget either, to avoid increasing
1554                  * latency by causing too frequent expirations.
1555                  */
1556                 bfqq->entity.budget = min_t(unsigned long,
1557                                             bfqq->entity.budget,
1558                                             2 * bfq_min_budget(bfqd));
1559         } else if (old_wr_coeff > 1) {
1560                 if (interactive) { /* update wr coeff and duration */
1561                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1562                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1563                 } else if (in_burst)
1564                         bfqq->wr_coeff = 1;
1565                 else if (soft_rt) {
1566                         /*
1567                          * The application is now or still meeting the
1568                          * requirements for being deemed soft rt.  We
1569                          * can then correctly and safely (re)charge
1570                          * the weight-raising duration for the
1571                          * application with the weight-raising
1572                          * duration for soft rt applications.
1573                          *
1574                          * In particular, doing this recharge now, i.e.,
1575                          * before the weight-raising period for the
1576                          * application finishes, reduces the probability
1577                          * of the following negative scenario:
1578                          * 1) the weight of a soft rt application is
1579                          *    raised at startup (as for any newly
1580                          *    created application),
1581                          * 2) since the application is not interactive,
1582                          *    at a certain time weight-raising is
1583                          *    stopped for the application,
1584                          * 3) at that time the application happens to
1585                          *    still have pending requests, and hence
1586                          *    is destined to not have a chance to be
1587                          *    deemed soft rt before these requests are
1588                          *    completed (see the comments to the
1589                          *    function bfq_bfqq_softrt_next_start()
1590                          *    for details on soft rt detection),
1591                          * 4) these pending requests experience a high
1592                          *    latency because the application is not
1593                          *    weight-raised while they are pending.
1594                          */
1595                         if (bfqq->wr_cur_max_time !=
1596                                 bfqd->bfq_wr_rt_max_time) {
1597                                 bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
1598                                         bfqq->last_wr_start_finish;
1599
1600                                 bfqq->wr_cur_max_time =
1601                                         bfqd->bfq_wr_rt_max_time;
1602                                 bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff *
1603                                         BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR;
1604                         }
1605                         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
1606                 }
1607         }
1608 }
1609
1610 static bool bfq_bfqq_idle_for_long_time(struct bfq_data *bfqd,
1611                                         struct bfq_queue *bfqq)
1612 {
1613         return bfqq->dispatched == 0 &&
1614                 time_is_before_jiffies(
1615                         bfqq->budget_timeout +
1616                         bfqd->bfq_wr_min_idle_time);
1617 }
1618
1619
1620 /*
1621  * Return true if bfqq is in a higher priority class, or has a higher
1622  * weight than the in-service queue.
1623  */
1624 static bool bfq_bfqq_higher_class_or_weight(struct bfq_queue *bfqq,
1625                                             struct bfq_queue *in_serv_bfqq)
1626 {
1627         int bfqq_weight, in_serv_weight;
1628
1629         if (bfqq->ioprio_class < in_serv_bfqq->ioprio_class)
1630                 return true;
1631
1632         if (in_serv_bfqq->entity.parent == bfqq->entity.parent) {
1633                 bfqq_weight = bfqq->entity.weight;
1634                 in_serv_weight = in_serv_bfqq->entity.weight;
1635         } else {
1636                 if (bfqq->entity.parent)
1637                         bfqq_weight = bfqq->entity.parent->weight;
1638                 else
1639                         bfqq_weight = bfqq->entity.weight;
1640                 if (in_serv_bfqq->entity.parent)
1641                         in_serv_weight = in_serv_bfqq->entity.parent->weight;
1642                 else
1643                         in_serv_weight = in_serv_bfqq->entity.weight;
1644         }
1645
1646         return bfqq_weight > in_serv_weight;
1647 }
1648
1649 static void bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch(struct bfq_data *bfqd,
1650                                              struct bfq_queue *bfqq,
1651                                              int old_wr_coeff,
1652                                              struct request *rq,
1653                                              bool *interactive)
1654 {
1655         bool soft_rt, in_burst, wr_or_deserves_wr,
1656                 bfqq_wants_to_preempt,
1657                 idle_for_long_time = bfq_bfqq_idle_for_long_time(bfqd, bfqq),
1658                 /*
1659                  * See the comments on
1660                  * bfq_bfqq_update_budg_for_activation for
1661                  * details on the usage of the next variable.
1662                  */
1663                 arrived_in_time =  ktime_get_ns() <=
1664                         bfqq->ttime.last_end_request +
1665                         bfqd->bfq_slice_idle * 3;
1666
1667
1668         /*
1669          * bfqq deserves to be weight-raised if:
1670          * - it is sync,
1671          * - it does not belong to a large burst,
1672          * - it has been idle for enough time or is soft real-time,
1673          * - is linked to a bfq_io_cq (it is not shared in any sense).
1674          */
1675         in_burst = bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1676         soft_rt = bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate > 0 &&
1677                 !BFQQ_TOTALLY_SEEKY(bfqq) &&
1678                 !in_burst &&
1679                 time_is_before_jiffies(bfqq->soft_rt_next_start) &&
1680                 bfqq->dispatched == 0;
1681         *interactive = !in_burst && idle_for_long_time;
1682         wr_or_deserves_wr = bfqd->low_latency &&
1683                 (bfqq->wr_coeff > 1 ||
1684                  (bfq_bfqq_sync(bfqq) &&
1685                   bfqq->bic && (*interactive || soft_rt)));
1686
1687         /*
1688          * Using the last flag, update budget and check whether bfqq
1689          * may want to preempt the in-service queue.
1690          */
1691         bfqq_wants_to_preempt =
1692                 bfq_bfqq_update_budg_for_activation(bfqd, bfqq,
1693                                                     arrived_in_time);
1694
1695         /*
1696          * If bfqq happened to be activated in a burst, but has been
1697          * idle for much more than an interactive queue, then we
1698          * assume that, in the overall I/O initiated in the burst, the
1699          * I/O associated with bfqq is finished. So bfqq does not need
1700          * to be treated as a queue belonging to a burst
1701          * anymore. Accordingly, we reset bfqq's in_large_burst flag
1702          * if set, and remove bfqq from the burst list if it's
1703          * there. We do not decrement burst_size, because the fact
1704          * that bfqq does not need to belong to the burst list any
1705          * more does not invalidate the fact that bfqq was created in
1706          * a burst.
1707          */
1708         if (likely(!bfq_bfqq_just_created(bfqq)) &&
1709             idle_for_long_time &&
1710             time_is_before_jiffies(
1711                     bfqq->budget_timeout +
1712                     msecs_to_jiffies(10000))) {
1713                 hlist_del_init(&bfqq->burst_list_node);
1714                 bfq_clear_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1715         }
1716
1717         bfq_clear_bfqq_just_created(bfqq);
1718
1719
1720         if (!bfq_bfqq_IO_bound(bfqq)) {
1721                 if (arrived_in_time) {
1722                         bfqq->requests_within_timer++;
1723                         if (bfqq->requests_within_timer >=
1724                             bfqd->bfq_requests_within_timer)
1725                                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
1726                 } else
1727                         bfqq->requests_within_timer = 0;
1728         }
1729
1730         if (bfqd->low_latency) {
1731                 if (unlikely(time_is_after_jiffies(bfqq->split_time)))
1732                         /* wraparound */
1733                         bfqq->split_time =
1734                                 jiffies - bfqd->bfq_wr_min_idle_time - 1;
1735
1736                 if (time_is_before_jiffies(bfqq->split_time +
1737                                            bfqd->bfq_wr_min_idle_time)) {
1738                         bfq_update_bfqq_wr_on_rq_arrival(bfqd, bfqq,
1739                                                          old_wr_coeff,
1740                                                          wr_or_deserves_wr,
1741                                                          *interactive,
1742                                                          in_burst,
1743                                                          soft_rt);
1744
1745                         if (old_wr_coeff != bfqq->wr_coeff)
1746                                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
1747                 }
1748         }
1749
1750         bfqq->last_idle_bklogged = jiffies;
1751         bfqq->service_from_backlogged = 0;
1752         bfq_clear_bfqq_softrt_update(bfqq);
1753
1754         bfq_add_bfqq_busy(bfqd, bfqq);
1755
1756         /*
1757          * Expire in-service queue only if preemption may be needed
1758          * for guarantees. In particular, we care only about two
1759          * cases. The first is that bfqq has to recover a service
1760          * hole, as explained in the comments on
1761          * bfq_bfqq_update_budg_for_activation(), i.e., that
1762          * bfqq_wants_to_preempt is true. However, if bfqq does not
1763          * carry time-critical I/O, then bfqq's bandwidth is less
1764          * important than that of queues that carry time-critical I/O.
1765          * So, as a further constraint, we consider this case only if
1766          * bfqq is at least as weight-raised, i.e., at least as time
1767          * critical, as the in-service queue.
1768          *
1769          * The second case is that bfqq is in a higher priority class,
1770          * or has a higher weight than the in-service queue. If this
1771          * condition does not hold, we don't care because, even if
1772          * bfqq does not start to be served immediately, the resulting
1773          * delay for bfqq's I/O is however lower or much lower than
1774          * the ideal completion time to be guaranteed to bfqq's I/O.
1775          *
1776          * In both cases, preemption is needed only if, according to
1777          * the timestamps of both bfqq and of the in-service queue,
1778          * bfqq actually is the next queue to serve. So, to reduce
1779          * useless preemptions, the return value of
1780          * next_queue_may_preempt() is considered in the next compound
1781          * condition too. Yet next_queue_may_preempt() just checks a
1782          * simple, necessary condition for bfqq to be the next queue
1783          * to serve. In fact, to evaluate a sufficient condition, the
1784          * timestamps of the in-service queue would need to be
1785          * updated, and this operation is quite costly (see the
1786          * comments on bfq_bfqq_update_budg_for_activation()).
1787          */
1788         if (bfqd->in_service_queue &&
1789             ((bfqq_wants_to_preempt &&
1790               bfqq->wr_coeff >= bfqd->in_service_queue->wr_coeff) ||
1791              bfq_bfqq_higher_class_or_weight(bfqq, bfqd->in_service_queue)) &&
1792             next_queue_may_preempt(bfqd))
1793                 bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqd->in_service_queue,
1794                                 false, BFQQE_PREEMPTED);
1795 }
1796
1797 static void bfq_reset_inject_limit(struct bfq_data *bfqd,
1798                                    struct bfq_queue *bfqq)
1799 {
1800         /* invalidate baseline total service time */
1801         bfqq->last_serv_time_ns = 0;
1802
1803         /*
1804          * Reset pointer in case we are waiting for
1805          * some request completion.
1806          */
1807         bfqd->waited_rq = NULL;
1808
1809         /*
1810          * If bfqq has a short think time, then start by setting the
1811          * inject limit to 0 prudentially, because the service time of
1812          * an injected I/O request may be higher than the think time
1813          * of bfqq, and therefore, if one request was injected when
1814          * bfqq remains empty, this injected request might delay the
1815          * service of the next I/O request for bfqq significantly. In
1816          * case bfqq can actually tolerate some injection, then the
1817          * adaptive update will however raise the limit soon. This
1818          * lucky circumstance holds exactly because bfqq has a short
1819          * think time, and thus, after remaining empty, is likely to
1820          * get new I/O enqueued---and then completed---before being
1821          * expired. This is the very pattern that gives the
1822          * limit-update algorithm the chance to measure the effect of
1823          * injection on request service times, and then to update the
1824          * limit accordingly.
1825          *
1826          * However, in the following special case, the inject limit is
1827          * left to 1 even if the think time is short: bfqq's I/O is
1828          * synchronized with that of some other queue, i.e., bfqq may
1829          * receive new I/O only after the I/O of the other queue is
1830          * completed. Keeping the inject limit to 1 allows the
1831          * blocking I/O to be served while bfqq is in service. And
1832          * this is very convenient both for bfqq and for overall
1833          * throughput, as explained in detail in the comments in
1834          * bfq_update_has_short_ttime().
1835          *
1836          * On the opposite end, if bfqq has a long think time, then
1837          * start directly by 1, because:
1838          * a) on the bright side, keeping at most one request in
1839          * service in the drive is unlikely to cause any harm to the
1840          * latency of bfqq's requests, as the service time of a single
1841          * request is likely to be lower than the think time of bfqq;
1842          * b) on the downside, after becoming empty, bfqq is likely to
1843          * expire before getting its next request. With this request
1844          * arrival pattern, it is very hard to sample total service
1845          * times and update the inject limit accordingly (see comments
1846          * on bfq_update_inject_limit()). So the limit is likely to be
1847          * never, or at least seldom, updated.  As a consequence, by
1848          * setting the limit to 1, we avoid that no injection ever
1849          * occurs with bfqq. On the downside, this proactive step
1850          * further reduces chances to actually compute the baseline
1851          * total service time. Thus it reduces chances to execute the
1852          * limit-update algorithm and possibly raise the limit to more
1853          * than 1.
1854          */
1855         if (bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq))
1856                 bfqq->inject_limit = 0;
1857         else
1858                 bfqq->inject_limit = 1;
1859
1860         bfqq->decrease_time_jif = jiffies;
1861 }
1862
1863 static void bfq_add_request(struct request *rq)
1864 {
1865         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
1866         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
1867         struct request *next_rq, *prev;
1868         unsigned int old_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
1869         bool interactive = false;
1870
1871         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "add_request %d", rq_is_sync(rq));
1872         bfqq->queued[rq_is_sync(rq)]++;
1873         bfqd->queued++;
1874
1875         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) && bfq_bfqq_sync(bfqq)) {
1876                 /*
1877                  * Detect whether bfqq's I/O seems synchronized with
1878                  * that of some other queue, i.e., whether bfqq, after
1879                  * remaining empty, happens to receive new I/O only
1880                  * right after some I/O request of the other queue has
1881                  * been completed. We call waker queue the other
1882                  * queue, and we assume, for simplicity, that bfqq may
1883                  * have at most one waker queue.
1884                  *
1885                  * A remarkable throughput boost can be reached by
1886                  * unconditionally injecting the I/O of the waker
1887                  * queue, every time a new bfq_dispatch_request
1888                  * happens to be invoked while I/O is being plugged
1889                  * for bfqq.  In addition to boosting throughput, this
1890                  * unblocks bfqq's I/O, thereby improving bandwidth
1891                  * and latency for bfqq. Note that these same results
1892                  * may be achieved with the general injection
1893                  * mechanism, but less effectively. For details on
1894                  * this aspect, see the comments on the choice of the
1895                  * queue for injection in bfq_select_queue().
1896                  *
1897                  * Turning back to the detection of a waker queue, a
1898                  * queue Q is deemed as a waker queue for bfqq if, for
1899                  * two consecutive times, bfqq happens to become non
1900                  * empty right after a request of Q has been
1901                  * completed. In particular, on the first time, Q is
1902                  * tentatively set as a candidate waker queue, while
1903                  * on the second time, the flag
1904                  * bfq_bfqq_has_waker(bfqq) is set to confirm that Q
1905                  * is a waker queue for bfqq. These detection steps
1906                  * are performed only if bfqq has a long think time,
1907                  * so as to make it more likely that bfqq's I/O is
1908                  * actually being blocked by a synchronization. This
1909                  * last filter, plus the above two-times requirement,
1910                  * make false positives less likely.
1911                  *
1912                  * NOTE
1913                  *
1914                  * The sooner a waker queue is detected, the sooner
1915                  * throughput can be boosted by injecting I/O from the
1916                  * waker queue. Fortunately, detection is likely to be
1917                  * actually fast, for the following reasons. While
1918                  * blocked by synchronization, bfqq has a long think
1919                  * time. This implies that bfqq's inject limit is at
1920                  * least equal to 1 (see the comments in
1921                  * bfq_update_inject_limit()). So, thanks to
1922                  * injection, the waker queue is likely to be served
1923                  * during the very first I/O-plugging time interval
1924                  * for bfqq. This triggers the first step of the
1925                  * detection mechanism. Thanks again to injection, the
1926                  * candidate waker queue is then likely to be
1927                  * confirmed no later than during the next
1928                  * I/O-plugging interval for bfqq.
1929                  */
1930                 if (bfqd->last_completed_rq_bfqq &&
1931                     !bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq) &&
1932                     ktime_get_ns() - bfqd->last_completion <
1933                     200 * NSEC_PER_USEC) {
1934                         if (bfqd->last_completed_rq_bfqq != bfqq &&
1935                             bfqd->last_completed_rq_bfqq !=
1936                             bfqq->waker_bfqq) {
1937                                 /*
1938                                  * First synchronization detected with
1939                                  * a candidate waker queue, or with a
1940                                  * different candidate waker queue
1941                                  * from the current one.
1942                                  */
1943                                 bfqq->waker_bfqq = bfqd->last_completed_rq_bfqq;
1944
1945                                 /*
1946                                  * If the waker queue disappears, then
1947                                  * bfqq->waker_bfqq must be reset. To
1948                                  * this goal, we maintain in each
1949                                  * waker queue a list, woken_list, of
1950                                  * all the queues that reference the
1951                                  * waker queue through their
1952                                  * waker_bfqq pointer. When the waker
1953                                  * queue exits, the waker_bfqq pointer
1954                                  * of all the queues in the woken_list
1955                                  * is reset.
1956                                  *
1957                                  * In addition, if bfqq is already in
1958                                  * the woken_list of a waker queue,
1959                                  * then, before being inserted into
1960                                  * the woken_list of a new waker
1961                                  * queue, bfqq must be removed from
1962                                  * the woken_list of the old waker
1963                                  * queue.
1964                                  */
1965                                 if (!hlist_unhashed(&bfqq->woken_list_node))
1966                                         hlist_del_init(&bfqq->woken_list_node);
1967                                 hlist_add_head(&bfqq->woken_list_node,
1968                                     &bfqd->last_completed_rq_bfqq->woken_list);
1969
1970                                 bfq_clear_bfqq_has_waker(bfqq);
1971                         } else if (bfqd->last_completed_rq_bfqq ==
1972                                    bfqq->waker_bfqq &&
1973                                    !bfq_bfqq_has_waker(bfqq)) {
1974                                 /*
1975                                  * synchronization with waker_bfqq
1976                                  * seen for the second time
1977                                  */
1978                                 bfq_mark_bfqq_has_waker(bfqq);
1979                         }
1980                 }
1981
1982                 /*
1983                  * Periodically reset inject limit, to make sure that
1984                  * the latter eventually drops in case workload
1985                  * changes, see step (3) in the comments on
1986                  * bfq_update_inject_limit().
1987                  */
1988                 if (time_is_before_eq_jiffies(bfqq->decrease_time_jif +
1989                                              msecs_to_jiffies(1000)))
1990                         bfq_reset_inject_limit(bfqd, bfqq);
1991
1992                 /*
1993                  * The following conditions must hold to setup a new
1994                  * sampling of total service time, and then a new
1995                  * update of the inject limit:
1996                  * - bfqq is in service, because the total service
1997                  *   time is evaluated only for the I/O requests of
1998                  *   the queues in service;
1999                  * - this is the right occasion to compute or to
2000                  *   lower the baseline total service time, because
2001                  *   there are actually no requests in the drive,
2002                  *   or
2003                  *   the baseline total service time is available, and
2004                  *   this is the right occasion to compute the other
2005                  *   quantity needed to update the inject limit, i.e.,
2006                  *   the total service time caused by the amount of
2007                  *   injection allowed by the current value of the
2008                  *   limit. It is the right occasion because injection
2009                  *   has actually been performed during the service
2010                  *   hole, and there are still in-flight requests,
2011                  *   which are very likely to be exactly the injected
2012                  *   requests, or part of them;
2013                  * - the minimum interval for sampling the total
2014                  *   service time and updating the inject limit has
2015                  *   elapsed.
2016                  */
2017                 if (bfqq == bfqd->in_service_queue &&
2018                     (bfqd->rq_in_driver == 0 ||
2019                      (bfqq->last_serv_time_ns > 0 &&
2020                       bfqd->rqs_injected && bfqd->rq_in_driver > 0)) &&
2021                     time_is_before_eq_jiffies(bfqq->decrease_time_jif +
2022                                               msecs_to_jiffies(10))) {
2023                         bfqd->last_empty_occupied_ns = ktime_get_ns();
2024                         /*
2025                          * Start the state machine for measuring the
2026                          * total service time of rq: setting
2027                          * wait_dispatch will cause bfqd->waited_rq to
2028                          * be set when rq will be dispatched.
2029                          */
2030                         bfqd->wait_dispatch = true;
2031                         /*
2032                          * If there is no I/O in service in the drive,
2033                          * then possible injection occurred before the
2034                          * arrival of rq will not affect the total
2035                          * service time of rq. So the injection limit
2036                          * must not be updated as a function of such
2037                          * total service time, unless new injection
2038                          * occurs before rq is completed. To have the
2039                          * injection limit updated only in the latter
2040                          * case, reset rqs_injected here (rqs_injected
2041                          * will be set in case injection is performed
2042                          * on bfqq before rq is completed).
2043                          */
2044                         if (bfqd->rq_in_driver == 0)
2045                                 bfqd->rqs_injected = false;
2046                 }
2047         }
2048
2049         elv_rb_add(&bfqq->sort_list, rq);
2050
2051         /*
2052          * Check if this request is a better next-serve candidate.
2053          */
2054         prev = bfqq->next_rq;
2055         next_rq = bfq_choose_req(bfqd, bfqq->next_rq, rq, bfqd->last_position);
2056         bfqq->next_rq = next_rq;
2057
2058         /*
2059          * Adjust priority tree position, if next_rq changes.
2060          * See comments on bfq_pos_tree_add_move() for the unlikely().
2061          */
2062         if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing && prev != bfqq->next_rq))
2063                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2064
2065         if (!bfq_bfqq_busy(bfqq)) /* switching to busy ... */
2066                 bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch(bfqd, bfqq, old_wr_coeff,
2067                                                  rq, &interactive);
2068         else {
2069                 if (bfqd->low_latency && old_wr_coeff == 1 && !rq_is_sync(rq) &&
2070                     time_is_before_jiffies(
2071                                 bfqq->last_wr_start_finish +
2072                                 bfqd->bfq_wr_min_inter_arr_async)) {
2073                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
2074                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
2075
2076                         bfqd->wr_busy_queues++;
2077                         bfqq->entity.prio_changed = 1;
2078                 }
2079                 if (prev != bfqq->next_rq)
2080                         bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
2081         }
2082
2083         /*
2084          * Assign jiffies to last_wr_start_finish in the following
2085          * cases:
2086          *
2087          * . if bfqq is not going to be weight-raised, because, for
2088          *   non weight-raised queues, last_wr_start_finish stores the
2089          *   arrival time of the last request; as of now, this piece
2090          *   of information is used only for deciding whether to
2091          *   weight-raise async queues
2092          *
2093          * . if bfqq is not weight-raised, because, if bfqq is now
2094          *   switching to weight-raised, then last_wr_start_finish
2095          *   stores the time when weight-raising starts
2096          *
2097          * . if bfqq is interactive, because, regardless of whether
2098          *   bfqq is currently weight-raised, the weight-raising
2099          *   period must start or restart (this case is considered
2100          *   separately because it is not detected by the above
2101          *   conditions, if bfqq is already weight-raised)
2102          *
2103          * last_wr_start_finish has to be updated also if bfqq is soft
2104          * real-time, because the weight-raising period is constantly
2105          * restarted on idle-to-busy transitions for these queues, but
2106          * this is already done in bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch if
2107          * needed.
2108          */
2109         if (bfqd->low_latency &&
2110                 (old_wr_coeff == 1 || bfqq->wr_coeff == 1 || interactive))
2111                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2112 }
2113
2114 static struct request *bfq_find_rq_fmerge(struct bfq_data *bfqd,
2115                                           struct bio *bio,
2116                                           struct request_queue *q)
2117 {
2118         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->bio_bfqq;
2119
2120
2121         if (bfqq)
2122                 return elv_rb_find(&bfqq->sort_list, bio_end_sector(bio));
2123
2124         return NULL;
2125 }
2126
2127 static sector_t get_sdist(sector_t last_pos, struct request *rq)
2128 {
2129         if (last_pos)
2130                 return abs(blk_rq_pos(rq) - last_pos);
2131
2132         return 0;
2133 }
2134
2135 #if 0 /* Still not clear if we can do without next two functions */
2136 static void bfq_activate_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
2137 {
2138         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2139
2140         bfqd->rq_in_driver++;
2141 }
2142
2143 static void bfq_deactivate_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
2144 {
2145         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2146
2147         bfqd->rq_in_driver--;
2148 }
2149 #endif
2150
2151 static void bfq_remove_request(struct request_queue *q,
2152                                struct request *rq)
2153 {
2154         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
2155         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
2156         const int sync = rq_is_sync(rq);
2157
2158         if (bfqq->next_rq == rq) {
2159                 bfqq->next_rq = bfq_find_next_rq(bfqd, bfqq, rq);
2160                 bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
2161         }
2162
2163         if (rq->queuelist.prev != &rq->queuelist)
2164                 list_del_init(&rq->queuelist);
2165         bfqq->queued[sync]--;
2166         bfqd->queued--;
2167         elv_rb_del(&bfqq->sort_list, rq);
2168
2169         elv_rqhash_del(q, rq);
2170         if (q->last_merge == rq)
2171                 q->last_merge = NULL;
2172
2173         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
2174                 bfqq->next_rq = NULL;
2175
2176                 if (bfq_bfqq_busy(bfqq) && bfqq != bfqd->in_service_queue) {
2177                         bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, false);
2178                         /*
2179                          * bfqq emptied. In normal operation, when
2180                          * bfqq is empty, bfqq->entity.service and
2181                          * bfqq->entity.budget must contain,
2182                          * respectively, the service received and the
2183                          * budget used last time bfqq emptied. These
2184                          * facts do not hold in this case, as at least
2185                          * this last removal occurred while bfqq is
2186                          * not in service. To avoid inconsistencies,
2187                          * reset both bfqq->entity.service and
2188                          * bfqq->entity.budget, if bfqq has still a
2189                          * process that may issue I/O requests to it.
2190                          */
2191                         bfqq->entity.budget = bfqq->entity.service = 0;
2192                 }
2193
2194                 /*
2195                  * Remove queue from request-position tree as it is empty.
2196                  */
2197                 if (bfqq->pos_root) {
2198                         rb_erase(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
2199                         bfqq->pos_root = NULL;
2200                 }
2201         } else {
2202                 /* see comments on bfq_pos_tree_add_move() for the unlikely() */
2203                 if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing))
2204                         bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2205         }
2206
2207         if (rq->cmd_flags & REQ_META)
2208                 bfqq->meta_pending--;
2209
2210 }
2211
2212 static bool bfq_bio_merge(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct bio *bio,
2213                 unsigned int nr_segs)
2214 {
2215         struct request_queue *q = hctx->queue;
2216         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2217         struct request *free = NULL;
2218         /*
2219          * bfq_bic_lookup grabs the queue_lock: invoke it now and
2220          * store its return value for later use, to avoid nesting
2221          * queue_lock inside the bfqd->lock. We assume that the bic
2222          * returned by bfq_bic_lookup does not go away before
2223          * bfqd->lock is taken.
2224          */
2225         struct bfq_io_cq *bic = bfq_bic_lookup(bfqd, current->io_context, q);
2226         bool ret;
2227
2228         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
2229
2230         if (bic)
2231                 bfqd->bio_bfqq = bic_to_bfqq(bic, op_is_sync(bio->bi_opf));
2232         else
2233                 bfqd->bio_bfqq = NULL;
2234         bfqd->bio_bic = bic;
2235
2236         ret = blk_mq_sched_try_merge(q, bio, nr_segs, &free);
2237
2238         if (free)
2239                 blk_mq_free_request(free);
2240         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
2241
2242         return ret;
2243 }
2244
2245 static int bfq_request_merge(struct request_queue *q, struct request **req,
2246                              struct bio *bio)
2247 {
2248         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2249         struct request *__rq;
2250
2251         __rq = bfq_find_rq_fmerge(bfqd, bio, q);
2252         if (__rq && elv_bio_merge_ok(__rq, bio)) {
2253                 *req = __rq;
2254                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
2255         }
2256
2257         return ELEVATOR_NO_MERGE;
2258 }
2259
2260 static struct bfq_queue *bfq_init_rq(struct request *rq);
2261
2262 static void bfq_request_merged(struct request_queue *q, struct request *req,
2263                                enum elv_merge type)
2264 {
2265         if (type == ELEVATOR_FRONT_MERGE &&
2266             rb_prev(&req->rb_node) &&
2267             blk_rq_pos(req) <
2268             blk_rq_pos(container_of(rb_prev(&req->rb_node),
2269                                     struct request, rb_node))) {
2270                 struct bfq_queue *bfqq = bfq_init_rq(req);
2271                 struct bfq_data *bfqd;
2272                 struct request *prev, *next_rq;
2273
2274                 if (!bfqq)
2275                         return;
2276
2277                 bfqd = bfqq->bfqd;
2278
2279                 /* Reposition request in its sort_list */
2280                 elv_rb_del(&bfqq->sort_list, req);
2281                 elv_rb_add(&bfqq->sort_list, req);
2282
2283                 /* Choose next request to be served for bfqq */
2284                 prev = bfqq->next_rq;
2285                 next_rq = bfq_choose_req(bfqd, bfqq->next_rq, req,
2286                                          bfqd->last_position);
2287                 bfqq->next_rq = next_rq;
2288                 /*
2289                  * If next_rq changes, update both the queue's budget to
2290                  * fit the new request and the queue's position in its
2291                  * rq_pos_tree.
2292                  */
2293                 if (prev != bfqq->next_rq) {
2294                         bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
2295                         /*
2296                          * See comments on bfq_pos_tree_add_move() for
2297                          * the unlikely().
2298                          */
2299                         if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing))
2300                                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2301                 }
2302         }
2303 }
2304
2305 /*
2306  * This function is called to notify the scheduler that the requests
2307  * rq and 'next' have been merged, with 'next' going away.  BFQ
2308  * exploits this hook to address the following issue: if 'next' has a
2309  * fifo_time lower that rq, then the fifo_time of rq must be set to
2310  * the value of 'next', to not forget the greater age of 'next'.
2311  *
2312  * NOTE: in this function we assume that rq is in a bfq_queue, basing
2313  * on that rq is picked from the hash table q->elevator->hash, which,
2314  * in its turn, is filled only with I/O requests present in
2315  * bfq_queues, while BFQ is in use for the request queue q. In fact,
2316  * the function that fills this hash table (elv_rqhash_add) is called
2317  * only by bfq_insert_request.
2318  */
2319 static void bfq_requests_merged(struct request_queue *q, struct request *rq,
2320                                 struct request *next)
2321 {
2322         struct bfq_queue *bfqq = bfq_init_rq(rq),
2323                 *next_bfqq = bfq_init_rq(next);
2324
2325         if (!bfqq)
2326                 return;
2327
2328         /*
2329          * If next and rq belong to the same bfq_queue and next is older
2330          * than rq, then reposition rq in the fifo (by substituting next
2331          * with rq). Otherwise, if next and rq belong to different
2332          * bfq_queues, never reposition rq: in fact, we would have to
2333          * reposition it with respect to next's position in its own fifo,
2334          * which would most certainly be too expensive with respect to
2335          * the benefits.
2336          */
2337         if (bfqq == next_bfqq &&
2338             !list_empty(&rq->queuelist) && !list_empty(&next->queuelist) &&
2339             next->fifo_time < rq->fifo_time) {
2340                 list_del_init(&rq->queuelist);
2341                 list_replace_init(&next->queuelist, &rq->queuelist);
2342                 rq->fifo_time = next->fifo_time;
2343         }
2344
2345         if (bfqq->next_rq == next)
2346                 bfqq->next_rq = rq;
2347
2348         bfqg_stats_update_io_merged(bfqq_group(bfqq), next->cmd_flags);
2349 }
2350
2351 /* Must be called with bfqq != NULL */
2352 static void bfq_bfqq_end_wr(struct bfq_queue *bfqq)
2353 {
2354         if (bfq_bfqq_busy(bfqq))
2355                 bfqq->bfqd->wr_busy_queues--;
2356         bfqq->wr_coeff = 1;
2357         bfqq->wr_cur_max_time = 0;
2358         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2359         /*
2360          * Trigger a weight change on the next invocation of
2361          * __bfq_entity_update_weight_prio.
2362          */
2363         bfqq->entity.prio_changed = 1;
2364 }
2365
2366 void bfq_end_wr_async_queues(struct bfq_data *bfqd,
2367                              struct bfq_group *bfqg)
2368 {
2369         int i, j;
2370
2371         for (i = 0; i < 2; i++)
2372                 for (j = 0; j < IOPRIO_BE_NR; j++)
2373                         if (bfqg->async_bfqq[i][j])
2374                                 bfq_bfqq_end_wr(bfqg->async_bfqq[i][j]);
2375         if (bfqg->async_idle_bfqq)
2376                 bfq_bfqq_end_wr(bfqg->async_idle_bfqq);
2377 }
2378
2379 static void bfq_end_wr(struct bfq_data *bfqd)
2380 {
2381         struct bfq_queue *bfqq;
2382
2383         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
2384
2385         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->active_list, bfqq_list)
2386                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
2387         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->idle_list, bfqq_list)
2388                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
2389         bfq_end_wr_async(bfqd);
2390
2391         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
2392 }
2393
2394 static sector_t bfq_io_struct_pos(void *io_struct, bool request)
2395 {
2396         if (request)
2397                 return blk_rq_pos(io_struct);
2398         else
2399                 return ((struct bio *)io_struct)->bi_iter.bi_sector;
2400 }
2401
2402 static int bfq_rq_close_to_sector(void *io_struct, bool request,
2403                                   sector_t sector)
2404 {
2405         return abs(bfq_io_struct_pos(io_struct, request) - sector) <=
2406                BFQQ_CLOSE_THR;
2407 }
2408
2409 static struct bfq_queue *bfqq_find_close(struct bfq_data *bfqd,
2410                                          struct bfq_queue *bfqq,
2411                                          sector_t sector)
2412 {
2413         struct rb_root *root = &bfq_bfqq_to_bfqg(bfqq)->rq_pos_tree;
2414         struct rb_node *parent, *node;
2415         struct bfq_queue *__bfqq;
2416
2417         if (RB_EMPTY_ROOT(root))
2418                 return NULL;
2419
2420         /*
2421          * First, if we find a request starting at the end of the last
2422          * request, choose it.
2423          */
2424         __bfqq = bfq_rq_pos_tree_lookup(bfqd, root, sector, &parent, NULL);
2425         if (__bfqq)
2426                 return __bfqq;
2427
2428         /*
2429          * If the exact sector wasn't found, the parent of the NULL leaf
2430          * will contain the closest sector (rq_pos_tree sorted by
2431          * next_request position).
2432          */
2433         __bfqq = rb_entry(parent, struct bfq_queue, pos_node);
2434         if (bfq_rq_close_to_sector(__bfqq->next_rq, true, sector))
2435                 return __bfqq;
2436
2437         if (blk_rq_pos(__bfqq->next_rq) < sector)
2438                 node = rb_next(&__bfqq->pos_node);
2439         else
2440                 node = rb_prev(&__bfqq->pos_node);
2441         if (!node)
2442                 return NULL;
2443
2444         __bfqq = rb_entry(node, struct bfq_queue, pos_node);
2445         if (bfq_rq_close_to_sector(__bfqq->next_rq, true, sector))
2446                 return __bfqq;
2447
2448         return NULL;
2449 }
2450
2451 static struct bfq_queue *bfq_find_close_cooperator(struct bfq_data *bfqd,
2452                                                    struct bfq_queue *cur_bfqq,
2453                                                    sector_t sector)
2454 {
2455         struct bfq_queue *bfqq;
2456
2457         /*
2458          * We shall notice if some of the queues are cooperating,
2459          * e.g., working closely on the same area of the device. In
2460          * that case, we can group them together and: 1) don't waste
2461          * time idling, and 2) serve the union of their requests in
2462          * the best possible order for throughput.
2463          */
2464         bfqq = bfqq_find_close(bfqd, cur_bfqq, sector);
2465         if (!bfqq || bfqq == cur_bfqq)
2466                 return NULL;
2467
2468         return bfqq;
2469 }
2470
2471 static struct bfq_queue *
2472 bfq_setup_merge(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_queue *new_bfqq)
2473 {
2474         int process_refs, new_process_refs;
2475         struct bfq_queue *__bfqq;
2476
2477         /*
2478          * If there are no process references on the new_bfqq, then it is
2479          * unsafe to follow the ->new_bfqq chain as other bfqq's in the chain
2480          * may have dropped their last reference (not just their last process
2481          * reference).
2482          */
2483         if (!bfqq_process_refs(new_bfqq))
2484                 return NULL;
2485
2486         /* Avoid a circular list and skip interim queue merges. */
2487         while ((__bfqq = new_bfqq->new_bfqq)) {
2488                 if (__bfqq == bfqq)
2489                         return NULL;
2490                 new_bfqq = __bfqq;
2491         }
2492
2493         process_refs = bfqq_process_refs(bfqq);
2494         new_process_refs = bfqq_process_refs(new_bfqq);
2495         /*
2496          * If the process for the bfqq has gone away, there is no
2497          * sense in merging the queues.
2498          */
2499         if (process_refs == 0 || new_process_refs == 0)
2500                 return NULL;
2501
2502         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "scheduling merge with queue %d",
2503                 new_bfqq->pid);
2504
2505         /*
2506          * Merging is just a redirection: the requests of the process
2507          * owning one of the two queues are redirected to the other queue.
2508          * The latter queue, in its turn, is set as shared if this is the
2509          * first time that the requests of some process are redirected to
2510          * it.
2511          *
2512          * We redirect bfqq to new_bfqq and not the opposite, because
2513          * we are in the context of the process owning bfqq, thus we
2514          * have the io_cq of this process. So we can immediately
2515          * configure this io_cq to redirect the requests of the
2516          * process to new_bfqq. In contrast, the io_cq of new_bfqq is
2517          * not available any more (new_bfqq->bic == NULL).
2518          *
2519          * Anyway, even in case new_bfqq coincides with the in-service
2520          * queue, redirecting requests the in-service queue is the
2521          * best option, as we feed the in-service queue with new
2522          * requests close to the last request served and, by doing so,
2523          * are likely to increase the throughput.
2524          */
2525         bfqq->new_bfqq = new_bfqq;
2526         new_bfqq->ref += process_refs;
2527         return new_bfqq;
2528 }
2529
2530 static bool bfq_may_be_close_cooperator(struct bfq_queue *bfqq,
2531                                         struct bfq_queue *new_bfqq)
2532 {
2533         if (bfq_too_late_for_merging(new_bfqq))
2534                 return false;
2535
2536         if (bfq_class_idle(bfqq) || bfq_class_idle(new_bfqq) ||
2537             (bfqq->ioprio_class != new_bfqq->ioprio_class))
2538                 return false;
2539
2540         /*
2541          * If either of the queues has already been detected as seeky,
2542          * then merging it with the other queue is unlikely to lead to
2543          * sequential I/O.
2544          */
2545         if (BFQQ_SEEKY(bfqq) || BFQQ_SEEKY(new_bfqq))
2546                 return false;
2547
2548         /*
2549          * Interleaved I/O is known to be done by (some) applications
2550          * only for reads, so it does not make sense to merge async
2551          * queues.
2552          */
2553         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq) || !bfq_bfqq_sync(new_bfqq))
2554                 return false;
2555
2556         return true;
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Attempt to schedule a merge of bfqq with the currently in-service
2561  * queue or with a close queue among the scheduled queues.  Return
2562  * NULL if no merge was scheduled, a pointer to the shared bfq_queue
2563  * structure otherwise.
2564  *
2565  * The OOM queue is not allowed to participate to cooperation: in fact, since
2566  * the requests temporarily redirected to the OOM queue could be redirected
2567  * again to dedicated queues at any time, the state needed to correctly
2568  * handle merging with the OOM queue would be quite complex and expensive
2569  * to maintain. Besides, in such a critical condition as an out of memory,
2570  * the benefits of queue merging may be little relevant, or even negligible.
2571  *
2572  * WARNING: queue merging may impair fairness among non-weight raised
2573  * queues, for at least two reasons: 1) the original weight of a
2574  * merged queue may change during the merged state, 2) even being the
2575  * weight the same, a merged queue may be bloated with many more
2576  * requests than the ones produced by its originally-associated
2577  * process.
2578  */
2579 static struct bfq_queue *
2580 bfq_setup_cooperator(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
2581                      void *io_struct, bool request)
2582 {
2583         struct bfq_queue *in_service_bfqq, *new_bfqq;
2584
2585         /*
2586          * Do not perform queue merging if the device is non
2587          * rotational and performs internal queueing. In fact, such a
2588          * device reaches a high speed through internal parallelism
2589          * and pipelining. This means that, to reach a high
2590          * throughput, it must have many requests enqueued at the same
2591          * time. But, in this configuration, the internal scheduling
2592          * algorithm of the device does exactly the job of queue
2593          * merging: it reorders requests so as to obtain as much as
2594          * possible a sequential I/O pattern. As a consequence, with
2595          * the workload generated by processes doing interleaved I/O,
2596          * the throughput reached by the device is likely to be the
2597          * same, with and without queue merging.
2598          *
2599          * Disabling merging also provides a remarkable benefit in
2600          * terms of throughput. Merging tends to make many workloads
2601          * artificially more uneven, because of shared queues
2602          * remaining non empty for incomparably more time than
2603          * non-merged queues. This may accentuate workload
2604          * asymmetries. For example, if one of the queues in a set of
2605          * merged queues has a higher weight than a normal queue, then
2606          * the shared queue may inherit such a high weight and, by
2607          * staying almost always active, may force BFQ to perform I/O
2608          * plugging most of the time. This evidently makes it harder
2609          * for BFQ to let the device reach a high throughput.
2610          *
2611          * Finally, the likely() macro below is not used because one
2612          * of the two branches is more likely than the other, but to
2613          * have the code path after the following if() executed as
2614          * fast as possible for the case of a non rotational device
2615          * with queueing. We want it because this is the fastest kind
2616          * of device. On the opposite end, the likely() may lengthen
2617          * the execution time of BFQ for the case of slower devices
2618          * (rotational or at least without queueing). But in this case
2619          * the execution time of BFQ matters very little, if not at
2620          * all.
2621          */
2622         if (likely(bfqd->nonrot_with_queueing))
2623                 return NULL;
2624
2625         /*
2626          * Prevent bfqq from being merged if it has been created too
2627          * long ago. The idea is that true cooperating processes, and
2628          * thus their associated bfq_queues, are supposed to be
2629          * created shortly after each other. This is the case, e.g.,
2630          * for KVM/QEMU and dump I/O threads. Basing on this
2631          * assumption, the following filtering greatly reduces the
2632          * probability that two non-cooperating processes, which just
2633          * happen to do close I/O for some short time interval, have
2634          * their queues merged by mistake.
2635          */
2636         if (bfq_too_late_for_merging(bfqq))
2637                 return NULL;
2638
2639         if (bfqq->new_bfqq)
2640                 return bfqq->new_bfqq;
2641
2642         if (!io_struct || unlikely(bfqq == &bfqd->oom_bfqq))
2643                 return NULL;
2644
2645         /* If there is only one backlogged queue, don't search. */
2646         if (bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 1)
2647                 return NULL;
2648
2649         in_service_bfqq = bfqd->in_service_queue;
2650
2651         if (in_service_bfqq && in_service_bfqq != bfqq &&
2652             likely(in_service_bfqq != &bfqd->oom_bfqq) &&
2653             bfq_rq_close_to_sector(io_struct, request,
2654                                    bfqd->in_serv_last_pos) &&
2655             bfqq->entity.parent == in_service_bfqq->entity.parent &&
2656             bfq_may_be_close_cooperator(bfqq, in_service_bfqq)) {
2657                 new_bfqq = bfq_setup_merge(bfqq, in_service_bfqq);
2658                 if (new_bfqq)
2659                         return new_bfqq;
2660         }
2661         /*
2662          * Check whether there is a cooperator among currently scheduled
2663          * queues. The only thing we need is that the bio/request is not
2664          * NULL, as we need it to establish whether a cooperator exists.
2665          */
2666         new_bfqq = bfq_find_close_cooperator(bfqd, bfqq,
2667                         bfq_io_struct_pos(io_struct, request));
2668
2669         if (new_bfqq && likely(new_bfqq != &bfqd->oom_bfqq) &&
2670             bfq_may_be_close_cooperator(bfqq, new_bfqq))
2671                 return bfq_setup_merge(bfqq, new_bfqq);
2672
2673         return NULL;
2674 }
2675
2676 static void bfq_bfqq_save_state(struct bfq_queue *bfqq)
2677 {
2678         struct bfq_io_cq *bic = bfqq->bic;
2679
2680         /*
2681          * If !bfqq->bic, the queue is already shared or its requests
2682          * have already been redirected to a shared queue; both idle window
2683          * and weight raising state have already been saved. Do nothing.
2684          */
2685         if (!bic)
2686                 return;
2687
2688         bic->saved_weight = bfqq->entity.orig_weight;
2689         bic->saved_ttime = bfqq->ttime;
2690         bic->saved_has_short_ttime = bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
2691         bic->saved_IO_bound = bfq_bfqq_IO_bound(bfqq);
2692         bic->saved_in_large_burst = bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
2693         bic->was_in_burst_list = !hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node);
2694         if (unlikely(bfq_bfqq_just_created(bfqq) &&
2695                      !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) &&
2696                      bfqq->bfqd->low_latency)) {
2697                 /*
2698                  * bfqq being merged right after being created: bfqq
2699                  * would have deserved interactive weight raising, but
2700                  * did not make it to be set in a weight-raised state,
2701                  * because of this early merge. Store directly the
2702                  * weight-raising state that would have been assigned
2703                  * to bfqq, so that to avoid that bfqq unjustly fails
2704                  * to enjoy weight raising if split soon.
2705                  */
2706                 bic->saved_wr_coeff = bfqq->bfqd->bfq_wr_coeff;
2707                 bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt = bfq_smallest_from_now();
2708                 bic->saved_wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqq->bfqd);
2709                 bic->saved_last_wr_start_finish = jiffies;
2710         } else {
2711                 bic->saved_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
2712                 bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt =
2713                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
2714                 bic->saved_last_wr_start_finish = bfqq->last_wr_start_finish;
2715                 bic->saved_wr_cur_max_time = bfqq->wr_cur_max_time;
2716         }
2717 }
2718
2719
2720 static
2721 void bfq_release_process_ref(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
2722 {
2723         /*
2724          * To prevent bfqq's service guarantees from being violated,
2725          * bfqq may be left busy, i.e., queued for service, even if
2726          * empty (see comments in __bfq_bfqq_expire() for
2727          * details). But, if no process will send requests to bfqq any
2728          * longer, then there is no point in keeping bfqq queued for
2729          * service. In addition, keeping bfqq queued for service, but
2730          * with no process ref any longer, may have caused bfqq to be
2731          * freed when dequeued from service. But this is assumed to
2732          * never happen.
2733          */
2734         if (bfq_bfqq_busy(bfqq) && RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
2735             bfqq != bfqd->in_service_queue)
2736                 bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, false);
2737
2738         bfq_put_queue(bfqq);
2739 }
2740
2741 static void
2742 bfq_merge_bfqqs(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_io_cq *bic,
2743                 struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_queue *new_bfqq)
2744 {
2745         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "merging with queue %lu",
2746                 (unsigned long)new_bfqq->pid);
2747         /* Save weight raising and idle window of the merged queues */
2748         bfq_bfqq_save_state(bfqq);
2749         bfq_bfqq_save_state(new_bfqq);
2750         if (bfq_bfqq_IO_bound(bfqq))
2751                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(new_bfqq);
2752         bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
2753
2754         /*
2755          * If bfqq is weight-raised, then let new_bfqq inherit
2756          * weight-raising. To reduce false positives, neglect the case
2757          * where bfqq has just been created, but has not yet made it
2758          * to be weight-raised (which may happen because EQM may merge
2759          * bfqq even before bfq_add_request is executed for the first
2760          * time for bfqq). Handling this case would however be very
2761          * easy, thanks to the flag just_created.
2762          */
2763         if (new_bfqq->wr_coeff == 1 && bfqq->wr_coeff > 1) {
2764                 new_bfqq->wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
2765                 new_bfqq->wr_cur_max_time = bfqq->wr_cur_max_time;
2766                 new_bfqq->last_wr_start_finish = bfqq->last_wr_start_finish;
2767                 new_bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
2768                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
2769                 if (bfq_bfqq_busy(new_bfqq))
2770                         bfqd->wr_busy_queues++;
2771                 new_bfqq->entity.prio_changed = 1;
2772         }
2773
2774         if (bfqq->wr_coeff > 1) { /* bfqq has given its wr to new_bfqq */
2775                 bfqq->wr_coeff = 1;
2776                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
2777                 if (bfq_bfqq_busy(bfqq))
2778                         bfqd->wr_busy_queues--;
2779         }
2780
2781         bfq_log_bfqq(bfqd, new_bfqq, "merge_bfqqs: wr_busy %d",
2782                      bfqd->wr_busy_queues);
2783
2784         /*
2785          * Merge queues (that is, let bic redirect its requests to new_bfqq)
2786          */
2787         bic_set_bfqq(bic, new_bfqq, 1);
2788         bfq_mark_bfqq_coop(new_bfqq);
2789         /*
2790          * new_bfqq now belongs to at least two bics (it is a shared queue):
2791          * set new_bfqq->bic to NULL. bfqq either:
2792          * - does not belong to any bic any more, and hence bfqq->bic must
2793          *   be set to NULL, or
2794          * - is a queue whose owning bics have already been redirected to a
2795          *   different queue, hence the queue is destined to not belong to
2796          *   any bic soon and bfqq->bic is already NULL (therefore the next
2797          *   assignment causes no harm).
2798          */
2799         new_bfqq->bic = NULL;
2800         /*
2801          * If the queue is shared, the pid is the pid of one of the associated
2802          * processes. Which pid depends on the exact sequence of merge events
2803          * the queue underwent. So printing such a pid is useless and confusing
2804          * because it reports a random pid between those of the associated
2805          * processes.
2806          * We mark such a queue with a pid -1, and then print SHARED instead of
2807          * a pid in logging messages.
2808          */
2809         new_bfqq->pid = -1;
2810         bfqq->bic = NULL;
2811         bfq_release_process_ref(bfqd, bfqq);
2812 }
2813
2814 static bool bfq_allow_bio_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
2815                                 struct bio *bio)
2816 {
2817         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2818         bool is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
2819         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->bio_bfqq, *new_bfqq;
2820
2821         /*
2822          * Disallow merge of a sync bio into an async request.
2823          */
2824         if (is_sync && !rq_is_sync(rq))
2825                 return false;
2826
2827         /*
2828          * Lookup the bfqq that this bio will be queued with. Allow
2829          * merge only if rq is queued there.
2830          */
2831         if (!bfqq)
2832                 return false;
2833
2834         /*
2835          * We take advantage of this function to perform an early merge
2836          * of the queues of possible cooperating processes.
2837          */
2838         new_bfqq = bfq_setup_cooperator(bfqd, bfqq, bio, false);
2839         if (new_bfqq) {
2840                 /*
2841                  * bic still points to bfqq, then it has not yet been
2842                  * redirected to some other bfq_queue, and a queue
2843                  * merge between bfqq and new_bfqq can be safely
2844                  * fulfilled, i.e., bic can be redirected to new_bfqq
2845                  * and bfqq can be put.
2846                  */
2847                 bfq_merge_bfqqs(bfqd, bfqd->bio_bic, bfqq,
2848                                 new_bfqq);
2849                 /*
2850                  * If we get here, bio will be queued into new_queue,
2851                  * so use new_bfqq to decide whether bio and rq can be
2852                  * merged.
2853                  */
2854                 bfqq = new_bfqq;
2855
2856                 /*
2857                  * Change also bqfd->bio_bfqq, as
2858                  * bfqd->bio_bic now points to new_bfqq, and
2859                  * this function may be invoked again (and then may
2860                  * use again bqfd->bio_bfqq).
2861                  */
2862                 bfqd->bio_bfqq = bfqq;
2863         }
2864
2865         return bfqq == RQ_BFQQ(rq);
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Set the maximum time for the in-service queue to consume its
2870  * budget. This prevents seeky processes from lowering the throughput.
2871  * In practice, a time-slice service scheme is used with seeky
2872  * processes.
2873  */
2874 static void bfq_set_budget_timeout(struct bfq_data *bfqd,
2875                                    struct bfq_queue *bfqq)
2876 {
2877         unsigned int timeout_coeff;
2878
2879         if (bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time)
2880                 timeout_coeff = 1;
2881         else
2882                 timeout_coeff = bfqq->entity.weight / bfqq->entity.orig_weight;
2883
2884         bfqd->last_budget_start = ktime_get();
2885
2886         bfqq->budget_timeout = jiffies +
2887                 bfqd->bfq_timeout * timeout_coeff;
2888 }
2889
2890 static void __bfq_set_in_service_queue(struct bfq_data *bfqd,
2891                                        struct bfq_queue *bfqq)
2892 {
2893         if (bfqq) {
2894                 bfq_clear_bfqq_fifo_expire(bfqq);
2895
2896                 bfqd->budgets_assigned = (bfqd->budgets_assigned * 7 + 256) / 8;
2897
2898                 if (time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish) &&
2899                     bfqq->wr_coeff > 1 &&
2900                     bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
2901                     time_is_before_jiffies(bfqq->budget_timeout)) {
2902                         /*
2903                          * For soft real-time queues, move the start
2904                          * of the weight-raising period forward by the
2905                          * time the queue has not received any
2906                          * service. Otherwise, a relatively long
2907                          * service delay is likely to cause the
2908                          * weight-raising period of the queue to end,
2909                          * because of the short duration of the
2910                          * weight-raising period of a soft real-time
2911                          * queue.  It is worth noting that this move
2912                          * is not so dangerous for the other queues,
2913                          * because soft real-time queues are not
2914                          * greedy.
2915                          *
2916                          * To not add a further variable, we use the
2917                          * overloaded field budget_timeout to
2918                          * determine for how long the queue has not
2919                          * received service, i.e., how much time has
2920                          * elapsed since the queue expired. However,
2921                          * this is a little imprecise, because
2922                          * budget_timeout is set to jiffies if bfqq
2923                          * not only expires, but also remains with no
2924                          * request.
2925                          */
2926                         if (time_after(bfqq->budget_timeout,
2927                                        bfqq->last_wr_start_finish))
2928                                 bfqq->last_wr_start_finish +=
2929                                         jiffies - bfqq->budget_timeout;
2930                         else
2931                                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2932                 }
2933
2934                 bfq_set_budget_timeout(bfqd, bfqq);
2935                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
2936                              "set_in_service_queue, cur-budget = %d",
2937                              bfqq->entity.budget);
2938         }
2939
2940         bfqd->in_service_queue = bfqq;
2941 }
2942
2943 /*
2944  * Get and set a new queue for service.
2945  */
2946 static struct bfq_queue *bfq_set_in_service_queue(struct bfq_data *bfqd)
2947 {
2948         struct bfq_queue *bfqq = bfq_get_next_queue(bfqd);
2949
2950         __bfq_set_in_service_queue(bfqd, bfqq);
2951         return bfqq;
2952 }
2953
2954 static void bfq_arm_slice_timer(struct bfq_data *bfqd)
2955 {
2956         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
2957         u32 sl;
2958
2959         bfq_mark_bfqq_wait_request(bfqq);
2960
2961         /*
2962          * We don't want to idle for seeks, but we do want to allow
2963          * fair distribution of slice time for a process doing back-to-back
2964          * seeks. So allow a little bit of time for him to submit a new rq.
2965          */
2966         sl = bfqd->bfq_slice_idle;
2967         /*
2968          * Unless the queue is being weight-raised or the scenario is
2969          * asymmetric, grant only minimum idle time if the queue
2970          * is seeky. A long idling is preserved for a weight-raised
2971          * queue, or, more in general, in an asymmetric scenario,
2972          * because a long idling is needed for guaranteeing to a queue
2973          * its reserved share of the throughput (in particular, it is
2974          * needed if the queue has a higher weight than some other
2975          * queue).
2976          */
2977         if (BFQQ_SEEKY(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1 &&
2978             !bfq_asymmetric_scenario(bfqd, bfqq))
2979                 sl = min_t(u64, sl, BFQ_MIN_TT);
2980         else if (bfqq->wr_coeff > 1)
2981                 sl = max_t(u32, sl, 20ULL * NSEC_PER_MSEC);
2982
2983         bfqd->last_idling_start = ktime_get();
2984         bfqd->last_idling_start_jiffies = jiffies;
2985
2986         hrtimer_start(&bfqd->idle_slice_timer, ns_to_ktime(sl),
2987                       HRTIMER_MODE_REL);
2988         bfqg_stats_set_start_idle_time(bfqq_group(bfqq));
2989 }
2990
2991 /*
2992  * In autotuning mode, max_budget is dynamically recomputed as the
2993  * amount of sectors transferred in timeout at the estimated peak
2994  * rate. This enables BFQ to utilize a full timeslice with a full
2995  * budget, even if the in-service queue is served at peak rate. And
2996  * this maximises throughput with sequential workloads.
2997  */
2998 static unsigned long bfq_calc_max_budget(struct bfq_data *bfqd)
2999 {
3000         return (u64)bfqd->peak_rate * USEC_PER_MSEC *
3001                 jiffies_to_msecs(bfqd->bfq_timeout)>>BFQ_RATE_SHIFT;
3002 }
3003
3004 /*
3005  * Update parameters related to throughput and responsiveness, as a
3006  * function of the estimated peak rate. See comments on
3007  * bfq_calc_max_budget(), and on the ref_wr_duration array.
3008  */
3009 static void update_thr_responsiveness_params(struct bfq_data *bfqd)
3010 {
3011         if (bfqd->bfq_user_max_budget == 0) {
3012                 bfqd->bfq_max_budget =
3013                         bfq_calc_max_budget(bfqd);
3014                 bfq_log(bfqd, "new max_budget = %d", bfqd->bfq_max_budget);
3015         }
3016 }
3017
3018 static void bfq_reset_rate_computation(struct bfq_data *bfqd,
3019                                        struct request *rq)
3020 {
3021         if (rq != NULL) { /* new rq dispatch now, reset accordingly */
3022                 bfqd->last_dispatch = bfqd->first_dispatch = ktime_get_ns();
3023                 bfqd->peak_rate_samples = 1;
3024                 bfqd->sequential_samples = 0;
3025                 bfqd->tot_sectors_dispatched = bfqd->last_rq_max_size =
3026                         blk_rq_sectors(rq);
3027         } else /* no new rq dispatched, just reset the number of samples */
3028                 bfqd->peak_rate_samples = 0; /* full re-init on next disp. */
3029
3030         bfq_log(bfqd,
3031                 "reset_rate_computation at end, sample %u/%u tot_sects %llu",
3032                 bfqd->peak_rate_samples, bfqd->sequential_samples,
3033                 bfqd->tot_sectors_dispatched);
3034 }
3035
3036 static void bfq_update_rate_reset(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
3037 {
3038         u32 rate, weight, divisor;
3039
3040         /*
3041          * For the convergence property to hold (see comments on
3042          * bfq_update_peak_rate()) and for the assessment to be
3043          * reliable, a minimum number of samples must be present, and
3044          * a minimum amount of time must have elapsed. If not so, do
3045          * not compute new rate. Just reset parameters, to get ready
3046          * for a new evaluation attempt.
3047          */
3048         if (bfqd->peak_rate_samples < BFQ_RATE_MIN_SAMPLES ||
3049             bfqd->delta_from_first < BFQ_RATE_MIN_INTERVAL)
3050                 goto reset_computation;
3051
3052         /*
3053          * If a new request completion has occurred after last
3054          * dispatch, then, to approximate the rate at which requests
3055          * have been served by the device, it is more precise to
3056          * extend the observation interval to the last completion.
3057          */
3058         bfqd->delta_from_first =
3059                 max_t(u64, bfqd->delta_from_first,
3060                       bfqd->last_completion - bfqd->first_dispatch);
3061
3062         /*
3063          * Rate computed in sects/usec, and not sects/nsec, for
3064          * precision issues.
3065          */
3066         rate = div64_ul(bfqd->tot_sectors_dispatched<<BFQ_RATE_SHIFT,
3067                         div_u64(bfqd->delta_from_first, NSEC_PER_USEC));
3068
3069         /*
3070          * Peak rate not updated if:
3071          * - the percentage of sequential dispatches is below 3/4 of the
3072          *   total, and rate is below the current estimated peak rate
3073          * - rate is unreasonably high (> 20M sectors/sec)
3074          */
3075         if ((bfqd->sequential_samples < (3 * bfqd->peak_rate_samples)>>2 &&
3076              rate <= bfqd->peak_rate) ||
3077                 rate > 20<<BFQ_RATE_SHIFT)
3078                 goto reset_computation;
3079
3080         /*
3081          * We have to update the peak rate, at last! To this purpose,
3082          * we use a low-pass filter. We compute the smoothing constant
3083          * of the filter as a function of the 'weight' of the new
3084          * measured rate.
3085          *
3086          * As can be seen in next formulas, we define this weight as a
3087          * quantity proportional to how sequential the workload is,
3088          * and to how long the observation time interval is.
3089          *
3090          * The weight runs from 0 to 8. The maximum value of the
3091          * weight, 8, yields the minimum value for the smoothing
3092          * constant. At this minimum value for the smoothing constant,
3093          * the measured rate contributes for half of the next value of
3094          * the estimated peak rate.
3095          *
3096          * So, the first step is to compute the weight as a function
3097          * of how sequential the workload is. Note that the weight
3098          * cannot reach 9, because bfqd->sequential_samples cannot
3099          * become equal to bfqd->peak_rate_samples, which, in its
3100          * turn, holds true because bfqd->sequential_samples is not
3101          * incremented for the first sample.
3102          */
3103         weight = (9 * bfqd->sequential_samples) / bfqd->peak_rate_samples;
3104
3105         /*
3106          * Second step: further refine the weight as a function of the
3107          * duration of the observation interval.
3108          */
3109         weight = min_t(u32, 8,
3110                        div_u64(weight * bfqd->delta_from_first,
3111                                BFQ_RATE_REF_INTERVAL));
3112
3113         /*
3114          * Divisor ranging from 10, for minimum weight, to 2, for
3115          * maximum weight.
3116          */
3117         divisor = 10 - weight;
3118
3119         /*
3120          * Finally, update peak rate:
3121          *
3122          * peak_rate = peak_rate * (divisor-1) / divisor  +  rate / divisor
3123          */
3124         bfqd->peak_rate *= divisor-1;
3125         bfqd->peak_rate /= divisor;
3126         rate /= divisor; /* smoothing constant alpha = 1/divisor */
3127
3128         bfqd->peak_rate += rate;
3129
3130         /*
3131          * For a very slow device, bfqd->peak_rate can reach 0 (see
3132          * the minimum representable values reported in the comments
3133          * on BFQ_RATE_SHIFT). Push to 1 if this happens, to avoid
3134          * divisions by zero where bfqd->peak_rate is used as a
3135          * divisor.
3136          */
3137         bfqd->peak_rate = max_t(u32, 1, bfqd->peak_rate);
3138
3139         update_thr_responsiveness_params(bfqd);
3140
3141 reset_computation:
3142         bfq_reset_rate_computation(bfqd, rq);
3143 }
3144
3145 /*
3146  * Update the read/write peak rate (the main quantity used for
3147  * auto-tuning, see update_thr_responsiveness_params()).
3148  *
3149  * It is not trivial to estimate the peak rate (correctly): because of
3150  * the presence of sw and hw queues between the scheduler and the
3151  * device components that finally serve I/O requests, it is hard to
3152  * say exactly when a given dispatched request is served inside the
3153  * device, and for how long. As a consequence, it is hard to know
3154  * precisely at what rate a given set of requests is actually served
3155  * by the device.
3156  *
3157  * On the opposite end, the dispatch time of any request is trivially
3158  * available, and, from this piece of information, the "dispatch rate"
3159  * of requests can be immediately computed. So, the idea in the next
3160  * function is to use what is known, namely request dispatch times
3161  * (plus, when useful, request completion times), to estimate what is
3162  * unknown, namely in-device request service rate.
3163  *
3164  * The main issue is that, because of the above facts, the rate at
3165  * which a certain set of requests is dispatched over a certain time
3166  * interval can vary greatly with respect to the rate at which the
3167  * same requests are then served. But, since the size of any
3168  * intermediate queue is limited, and the service scheme is lossless
3169  * (no request is silently dropped), the following obvious convergence
3170  * property holds: the number of requests dispatched MUST become
3171  * closer and closer to the number of requests completed as the
3172  * observation interval grows. This is the key property used in
3173  * the next function to estimate the peak service rate as a function
3174  * of the observed dispatch rate. The function assumes to be invoked
3175  * on every request dispatch.
3176  */
3177 static void bfq_update_peak_rate(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
3178 {
3179         u64 now_ns = ktime_get_ns();
3180
3181         if (bfqd->peak_rate_samples == 0) { /* first dispatch */
3182                 bfq_log(bfqd, "update_peak_rate: goto reset, samples %d",
3183                         bfqd->peak_rate_samples);
3184                 bfq_reset_rate_computation(bfqd, rq);
3185                 goto update_last_values; /* will add one sample */
3186         }
3187
3188         /*
3189          * Device idle for very long: the observation interval lasting
3190          * up to this dispatch cannot be a valid observation interval
3191          * for computing a new peak rate (similarly to the late-
3192          * completion event in bfq_completed_request()). Go to
3193          * update_rate_and_reset to have the following three steps
3194          * taken:
3195          * - close the observation interval at the last (previous)
3196          *   request dispatch or completion
3197          * - compute rate, if possible, for that observation interval
3198          * - start a new observation interval with this dispatch
3199          */
3200         if (now_ns - bfqd->last_dispatch > 100*NSEC_PER_MSEC &&
3201             bfqd->rq_in_driver == 0)
3202                 goto update_rate_and_reset;
3203
3204         /* Update sampling information */
3205         bfqd->peak_rate_samples++;
3206
3207         if ((bfqd->rq_in_driver > 0 ||
3208                 now_ns - bfqd->last_completion < BFQ_MIN_TT)
3209             && !BFQ_RQ_SEEKY(bfqd, bfqd->last_position, rq))
3210                 bfqd->sequential_samples++;
3211
3212         bfqd->tot_sectors_dispatched += blk_rq_sectors(rq);
3213
3214         /* Reset max observed rq size every 32 dispatches */
3215         if (likely(bfqd->peak_rate_samples % 32))
3216                 bfqd->last_rq_max_size =
3217                         max_t(u32, blk_rq_sectors(rq), bfqd->last_rq_max_size);
3218         else
3219                 bfqd->last_rq_max_size = blk_rq_sectors(rq);
3220
3221         bfqd->delta_from_first = now_ns - bfqd->first_dispatch;
3222
3223         /* Target observation interval not yet reached, go on sampling */
3224         if (bfqd->delta_from_first < BFQ_RATE_REF_INTERVAL)
3225                 goto update_last_values;
3226
3227 update_rate_and_reset:
3228         bfq_update_rate_reset(bfqd, rq);
3229 update_last_values:
3230         bfqd->last_position = blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq);
3231         if (RQ_BFQQ(rq) == bfqd->in_service_queue)
3232                 bfqd->in_serv_last_pos = bfqd->last_position;
3233         bfqd->last_dispatch = now_ns;
3234 }
3235
3236 /*
3237  * Remove request from internal lists.
3238  */
3239 static void bfq_dispatch_remove(struct request_queue *q, struct request *rq)
3240 {
3241         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
3242
3243         /*
3244          * For consistency, the next instruction should have been
3245          * executed after removing the request from the queue and
3246          * dispatching it.  We execute instead this instruction before
3247          * bfq_remove_request() (and hence introduce a temporary
3248          * inconsistency), for efficiency.  In fact, should this
3249          * dispatch occur for a non in-service bfqq, this anticipated
3250          * increment prevents two counters related to bfqq->dispatched
3251          * from risking to be, first, uselessly decremented, and then
3252          * incremented again when the (new) value of bfqq->dispatched
3253          * happens to be taken into account.
3254          */
3255         bfqq->dispatched++;
3256         bfq_update_peak_rate(q->elevator->elevator_data, rq);
3257
3258         bfq_remove_request(q, rq);
3259 }
3260
3261 /*
3262  * There is a case where idling does not have to be performed for
3263  * throughput concerns, but to preserve the throughput share of
3264  * the process associated with bfqq.
3265  *
3266  * To introduce this case, we can note that allowing the drive
3267  * to enqueue more than one request at a time, and hence
3268  * delegating de facto final scheduling decisions to the
3269  * drive's internal scheduler, entails loss of control on the
3270  * actual request service order. In particular, the critical
3271  * situation is when requests from different processes happen
3272  * to be present, at the same time, in the internal queue(s)
3273  * of the drive. In such a situation, the drive, by deciding
3274  * the service order of the internally-queued requests, does
3275  * determine also the actual throughput distribution among
3276  * these processes. But the drive typically has no notion or
3277  * concern about per-process throughput distribution, and
3278  * makes its decisions only on a per-request basis. Therefore,
3279  * the service distribution enforced by the drive's internal
3280  * scheduler is likely to coincide with the desired throughput
3281  * distribution only in a completely symmetric, or favorably
3282  * skewed scenario where:
3283  * (i-a) each of these processes must get the same throughput as
3284  *       the others,
3285  * (i-b) in case (i-a) does not hold, it holds that the process
3286  *       associated with bfqq must receive a lower or equal
3287  *       throughput than any of the other processes;
3288  * (ii)  the I/O of each process has the same properties, in
3289  *       terms of locality (sequential or random), direction
3290  *       (reads or writes), request sizes, greediness
3291  *       (from I/O-bound to sporadic), and so on;
3292
3293  * In fact, in such a scenario, the drive tends to treat the requests
3294  * of each process in about the same way as the requests of the
3295  * others, and thus to provide each of these processes with about the
3296  * same throughput.  This is exactly the desired throughput
3297  * distribution if (i-a) holds, or, if (i-b) holds instead, this is an
3298  * even more convenient distribution for (the process associated with)
3299  * bfqq.
3300  *
3301  * In contrast, in any asymmetric or unfavorable scenario, device
3302  * idling (I/O-dispatch plugging) is certainly needed to guarantee
3303  * that bfqq receives its assigned fraction of the device throughput
3304  * (see [1] for details).
3305  *
3306  * The problem is that idling may significantly reduce throughput with
3307  * certain combinations of types of I/O and devices. An important
3308  * example is sync random I/O on flash storage with command
3309  * queueing. So, unless bfqq falls in cases where idling also boosts
3310  * throughput, it is important to check conditions (i-a), i(-b) and
3311  * (ii) accurately, so as to avoid idling when not strictly needed for
3312  * service guarantees.
3313  *
3314  * Unfortunately, it is extremely difficult to thoroughly check
3315  * condition (ii). And, in case there are active groups, it becomes
3316  * very difficult to check conditions (i-a) and (i-b) too.  In fact,
3317  * if there are active groups, then, for conditions (i-a) or (i-b) to
3318  * become false 'indirectly', it is enough that an active group
3319  * contains more active processes or sub-groups than some other active
3320  * group. More precisely, for conditions (i-a) or (i-b) to become
3321  * false because of such a group, it is not even necessary that the
3322  * group is (still) active: it is sufficient that, even if the group
3323  * has become inactive, some of its descendant processes still have
3324  * some request already dispatched but still waiting for
3325  * completion. In fact, requests have still to be guaranteed their
3326  * share of the throughput even after being dispatched. In this
3327  * respect, it is easy to show that, if a group frequently becomes
3328  * inactive while still having in-flight requests, and if, when this
3329  * happens, the group is not considered in the calculation of whether
3330  * the scenario is asymmetric, then the group may fail to be
3331  * guaranteed its fair share of the throughput (basically because
3332  * idling may not be performed for the descendant processes of the
3333  * group, but it had to be).  We address this issue with the following
3334  * bi-modal behavior, implemented in the function
3335  * bfq_asymmetric_scenario().
3336  *
3337  * If there are groups with requests waiting for completion
3338  * (as commented above, some of these groups may even be
3339  * already inactive), then the scenario is tagged as
3340  * asymmetric, conservatively, without checking any of the
3341  * conditions (i-a), (i-b) or (ii). So the device is idled for bfqq.
3342  * This behavior matches also the fact that groups are created
3343  * exactly if controlling I/O is a primary concern (to
3344  * preserve bandwidth and latency guarantees).
3345  *
3346  * On the opposite end, if there are no groups with requests waiting
3347  * for completion, then only conditions (i-a) and (i-b) are actually
3348  * controlled, i.e., provided that conditions (i-a) or (i-b) holds,
3349  * idling is not performed, regardless of whether condition (ii)
3350  * holds.  In other words, only if conditions (i-a) and (i-b) do not
3351  * hold, then idling is allowed, and the device tends to be prevented
3352  * from queueing many requests, possibly of several processes. Since
3353  * there are no groups with requests waiting for completion, then, to
3354  * control conditions (i-a) and (i-b) it is enough to check just
3355  * whether all the queues with requests waiting for completion also
3356  * have the same weight.
3357  *
3358  * Not checking condition (ii) evidently exposes bfqq to the
3359  * risk of getting less throughput than its fair share.
3360  * However, for queues with the same weight, a further
3361  * mechanism, preemption, mitigates or even eliminates this
3362  * problem. And it does so without consequences on overall
3363  * throughput. This mechanism and its benefits are explained
3364  * in the next three paragraphs.
3365  *
3366  * Even if a queue, say Q, is expired when it remains idle, Q
3367  * can still preempt the new in-service queue if the next
3368  * request of Q arrives soon (see the comments on
3369  * bfq_bfqq_update_budg_for_activation). If all queues and
3370  * groups have the same weight, this form of preemption,
3371  * combined with the hole-recovery heuristic described in the
3372  * comments on function bfq_bfqq_update_budg_for_activation,
3373  * are enough to preserve a correct bandwidth distribution in
3374  * the mid term, even without idling. In fact, even if not
3375  * idling allows the internal queues of the device to contain
3376  * many requests, and thus to reorder requests, we can rather
3377  * safely assume that the internal scheduler still preserves a
3378  * minimum of mid-term fairness.
3379  *
3380  * More precisely, this preemption-based, idleless approach
3381  * provides fairness in terms of IOPS, and not sectors per
3382  * second. This can be seen with a simple example. Suppose
3383  * that there are two queues with the same weight, but that
3384  * the first queue receives requests of 8 sectors, while the
3385  * second queue receives requests of 1024 sectors. In
3386  * addition, suppose that each of the two queues contains at
3387  * most one request at a time, which implies that each queue
3388  * always remains idle after it is served. Finally, after
3389  * remaining idle, each queue receives very quickly a new
3390  * request. It follows that the two queues are served
3391  * alternatively, preempting each other if needed. This
3392  * implies that, although both queues have the same weight,
3393  * the queue with large requests receives a service that is
3394  * 1024/8 times as high as the service received by the other
3395  * queue.
3396  *
3397  * The motivation for using preemption instead of idling (for
3398  * queues with the same weight) is that, by not idling,
3399  * service guarantees are preserved (completely or at least in
3400  * part) without minimally sacrificing throughput. And, if
3401  * there is no active group, then the primary expectation for
3402  * this device is probably a high throughput.
3403  *
3404  * We are now left only with explaining the two sub-conditions in the
3405  * additional compound condition that is checked below for deciding
3406  * whether the scenario is asymmetric. To explain the first
3407  * sub-condition, we need to add that the function
3408  * bfq_asymmetric_scenario checks the weights of only
3409  * non-weight-raised queues, for efficiency reasons (see comments on
3410  * bfq_weights_tree_add()). Then the fact that bfqq is weight-raised
3411  * is checked explicitly here. More precisely, the compound condition
3412  * below takes into account also the fact that, even if bfqq is being
3413  * weight-raised, the scenario is still symmetric if all queues with
3414  * requests waiting for completion happen to be
3415  * weight-raised. Actually, we should be even more precise here, and
3416  * differentiate between interactive weight raising and soft real-time
3417  * weight raising.
3418  *
3419  * The second sub-condition checked in the compound condition is
3420  * whether there is a fair amount of already in-flight I/O not
3421  * belonging to bfqq. If so, I/O dispatching is to be plugged, for the
3422  * following reason. The drive may decide to serve in-flight
3423  * non-bfqq's I/O requests before bfqq's ones, thereby delaying the
3424  * arrival of new I/O requests for bfqq (recall that bfqq is sync). If
3425  * I/O-dispatching is not plugged, then, while bfqq remains empty, a
3426  * basically uncontrolled amount of I/O from other queues may be
3427  * dispatched too, possibly causing the service of bfqq's I/O to be
3428  * delayed even longer in the drive. This problem gets more and more
3429  * serious as the speed and the queue depth of the drive grow,
3430  * because, as these two quantities grow, the probability to find no
3431  * queue busy but many requests in flight grows too. By contrast,
3432  * plugging I/O dispatching minimizes the delay induced by already
3433  * in-flight I/O, and enables bfqq to recover the bandwidth it may
3434  * lose because of this delay.
3435  *
3436  * As a side note, it is worth considering that the above
3437  * device-idling countermeasures may however fail in the following
3438  * unlucky scenario: if I/O-dispatch plugging is (correctly) disabled
3439  * in a time period during which all symmetry sub-conditions hold, and
3440  * therefore the device is allowed to enqueue many requests, but at
3441  * some later point in time some sub-condition stops to hold, then it
3442  * may become impossible to make requests be served in the desired
3443  * order until all the requests already queued in the device have been
3444  * served. The last sub-condition commented above somewhat mitigates
3445  * this problem for weight-raised queues.
3446  */
3447 static bool idling_needed_for_service_guarantees(struct bfq_data *bfqd,
3448                                                  struct bfq_queue *bfqq)
3449 {
3450         /* No point in idling for bfqq if it won't get requests any longer */
3451         if (unlikely(!bfqq_process_refs(bfqq)))
3452                 return false;
3453
3454         return (bfqq->wr_coeff > 1 &&
3455                 (bfqd->wr_busy_queues <
3456                  bfq_tot_busy_queues(bfqd) ||
3457                  bfqd->rq_in_driver >=
3458                  bfqq->dispatched + 4)) ||
3459                 bfq_asymmetric_scenario(bfqd, bfqq);
3460 }
3461
3462 static bool __bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
3463                               enum bfqq_expiration reason)
3464 {
3465         /*
3466          * If this bfqq is shared between multiple processes, check
3467          * to make sure that those processes are still issuing I/Os
3468          * within the mean seek distance. If not, it may be time to
3469          * break the queues apart again.
3470          */
3471         if (bfq_bfqq_coop(bfqq) && BFQQ_SEEKY(bfqq))
3472                 bfq_mark_bfqq_split_coop(bfqq);
3473
3474         /*
3475          * Consider queues with a higher finish virtual time than
3476          * bfqq. If idling_needed_for_service_guarantees(bfqq) returns
3477          * true, then bfqq's bandwidth would be violated if an
3478          * uncontrolled amount of I/O from these queues were
3479          * dispatched while bfqq is waiting for its new I/O to
3480          * arrive. This is exactly what may happen if this is a forced
3481          * expiration caused by a preemption attempt, and if bfqq is
3482          * not re-scheduled. To prevent this from happening, re-queue
3483          * bfqq if it needs I/O-dispatch plugging, even if it is
3484          * empty. By doing so, bfqq is granted to be served before the
3485          * above queues (provided that bfqq is of course eligible).
3486          */
3487         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
3488             !(reason == BFQQE_PREEMPTED &&
3489               idling_needed_for_service_guarantees(bfqd, bfqq))) {
3490                 if (bfqq->dispatched == 0)
3491                         /*
3492                          * Overloading budget_timeout field to store
3493                          * the time at which the queue remains with no
3494                          * backlog and no outstanding request; used by
3495                          * the weight-raising mechanism.
3496                          */
3497                         bfqq->budget_timeout = jiffies;
3498
3499                 bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, true);
3500         } else {
3501                 bfq_requeue_bfqq(bfqd, bfqq, true);
3502                 /*
3503                  * Resort priority tree of potential close cooperators.
3504                  * See comments on bfq_pos_tree_add_move() for the unlikely().
3505                  */
3506                 if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing &&
3507                              !RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)))
3508                         bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
3509         }
3510
3511         /*
3512          * All in-service entities must have been properly deactivated
3513          * or requeued before executing the next function, which
3514          * resets all in-service entities as no more in service. This
3515          * may cause bfqq to be freed. If this happens, the next
3516          * function returns true.
3517          */
3518         return __bfq_bfqd_reset_in_service(bfqd);
3519 }
3520
3521 /**
3522  * __bfq_bfqq_recalc_budget - try to adapt the budget to the @bfqq behavior.
3523  * @bfqd: device data.
3524  * @bfqq: queue to update.
3525  * @reason: reason for expiration.
3526  *
3527  * Handle the feedback on @bfqq budget at queue expiration.
3528  * See the body for detailed comments.
3529  */
3530 static void __bfq_bfqq_recalc_budget(struct bfq_data *bfqd,
3531                                      struct bfq_queue *bfqq,
3532                                      enum bfqq_expiration reason)
3533 {
3534         struct request *next_rq;
3535         int budget, min_budget;
3536
3537         min_budget = bfq_min_budget(bfqd);
3538
3539         if (bfqq->wr_coeff == 1)
3540                 budget = bfqq->max_budget;
3541         else /*
3542               * Use a constant, low budget for weight-raised queues,
3543               * to help achieve a low latency. Keep it slightly higher
3544               * than the minimum possible budget, to cause a little
3545               * bit fewer expirations.
3546               */
3547                 budget = 2 * min_budget;
3548
3549         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: last budg %d, budg left %d",
3550                 bfqq->entity.budget, bfq_bfqq_budget_left(bfqq));
3551         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: last max_budg %d, min budg %d",
3552                 budget, bfq_min_budget(bfqd));
3553         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: sync %d, seeky %d",
3554                 bfq_bfqq_sync(bfqq), BFQQ_SEEKY(bfqd->in_service_queue));
3555
3556         if (bfq_bfqq_sync(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1) {
3557                 switch (reason) {
3558                 /*
3559                  * Caveat: in all the following cases we trade latency
3560                  * for throughput.
3561                  */
3562                 case BFQQE_TOO_IDLE:
3563                         /*
3564                          * This is the only case where we may reduce
3565                          * the budget: if there is no request of the
3566                          * process still waiting for completion, then
3567                          * we assume (tentatively) that the timer has
3568                          * expired because the batch of requests of
3569                          * the process could have been served with a
3570                          * smaller budget.  Hence, betting that
3571                          * process will behave in the same way when it
3572                          * becomes backlogged again, we reduce its
3573                          * next budget.  As long as we guess right,
3574                          * this budget cut reduces the latency
3575                          * experienced by the process.
3576                          *
3577                          * However, if there are still outstanding
3578                          * requests, then the process may have not yet
3579                          * issued its next request just because it is
3580                          * still waiting for the completion of some of
3581                          * the still outstanding ones.  So in this
3582                          * subcase we do not reduce its budget, on the
3583                          * contrary we increase it to possibly boost
3584                          * the throughput, as discussed in the
3585                          * comments to the BUDGET_TIMEOUT case.
3586                          */
3587                         if (bfqq->dispatched > 0) /* still outstanding reqs */
3588                                 budget = min(budget * 2, bfqd->bfq_max_budget);
3589                         else {
3590                                 if (budget > 5 * min_budget)
3591                                         budget -= 4 * min_budget;
3592                                 else
3593                                         budget = min_budget;
3594                         }
3595                         break;
3596                 case BFQQE_BUDGET_TIMEOUT:
3597                         /*
3598                          * We double the budget here because it gives
3599                          * the chance to boost the throughput if this
3600                          * is not a seeky process (and has bumped into
3601                          * this timeout because of, e.g., ZBR).
3602                          */
3603                         budget = min(budget * 2, bfqd->bfq_max_budget);
3604                         break;
3605                 case BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED:
3606                         /*
3607                          * The process still has backlog, and did not
3608                          * let either the budget timeout or the disk
3609                          * idling timeout expire. Hence it is not
3610                          * seeky, has a short thinktime and may be
3611                          * happy with a higher budget too. So
3612                          * definitely increase the budget of this good
3613                          * candidate to boost the disk throughput.
3614                          */
3615                         budget = min(budget * 4, bfqd->bfq_max_budget);
3616                         break;
3617                 case BFQQE_NO_MORE_REQUESTS:
3618                         /*
3619                          * For queues that expire for this reason, it
3620                          * is particularly important to keep the
3621                          * budget close to the actual service they
3622                          * need. Doing so reduces the timestamp
3623                          * misalignment problem described in the
3624                          * comments in the body of
3625                          * __bfq_activate_entity. In fact, suppose
3626                          * that a queue systematically expires for
3627                          * BFQQE_NO_MORE_REQUESTS and presents a
3628                          * new request in time to enjoy timestamp
3629                          * back-shifting. The larger the budget of the
3630                          * queue is with respect to the service the
3631                          * queue actually requests in each service
3632                          * slot, the more times the queue can be
3633                          * reactivated with the same virtual finish
3634                          * time. It follows that, even if this finish
3635                          * time is pushed to the system virtual time
3636                          * to reduce the consequent timestamp
3637                          * misalignment, the queue unjustly enjoys for
3638                          * many re-activations a lower finish time
3639                          * than all newly activated queues.
3640                          *
3641                          * The service needed by bfqq is measured
3642                          * quite precisely by bfqq->entity.service.
3643                          * Since bfqq does not enjoy device idling,
3644                          * bfqq->entity.service is equal to the number
3645                          * of sectors that the process associated with
3646                          * bfqq requested to read/write before waiting
3647                          * for request completions, or blocking for
3648                          * other reasons.
3649                          */
3650                         budget = max_t(int, bfqq->entity.service, min_budget);
3651                         break;
3652                 default:
3653                         return;
3654                 }
3655         } else if (!bfq_bfqq_sync(bfqq)) {
3656                 /*
3657                  * Async queues get always the maximum possible
3658                  * budget, as for them we do not care about latency
3659                  * (in addition, their ability to dispatch is limited
3660                  * by the charging factor).
3661                  */
3662                 budget = bfqd->bfq_max_budget;
3663         }
3664
3665         bfqq->max_budget = budget;
3666
3667         if (bfqd->budgets_assigned >= bfq_stats_min_budgets &&
3668             !bfqd->bfq_user_max_budget)
3669                 bfqq->max_budget = min(bfqq->max_budget, bfqd->bfq_max_budget);
3670
3671         /*
3672          * If there is still backlog, then assign a new budget, making
3673          * sure that it is large enough for the next request.  Since
3674          * the finish time of bfqq must be kept in sync with the
3675          * budget, be sure to call __bfq_bfqq_expire() *after* this
3676          * update.
3677          *
3678          * If there is no backlog, then no need to update the budget;
3679          * it will be updated on the arrival of a new request.
3680          */
3681         next_rq = bfqq->next_rq;
3682         if (next_rq)
3683                 bfqq->entity.budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
3684                                             bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq));
3685
3686         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "head sect: %u, new budget %d",
3687                         next_rq ? blk_rq_sectors(next_rq) : 0,
3688                         bfqq->entity.budget);
3689 }
3690
3691 /*
3692  * Return true if the process associated with bfqq is "slow". The slow
3693  * flag is used, in addition to the budget timeout, to reduce the
3694  * amount of service provided to seeky processes, and thus reduce
3695  * their chances to lower the throughput. More details in the comments
3696  * on the function bfq_bfqq_expire().
3697  *
3698  * An important observation is in order: as discussed in the comments
3699  * on the function bfq_update_peak_rate(), with devices with internal
3700  * queues, it is hard if ever possible to know when and for how long
3701  * an I/O request is processed by the device (apart from the trivial
3702  * I/O pattern where a new request is dispatched only after the
3703  * previous one has been completed). This makes it hard to evaluate
3704  * the real rate at which the I/O requests of each bfq_queue are
3705  * served.  In fact, for an I/O scheduler like BFQ, serving a
3706  * bfq_queue means just dispatching its requests during its service
3707  * slot (i.e., until the budget of the queue is exhausted, or the
3708  * queue remains idle, or, finally, a timeout fires). But, during the
3709  * service slot of a bfq_queue, around 100 ms at most, the device may
3710  * be even still processing requests of bfq_queues served in previous
3711  * service slots. On the opposite end, the requests of the in-service
3712  * bfq_queue may be completed after the service slot of the queue
3713  * finishes.
3714  *
3715  * Anyway, unless more sophisticated solutions are used
3716  * (where possible), the sum of the sizes of the requests dispatched
3717  * during the service slot of a bfq_queue is probably the only
3718  * approximation available for the service received by the bfq_queue
3719  * during its service slot. And this sum is the quantity used in this
3720  * function to evaluate the I/O speed of a process.
3721  */
3722 static bool bfq_bfqq_is_slow(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
3723                                  bool compensate, enum bfqq_expiration reason,
3724                                  unsigned long *delta_ms)
3725 {
3726         ktime_t delta_ktime;
3727         u32 delta_usecs;
3728         bool slow = BFQQ_SEEKY(bfqq); /* if delta too short, use seekyness */
3729
3730         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq))
3731                 return false;
3732
3733         if (compensate)
3734                 delta_ktime = bfqd->last_idling_start;
3735         else
3736                 delta_ktime = ktime_get();
3737         delta_ktime = ktime_sub(delta_ktime, bfqd->last_budget_start);
3738         delta_usecs = ktime_to_us(delta_ktime);
3739
3740         /* don't use too short time intervals */
3741         if (delta_usecs < 1000) {
3742                 if (blk_queue_nonrot(bfqd->queue))
3743                          /*
3744                           * give same worst-case guarantees as idling
3745                           * for seeky
3746                           */
3747                         *delta_ms = BFQ_MIN_TT / NSEC_PER_MSEC;
3748                 else /* charge at least one seek */
3749                         *delta_ms = bfq_slice_idle / NSEC_PER_MSEC;
3750
3751                 return slow;
3752         }
3753
3754         *delta_ms = delta_usecs / USEC_PER_MSEC;
3755
3756         /*
3757          * Use only long (> 20ms) intervals to filter out excessive
3758          * spikes in service rate estimation.
3759          */
3760         if (delta_usecs > 20000) {
3761                 /*
3762                  * Caveat for rotational devices: processes doing I/O
3763                  * in the slower disk zones tend to be slow(er) even
3764                  * if not seeky. In this respect, the estimated peak
3765                  * rate is likely to be an average over the disk
3766                  * surface. Accordingly, to not be too harsh with
3767                  * unlucky processes, a process is deemed slow only if
3768                  * its rate has been lower than half of the estimated
3769                  * peak rate.
3770                  */
3771                 slow = bfqq->entity.service < bfqd->bfq_max_budget / 2;
3772         }
3773
3774         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "bfq_bfqq_is_slow: slow %d", slow);
3775
3776         return slow;
3777 }
3778
3779 /*
3780  * To be deemed as soft real-time, an application must meet two
3781  * requirements. First, the application must not require an average
3782  * bandwidth higher than the approximate bandwidth required to playback or
3783  * record a compressed high-definition video.
3784  * The next function is invoked on the completion of the last request of a
3785  * batch, to compute the next-start time instant, soft_rt_next_start, such
3786  * that, if the next request of the application does not arrive before
3787  * soft_rt_next_start, then the above requirement on the bandwidth is met.
3788  *
3789  * The second requirement is that the request pattern of the application is
3790  * isochronous, i.e., that, after issuing a request or a batch of requests,
3791  * the application stops issuing new requests until all its pending requests
3792  * have been completed. After that, the application may issue a new batch,
3793  * and so on.
3794  * For this reason the next function is invoked to compute
3795  * soft_rt_next_start only for applications that meet this requirement,
3796  * whereas soft_rt_next_start is set to infinity for applications that do
3797  * not.
3798  *
3799  * Unfortunately, even a greedy (i.e., I/O-bound) application may
3800  * happen to meet, occasionally or systematically, both the above
3801  * bandwidth and isochrony requirements. This may happen at least in
3802  * the following circumstances. First, if the CPU load is high. The
3803  * application may stop issuing requests while the CPUs are busy
3804  * serving other processes, then restart, then stop again for a while,
3805  * and so on. The other circumstances are related to the storage
3806  * device: the storage device is highly loaded or reaches a low-enough
3807  * throughput with the I/O of the application (e.g., because the I/O
3808  * is random and/or the device is slow). In all these cases, the
3809  * I/O of the application may be simply slowed down enough to meet
3810  * the bandwidth and isochrony requirements. To reduce the probability
3811  * that greedy applications are deemed as soft real-time in these
3812  * corner cases, a further rule is used in the computation of
3813  * soft_rt_next_start: the return value of this function is forced to
3814  * be higher than the maximum between the following two quantities.
3815  *
3816  * (a) Current time plus: (1) the maximum time for which the arrival
3817  *     of a request is waited for when a sync queue becomes idle,
3818  *     namely bfqd->bfq_slice_idle, and (2) a few extra jiffies. We
3819  *     postpone for a moment the reason for adding a few extra
3820  *     jiffies; we get back to it after next item (b).  Lower-bounding
3821  *     the return value of this function with the current time plus
3822  *     bfqd->bfq_slice_idle tends to filter out greedy applications,
3823  *     because the latter issue their next request as soon as possible
3824  *     after the last one has been completed. In contrast, a soft
3825  *     real-time application spends some time processing data, after a
3826  *     batch of its requests has been completed.
3827  *
3828  * (b) Current value of bfqq->soft_rt_next_start. As pointed out
3829  *     above, greedy applications may happen to meet both the
3830  *     bandwidth and isochrony requirements under heavy CPU or
3831  *     storage-device load. In more detail, in these scenarios, these
3832  *     applications happen, only for limited time periods, to do I/O
3833  *     slowly enough to meet all the requirements described so far,
3834  *     including the filtering in above item (a). These slow-speed
3835  *     time intervals are usually interspersed between other time
3836  *     intervals during which these applications do I/O at a very high
3837  *     speed. Fortunately, exactly because of the high speed of the
3838  *     I/O in the high-speed intervals, the values returned by this
3839  *     function happen to be so high, near the end of any such
3840  *     high-speed interval, to be likely to fall *after* the end of
3841  *     the low-speed time interval that follows. These high values are
3842  *     stored in bfqq->soft_rt_next_start after each invocation of
3843  *     this function. As a consequence, if the last value of
3844  *     bfqq->soft_rt_next_start is constantly used to lower-bound the
3845  *     next value that this function may return, then, from the very
3846  *     beginning of a low-speed interval, bfqq->soft_rt_next_start is
3847  *     likely to be constantly kept so high that any I/O request
3848  *     issued during the low-speed interval is considered as arriving
3849  *     to soon for the application to be deemed as soft
3850  *     real-time. Then, in the high-speed interval that follows, the
3851  *     application will not be deemed as soft real-time, just because
3852  *     it will do I/O at a high speed. And so on.
3853  *
3854  * Getting back to the filtering in item (a), in the following two
3855  * cases this filtering might be easily passed by a greedy
3856  * application, if the reference quantity was just
3857  * bfqd->bfq_slice_idle:
3858  * 1) HZ is so low that the duration of a jiffy is comparable to or
3859  *    higher than bfqd->bfq_slice_idle. This happens, e.g., on slow
3860  *    devices with HZ=100. The time granularity may be so coarse
3861  *    that the approximation, in jiffies, of bfqd->bfq_slice_idle
3862  *    is rather lower than the exact value.
3863  * 2) jiffies, instead of increasing at a constant rate, may stop increasing
3864  *    for a while, then suddenly 'jump' by several units to recover the lost
3865  *    increments. This seems to happen, e.g., inside virtual machines.
3866  * To address this issue, in the filtering in (a) we do not use as a
3867  * reference time interval just bfqd->bfq_slice_idle, but
3868  * bfqd->bfq_slice_idle plus a few jiffies. In particular, we add the
3869  * minimum number of jiffies for which the filter seems to be quite
3870  * precise also in embedded systems and KVM/QEMU virtual machines.
3871  */
3872 static unsigned long bfq_bfqq_softrt_next_start(struct bfq_data *bfqd,
3873                                                 struct bfq_queue *bfqq)
3874 {
3875         return max3(bfqq->soft_rt_next_start,
3876                     bfqq->last_idle_bklogged +
3877                     HZ * bfqq->service_from_backlogged /
3878                     bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate,
3879                     jiffies + nsecs_to_jiffies(bfqq->bfqd->bfq_slice_idle) + 4);
3880 }
3881
3882 /**
3883  * bfq_bfqq_expire - expire a queue.
3884  * @bfqd: device owning the queue.
3885  * @bfqq: the queue to expire.
3886  * @compensate: if true, compensate for the time spent idling.
3887  * @reason: the reason causing the expiration.
3888  *
3889  * If the process associated with bfqq does slow I/O (e.g., because it
3890  * issues random requests), we charge bfqq with the time it has been
3891  * in service instead of the service it has received (see
3892  * bfq_bfqq_charge_time for details on how this goal is achieved). As
3893  * a consequence, bfqq will typically get higher timestamps upon
3894  * reactivation, and hence it will be rescheduled as if it had
3895  * received more service than what it has actually received. In the
3896  * end, bfqq receives less service in proportion to how slowly its
3897  * associated process consumes its budgets (and hence how seriously it
3898  * tends to lower the throughput). In addition, this time-charging
3899  * strategy guarantees time fairness among slow processes. In
3900  * contrast, if the process associated with bfqq is not slow, we
3901  * charge bfqq exactly with the service it has received.
3902  *
3903  * Charging time to the first type of queues and the exact service to
3904  * the other has the effect of using the WF2Q+ policy to schedule the
3905  * former on a timeslice basis, without violating service domain
3906  * guarantees among the latter.
3907  */
3908 void bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd,
3909                      struct bfq_queue *bfqq,
3910                      bool compensate,
3911                      enum bfqq_expiration reason)
3912 {
3913         bool slow;
3914         unsigned long delta = 0;
3915         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
3916
3917         /*
3918          * Check whether the process is slow (see bfq_bfqq_is_slow).
3919          */
3920         slow = bfq_bfqq_is_slow(bfqd, bfqq, compensate, reason, &delta);
3921
3922         /*
3923          * As above explained, charge slow (typically seeky) and
3924          * timed-out queues with the time and not the service
3925          * received, to favor sequential workloads.
3926          *
3927          * Processes doing I/O in the slower disk zones will tend to
3928          * be slow(er) even if not seeky. Therefore, since the
3929          * estimated peak rate is actually an average over the disk
3930          * surface, these processes may timeout just for bad luck. To
3931          * avoid punishing them, do not charge time to processes that
3932          * succeeded in consuming at least 2/3 of their budget. This
3933          * allows BFQ to preserve enough elasticity to still perform
3934          * bandwidth, and not time, distribution with little unlucky
3935          * or quasi-sequential processes.
3936          */
3937         if (bfqq->wr_coeff == 1 &&
3938             (slow ||
3939              (reason == BFQQE_BUDGET_TIMEOUT &&
3940               bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  entity->budget / 3)))
3941                 bfq_bfqq_charge_time(bfqd, bfqq, delta);
3942
3943         if (reason == BFQQE_TOO_IDLE &&
3944             entity->service <= 2 * entity->budget / 10)
3945                 bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
3946
3947         if (bfqd->low_latency && bfqq->wr_coeff == 1)
3948                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
3949
3950         if (bfqd->low_latency && bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate > 0 &&
3951             RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
3952                 /*
3953                  * If we get here, and there are no outstanding
3954                  * requests, then the request pattern is isochronous
3955                  * (see the comments on the function
3956                  * bfq_bfqq_softrt_next_start()). Thus we can compute
3957                  * soft_rt_next_start. And we do it, unless bfqq is in
3958                  * interactive weight raising. We do not do it in the
3959                  * latter subcase, for the following reason. bfqq may
3960                  * be conveying the I/O needed to load a soft
3961                  * real-time application. Such an application will
3962                  * actually exhibit a soft real-time I/O pattern after
3963                  * it finally starts doing its job. But, if
3964                  * soft_rt_next_start is computed here for an
3965                  * interactive bfqq, and bfqq had received a lot of
3966                  * service before remaining with no outstanding
3967                  * request (likely to happen on a fast device), then
3968                  * soft_rt_next_start would be assigned such a high
3969                  * value that, for a very long time, bfqq would be
3970                  * prevented from being possibly considered as soft
3971                  * real time.
3972                  *
3973                  * If, instead, the queue still has outstanding
3974                  * requests, then we have to wait for the completion
3975                  * of all the outstanding requests to discover whether
3976                  * the request pattern is actually isochronous.
3977                  */
3978                 if (bfqq->dispatched == 0 &&
3979                     bfqq->wr_coeff != bfqd->bfq_wr_coeff)
3980                         bfqq->soft_rt_next_start =
3981                                 bfq_bfqq_softrt_next_start(bfqd, bfqq);
3982                 else if (bfqq->dispatched > 0) {
3983                         /*
3984                          * Schedule an update of soft_rt_next_start to when
3985                          * the task may be discovered to be isochronous.
3986                          */
3987                         bfq_mark_bfqq_softrt_update(bfqq);
3988                 }
3989         }
3990
3991         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
3992                 "expire (%d, slow %d, num_disp %d, short_ttime %d)", reason,
3993                 slow, bfqq->dispatched, bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq));
3994
3995         /*
3996          * bfqq expired, so no total service time needs to be computed
3997          * any longer: reset state machine for measuring total service
3998          * times.
3999          */
4000         bfqd->rqs_injected = bfqd->wait_dispatch = false;
4001         bfqd->waited_rq = NULL;
4002
4003         /*
4004          * Increase, decrease or leave budget unchanged according to
4005          * reason.
4006          */
4007         __bfq_bfqq_recalc_budget(bfqd, bfqq, reason);
4008         if (__bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, reason))
4009                 /* bfqq is gone, no more actions on it */
4010                 return;
4011
4012         /* mark bfqq as waiting a request only if a bic still points to it */
4013         if (!bfq_bfqq_busy(bfqq) &&
4014             reason != BFQQE_BUDGET_TIMEOUT &&
4015             reason != BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED) {
4016                 bfq_mark_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
4017                 /*
4018                  * Not setting service to 0, because, if the next rq
4019                  * arrives in time, the queue will go on receiving
4020                  * service with this same budget (as if it never expired)
4021                  */
4022         } else
4023                 entity->service = 0;
4024
4025         /*
4026          * Reset the received-service counter for every parent entity.
4027          * Differently from what happens with bfqq->entity.service,
4028          * the resetting of this counter never needs to be postponed
4029          * for parent entities. In fact, in case bfqq may have a
4030          * chance to go on being served using the last, partially
4031          * consumed budget, bfqq->entity.service needs to be kept,
4032          * because if bfqq then actually goes on being served using
4033          * the same budget, the last value of bfqq->entity.service is
4034          * needed to properly decrement bfqq->entity.budget by the
4035          * portion already consumed. In contrast, it is not necessary
4036          * to keep entity->service for parent entities too, because
4037          * the bubble up of the new value of bfqq->entity.budget will
4038          * make sure that the budgets of parent entities are correct,
4039          * even in case bfqq and thus parent entities go on receiving
4040          * service with the same budget.
4041          */
4042         entity = entity->parent;
4043         for_each_entity(entity)
4044                 entity->service = 0;
4045 }
4046
4047 /*
4048  * Budget timeout is not implemented through a dedicated timer, but
4049  * just checked on request arrivals and completions, as well as on
4050  * idle timer expirations.
4051  */
4052 static bool bfq_bfqq_budget_timeout(struct bfq_queue *bfqq)
4053 {
4054         return time_is_before_eq_jiffies(bfqq->budget_timeout);
4055 }
4056
4057 /*
4058  * If we expire a queue that is actively waiting (i.e., with the
4059  * device idled) for the arrival of a new request, then we may incur
4060  * the timestamp misalignment problem described in the body of the
4061  * function __bfq_activate_entity. Hence we return true only if this
4062  * condition does not hold, or if the queue is slow enough to deserve
4063  * only to be kicked off for preserving a high throughput.
4064  */
4065 static bool bfq_may_expire_for_budg_timeout(struct bfq_queue *bfqq)
4066 {
4067         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
4068                 "may_budget_timeout: wait_request %d left %d timeout %d",
4069                 bfq_bfqq_wait_request(bfqq),
4070                         bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  bfqq->entity.budget / 3,
4071                 bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq));
4072
4073         return (!bfq_bfqq_wait_request(bfqq) ||
4074                 bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  bfqq->entity.budget / 3)
4075                 &&
4076                 bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq);
4077 }
4078
4079 static bool idling_boosts_thr_without_issues(struct bfq_data *bfqd,
4080                                              struct bfq_queue *bfqq)
4081 {
4082         bool rot_without_queueing =
4083                 !blk_queue_nonrot(bfqd->queue) && !bfqd->hw_tag,
4084                 bfqq_sequential_and_IO_bound,
4085                 idling_boosts_thr;
4086
4087         /* No point in idling for bfqq if it won't get requests any longer */
4088         if (unlikely(!bfqq_process_refs(bfqq)))
4089                 return false;
4090
4091         bfqq_sequential_and_IO_bound = !BFQQ_SEEKY(bfqq) &&
4092                 bfq_bfqq_IO_bound(bfqq) && bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
4093
4094         /*
4095          * The next variable takes into account the cases where idling
4096          * boosts the throughput.
4097          *
4098          * The value of the variable is computed considering, first, that
4099          * idling is virtually always beneficial for the throughput if:
4100          * (a) the device is not NCQ-capable and rotational, or
4101          * (b) regardless of the presence of NCQ, the device is rotational and
4102          *     the request pattern for bfqq is I/O-bound and sequential, or
4103          * (c) regardless of whether it is rotational, the device is
4104          *     not NCQ-capable and the request pattern for bfqq is
4105          *     I/O-bound and sequential.
4106          *
4107          * Secondly, and in contrast to the above item (b), idling an
4108          * NCQ-capable flash-based device would not boost the
4109          * throughput even with sequential I/O; rather it would lower
4110          * the throughput in proportion to how fast the device
4111          * is. Accordingly, the next variable is true if any of the
4112          * above conditions (a), (b) or (c) is true, and, in
4113          * particular, happens to be false if bfqd is an NCQ-capable
4114          * flash-based device.
4115          */
4116         idling_boosts_thr = rot_without_queueing ||
4117                 ((!blk_queue_nonrot(bfqd->queue) || !bfqd->hw_tag) &&
4118                  bfqq_sequential_and_IO_bound);
4119
4120         /*
4121          * The return value of this function is equal to that of
4122          * idling_boosts_thr, unless a special case holds. In this
4123          * special case, described below, idling may cause problems to
4124          * weight-raised queues.
4125          *
4126          * When the request pool is saturated (e.g., in the presence
4127          * of write hogs), if the processes associated with
4128          * non-weight-raised queues ask for requests at a lower rate,
4129          * then processes associated with weight-raised queues have a
4130          * higher probability to get a request from the pool
4131          * immediately (or at least soon) when they need one. Thus
4132          * they have a higher probability to actually get a fraction
4133          * of the device throughput proportional to their high
4134          * weight. This is especially true with NCQ-capable drives,
4135          * which enqueue several requests in advance, and further
4136          * reorder internally-queued requests.
4137          *
4138          * For this reason, we force to false the return value if
4139          * there are weight-raised busy queues. In this case, and if
4140          * bfqq is not weight-raised, this guarantees that the device
4141          * is not idled for bfqq (if, instead, bfqq is weight-raised,
4142          * then idling will be guaranteed by another variable, see
4143          * below). Combined with the timestamping rules of BFQ (see
4144          * [1] for details), this behavior causes bfqq, and hence any
4145          * sync non-weight-raised queue, to get a lower number of
4146          * requests served, and thus to ask for a lower number of
4147          * requests from the request pool, before the busy
4148          * weight-raised queues get served again. This often mitigates
4149          * starvation problems in the presence of heavy write
4150          * workloads and NCQ, thereby guaranteeing a higher
4151          * application and system responsiveness in these hostile
4152          * scenarios.
4153          */
4154         return idling_boosts_thr &&
4155                 bfqd->wr_busy_queues == 0;
4156 }
4157
4158 /*
4159  * For a queue that becomes empty, device idling is allowed only if
4160  * this function returns true for that queue. As a consequence, since
4161  * device idling plays a critical role for both throughput boosting
4162  * and service guarantees, the return value of this function plays a
4163  * critical role as well.
4164  *
4165  * In a nutshell, this function returns true only if idling is
4166  * beneficial for throughput or, even if detrimental for throughput,
4167  * idling is however necessary to preserve service guarantees (low
4168  * latency, desired throughput distribution, ...). In particular, on
4169  * NCQ-capable devices, this function tries to return false, so as to
4170  * help keep the drives' internal queues full, whenever this helps the
4171  * device boost the throughput without causing any service-guarantee
4172  * issue.
4173  *
4174  * Most of the issues taken into account to get the return value of
4175  * this function are not trivial. We discuss these issues in the two
4176  * functions providing the main pieces of information needed by this
4177  * function.
4178  */
4179 static bool bfq_better_to_idle(struct bfq_queue *bfqq)
4180 {
4181         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
4182         bool idling_boosts_thr_with_no_issue, idling_needed_for_service_guar;
4183
4184         /* No point in idling for bfqq if it won't get requests any longer */
4185         if (unlikely(!bfqq_process_refs(bfqq)))
4186                 return false;
4187
4188         if (unlikely(bfqd->strict_guarantees))
4189                 return true;
4190
4191         /*
4192          * Idling is performed only if slice_idle > 0. In addition, we
4193          * do not idle if
4194          * (a) bfqq is async
4195          * (b) bfqq is in the idle io prio class: in this case we do
4196          * not idle because we want to minimize the bandwidth that
4197          * queues in this class can steal to higher-priority queues
4198          */
4199         if (bfqd->bfq_slice_idle == 0 || !bfq_bfqq_sync(bfqq) ||
4200            bfq_class_idle(bfqq))
4201                 return false;
4202
4203         idling_boosts_thr_with_no_issue =
4204                 idling_boosts_thr_without_issues(bfqd, bfqq);
4205
4206         idling_needed_for_service_guar =
4207                 idling_needed_for_service_guarantees(bfqd, bfqq);
4208
4209         /*
4210          * We have now the two components we need to compute the
4211          * return value of the function, which is true only if idling
4212          * either boosts the throughput (without issues), or is
4213          * necessary to preserve service guarantees.
4214          */
4215         return idling_boosts_thr_with_no_issue ||
4216                 idling_needed_for_service_guar;
4217 }
4218
4219 /*
4220  * If the in-service queue is empty but the function bfq_better_to_idle
4221  * returns true, then:
4222  * 1) the queue must remain in service and cannot be expired, and
4223  * 2) the device must be idled to wait for the possible arrival of a new
4224  *    request for the queue.
4225  * See the comments on the function bfq_better_to_idle for the reasons
4226  * why performing device idling is the best choice to boost the throughput
4227  * and preserve service guarantees when bfq_better_to_idle itself
4228  * returns true.
4229  */
4230 static bool bfq_bfqq_must_idle(struct bfq_queue *bfqq)
4231 {
4232         return RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) && bfq_better_to_idle(bfqq);
4233 }
4234
4235 /*
4236  * This function chooses the queue from which to pick the next extra
4237  * I/O request to inject, if it finds a compatible queue. See the
4238  * comments on bfq_update_inject_limit() for details on the injection
4239  * mechanism, and for the definitions of the quantities mentioned
4240  * below.
4241  */
4242 static struct bfq_queue *
4243 bfq_choose_bfqq_for_injection(struct bfq_data *bfqd)
4244 {
4245         struct bfq_queue *bfqq, *in_serv_bfqq = bfqd->in_service_queue;
4246         unsigned int limit = in_serv_bfqq->inject_limit;
4247         /*
4248          * If
4249          * - bfqq is not weight-raised and therefore does not carry
4250          *   time-critical I/O,
4251          * or
4252          * - regardless of whether bfqq is weight-raised, bfqq has
4253          *   however a long think time, during which it can absorb the
4254          *   effect of an appropriate number of extra I/O requests
4255          *   from other queues (see bfq_update_inject_limit for
4256          *   details on the computation of this number);
4257          * then injection can be performed without restrictions.
4258          */
4259         bool in_serv_always_inject = in_serv_bfqq->wr_coeff == 1 ||
4260                 !bfq_bfqq_has_short_ttime(in_serv_bfqq);
4261
4262         /*
4263          * If
4264          * - the baseline total service time could not be sampled yet,
4265          *   so the inject limit happens to be still 0, and
4266          * - a lot of time has elapsed since the plugging of I/O
4267          *   dispatching started, so drive speed is being wasted
4268          *   significantly;
4269          * then temporarily raise inject limit to one request.
4270          */
4271         if (limit == 0 && in_serv_bfqq->last_serv_time_ns == 0 &&
4272             bfq_bfqq_wait_request(in_serv_bfqq) &&
4273             time_is_before_eq_jiffies(bfqd->last_idling_start_jiffies +
4274                                       bfqd->bfq_slice_idle)
4275                 )
4276                 limit = 1;
4277
4278         if (bfqd->rq_in_driver >= limit)
4279                 return NULL;
4280
4281         /*
4282          * Linear search of the source queue for injection; but, with
4283          * a high probability, very few steps are needed to find a
4284          * candidate queue, i.e., a queue with enough budget left for
4285          * its next request. In fact:
4286          * - BFQ dynamically updates the budget of every queue so as
4287          *   to accommodate the expected backlog of the queue;
4288          * - if a queue gets all its requests dispatched as injected
4289          *   service, then the queue is removed from the active list
4290          *   (and re-added only if it gets new requests, but then it
4291          *   is assigned again enough budget for its new backlog).
4292          */
4293         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->active_list, bfqq_list)
4294                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
4295                     (in_serv_always_inject || bfqq->wr_coeff > 1) &&
4296                     bfq_serv_to_charge(bfqq->next_rq, bfqq) <=
4297                     bfq_bfqq_budget_left(bfqq)) {
4298                         /*
4299                          * Allow for only one large in-flight request
4300                          * on non-rotational devices, for the
4301                          * following reason. On non-rotationl drives,
4302                          * large requests take much longer than
4303                          * smaller requests to be served. In addition,
4304                          * the drive prefers to serve large requests
4305                          * w.r.t. to small ones, if it can choose. So,
4306                          * having more than one large requests queued
4307                          * in the drive may easily make the next first
4308                          * request of the in-service queue wait for so
4309                          * long to break bfqq's service guarantees. On
4310                          * the bright side, large requests let the
4311                          * drive reach a very high throughput, even if
4312                          * there is only one in-flight large request
4313                          * at a time.
4314                          */
4315                         if (blk_queue_nonrot(bfqd->queue) &&
4316                             blk_rq_sectors(bfqq->next_rq) >=
4317                             BFQQ_SECT_THR_NONROT)
4318                                 limit = min_t(unsigned int, 1, limit);
4319                         else
4320                                 limit = in_serv_bfqq->inject_limit;
4321
4322                         if (bfqd->rq_in_driver < limit) {
4323                                 bfqd->rqs_injected = true;
4324                                 return bfqq;
4325                         }
4326                 }
4327
4328         return NULL;
4329 }
4330
4331 /*
4332  * Select a queue for service.  If we have a current queue in service,
4333  * check whether to continue servicing it, or retrieve and set a new one.
4334  */
4335 static struct bfq_queue *bfq_select_queue(struct bfq_data *bfqd)
4336 {
4337         struct bfq_queue *bfqq;
4338         struct request *next_rq;
4339         enum bfqq_expiration reason = BFQQE_BUDGET_TIMEOUT;
4340
4341         bfqq = bfqd->in_service_queue;
4342         if (!bfqq)
4343                 goto new_queue;
4344
4345         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: already in-service queue");
4346
4347         /*
4348          * Do not expire bfqq for budget timeout if bfqq may be about
4349          * to enjoy device idling. The reason why, in this case, we
4350          * prevent bfqq from expiring is the same as in the comments
4351          * on the case where bfq_bfqq_must_idle() returns true, in
4352          * bfq_completed_request().
4353          */
4354         if (bfq_may_expire_for_budg_timeout(bfqq) &&
4355             !bfq_bfqq_must_idle(bfqq))
4356                 goto expire;
4357
4358 check_queue:
4359         /*
4360          * This loop is rarely executed more than once. Even when it
4361          * happens, it is much more convenient to re-execute this loop
4362          * than to return NULL and trigger a new dispatch to get a
4363          * request served.
4364          */
4365         next_rq = bfqq->next_rq;
4366         /*
4367          * If bfqq has requests queued and it has enough budget left to
4368          * serve them, keep the queue, otherwise expire it.
4369          */
4370         if (next_rq) {
4371                 if (bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq) >
4372                         bfq_bfqq_budget_left(bfqq)) {
4373                         /*
4374                          * Expire the queue for budget exhaustion,
4375                          * which makes sure that the next budget is
4376                          * enough to serve the next request, even if
4377                          * it comes from the fifo expired path.
4378                          */
4379                         reason = BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED;
4380                         goto expire;
4381                 } else {
4382                         /*
4383                          * The idle timer may be pending because we may
4384                          * not disable disk idling even when a new request
4385                          * arrives.
4386                          */
4387                         if (bfq_bfqq_wait_request(bfqq)) {
4388                                 /*
4389                                  * If we get here: 1) at least a new request
4390                                  * has arrived but we have not disabled the
4391                                  * timer because the request was too small,
4392                                  * 2) then the block layer has unplugged
4393                                  * the device, causing the dispatch to be
4394                                  * invoked.
4395                                  *
4396                                  * Since the device is unplugged, now the
4397                                  * requests are probably large enough to
4398                                  * provide a reasonable throughput.
4399                                  * So we disable idling.
4400                                  */
4401                                 bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
4402                                 hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
4403                         }
4404                         goto keep_queue;
4405                 }
4406         }
4407
4408         /*
4409          * No requests pending. However, if the in-service queue is idling
4410          * for a new request, or has requests waiting for a completion and
4411          * may idle after their completion, then keep it anyway.
4412          *
4413          * Yet, inject service from other queues if it boosts
4414          * throughput and is possible.
4415          */
4416         if (bfq_bfqq_wait_request(bfqq) ||
4417             (bfqq->dispatched != 0 && bfq_better_to_idle(bfqq))) {
4418                 struct bfq_queue *async_bfqq =
4419                         bfqq->bic && bfqq->bic->bfqq[0] &&
4420                         bfq_bfqq_busy(bfqq->bic->bfqq[0]) &&
4421                         bfqq->bic->bfqq[0]->next_rq ?
4422                         bfqq->bic->bfqq[0] : NULL;
4423
4424                 /*
4425                  * The next three mutually-exclusive ifs decide
4426                  * whether to try injection, and choose the queue to
4427                  * pick an I/O request from.
4428                  *
4429                  * The first if checks whether the process associated
4430                  * with bfqq has also async I/O pending. If so, it
4431                  * injects such I/O unconditionally. Injecting async
4432                  * I/O from the same process can cause no harm to the
4433                  * process. On the contrary, it can only increase
4434                  * bandwidth and reduce latency for the process.
4435                  *
4436                  * The second if checks whether there happens to be a
4437                  * non-empty waker queue for bfqq, i.e., a queue whose
4438                  * I/O needs to be completed for bfqq to receive new
4439                  * I/O. This happens, e.g., if bfqq is associated with
4440                  * a process that does some sync. A sync generates
4441                  * extra blocking I/O, which must be completed before
4442                  * the process associated with bfqq can go on with its
4443                  * I/O. If the I/O of the waker queue is not served,
4444                  * then bfqq remains empty, and no I/O is dispatched,
4445                  * until the idle timeout fires for bfqq. This is
4446                  * likely to result in lower bandwidth and higher
4447                  * latencies for bfqq, and in a severe loss of total
4448                  * throughput. The best action to take is therefore to
4449                  * serve the waker queue as soon as possible. So do it
4450                  * (without relying on the third alternative below for
4451                  * eventually serving waker_bfqq's I/O; see the last
4452                  * paragraph for further details). This systematic
4453                  * injection of I/O from the waker queue does not
4454                  * cause any delay to bfqq's I/O. On the contrary,
4455                  * next bfqq's I/O is brought forward dramatically,
4456                  * for it is not blocked for milliseconds.
4457                  *
4458                  * The third if checks whether bfqq is a queue for
4459                  * which it is better to avoid injection. It is so if
4460                  * bfqq delivers more throughput when served without
4461                  * any further I/O from other queues in the middle, or
4462                  * if the service times of bfqq's I/O requests both
4463                  * count more than overall throughput, and may be
4464                  * easily increased by injection (this happens if bfqq
4465                  * has a short think time). If none of these
4466                  * conditions holds, then a candidate queue for
4467                  * injection is looked for through
4468                  * bfq_choose_bfqq_for_injection(). Note that the
4469                  * latter may return NULL (for example if the inject
4470                  * limit for bfqq is currently 0).
4471                  *
4472                  * NOTE: motivation for the second alternative
4473                  *
4474                  * Thanks to the way the inject limit is updated in
4475                  * bfq_update_has_short_ttime(), it is rather likely
4476                  * that, if I/O is being plugged for bfqq and the
4477                  * waker queue has pending I/O requests that are
4478                  * blocking bfqq's I/O, then the third alternative
4479                  * above lets the waker queue get served before the
4480                  * I/O-plugging timeout fires. So one may deem the
4481                  * second alternative superfluous. It is not, because
4482                  * the third alternative may be way less effective in
4483                  * case of a synchronization. For two main
4484                  * reasons. First, throughput may be low because the
4485                  * inject limit may be too low to guarantee the same
4486                  * amount of injected I/O, from the waker queue or
4487                  * other queues, that the second alternative
4488                  * guarantees (the second alternative unconditionally
4489                  * injects a pending I/O request of the waker queue
4490                  * for each bfq_dispatch_request()). Second, with the
4491                  * third alternative, the duration of the plugging,
4492                  * i.e., the time before bfqq finally receives new I/O,
4493                  * may not be minimized, because the waker queue may
4494                  * happen to be served only after other queues.
4495                  */
4496                 if (async_bfqq &&
4497                     icq_to_bic(async_bfqq->next_rq->elv.icq) == bfqq->bic &&
4498                     bfq_serv_to_charge(async_bfqq->next_rq, async_bfqq) <=
4499                     bfq_bfqq_budget_left(async_bfqq))
4500                         bfqq = bfqq->bic->bfqq[0];
4501                 else if (bfq_bfqq_has_waker(bfqq) &&
4502                            bfq_bfqq_busy(bfqq->waker_bfqq) &&
4503                            bfqq->next_rq &&
4504                            bfq_serv_to_charge(bfqq->waker_bfqq->next_rq,
4505                                               bfqq->waker_bfqq) <=
4506                            bfq_bfqq_budget_left(bfqq->waker_bfqq)
4507                         )
4508                         bfqq = bfqq->waker_bfqq;
4509                 else if (!idling_boosts_thr_without_issues(bfqd, bfqq) &&
4510                          (bfqq->wr_coeff == 1 || bfqd->wr_busy_queues > 1 ||
4511                           !bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq)))
4512                         bfqq = bfq_choose_bfqq_for_injection(bfqd);
4513                 else
4514                         bfqq = NULL;
4515
4516                 goto keep_queue;
4517         }
4518
4519         reason = BFQQE_NO_MORE_REQUESTS;
4520 expire:
4521         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false, reason);
4522 new_queue:
4523         bfqq = bfq_set_in_service_queue(bfqd);
4524         if (bfqq) {
4525                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: checking new queue");
4526                 goto check_queue;
4527         }
4528 keep_queue:
4529         if (bfqq)
4530                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: returned this queue");
4531         else
4532                 bfq_log(bfqd, "select_queue: no queue returned");
4533
4534         return bfqq;
4535 }
4536
4537 static void bfq_update_wr_data(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
4538 {
4539         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
4540
4541         if (bfqq->wr_coeff > 1) { /* queue is being weight-raised */
4542                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
4543                         "raising period dur %u/%u msec, old coeff %u, w %d(%d)",
4544                         jiffies_to_msecs(jiffies - bfqq->last_wr_start_finish),
4545                         jiffies_to_msecs(bfqq->wr_cur_max_time),
4546                         bfqq->wr_coeff,
4547                         bfqq->entity.weight, bfqq->entity.orig_weight);
4548
4549                 if (entity->prio_changed)
4550                         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "WARN: pending prio change");
4551
4552                 /*
4553                  * If the queue was activated in a burst, or too much
4554                  * time has elapsed from the beginning of this
4555                  * weight-raising period, then end weight raising.
4556                  */
4557                 if (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq))
4558                         bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
4559                 else if (time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish +
4560                                                 bfqq->wr_cur_max_time)) {
4561                         if (bfqq->wr_cur_max_time != bfqd->bfq_wr_rt_max_time ||
4562                         time_is_before_jiffies(bfqq->wr_start_at_switch_to_srt +
4563                                                bfq_wr_duration(bfqd)))
4564                                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
4565                         else {
4566                                 switch_back_to_interactive_wr(bfqq, bfqd);
4567                                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
4568                         }
4569                 }
4570                 if (bfqq->wr_coeff > 1 &&
4571                     bfqq->wr_cur_max_time != bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
4572                     bfqq->service_from_wr > max_service_from_wr) {
4573                         /* see comments on max_service_from_wr */
4574                         bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
4575                 }
4576         }
4577         /*
4578          * To improve latency (for this or other queues), immediately
4579          * update weight both if it must be raised and if it must be
4580          * lowered. Since, entity may be on some active tree here, and
4581          * might have a pending change of its ioprio class, invoke
4582          * next function with the last parameter unset (see the
4583          * comments on the function).
4584          */
4585         if ((entity->weight > entity->orig_weight) != (bfqq->wr_coeff > 1))
4586                 __bfq_entity_update_weight_prio(bfq_entity_service_tree(entity),
4587                                                 entity, false);
4588 }
4589
4590 /*
4591  * Dispatch next request from bfqq.
4592  */
4593 static struct request *bfq_dispatch_rq_from_bfqq(struct bfq_data *bfqd,
4594                                                  struct bfq_queue *bfqq)
4595 {
4596         struct request *rq = bfqq->next_rq;
4597         unsigned long service_to_charge;
4598
4599         service_to_charge = bfq_serv_to_charge(rq, bfqq);
4600
4601         bfq_bfqq_served(bfqq, service_to_charge);
4602
4603         if (bfqq == bfqd->in_service_queue && bfqd->wait_dispatch) {
4604                 bfqd->wait_dispatch = false;
4605                 bfqd->waited_rq = rq;
4606         }
4607
4608         bfq_dispatch_remove(bfqd->queue, rq);
4609
4610         if (bfqq != bfqd->in_service_queue)
4611                 goto return_rq;
4612
4613         /*
4614          * If weight raising has to terminate for bfqq, then next
4615          * function causes an immediate update of bfqq's weight,
4616          * without waiting for next activation. As a consequence, on
4617          * expiration, bfqq will be timestamped as if has never been
4618          * weight-raised during this service slot, even if it has
4619          * received part or even most of the service as a
4620          * weight-raised queue. This inflates bfqq's timestamps, which
4621          * is beneficial, as bfqq is then more willing to leave the
4622          * device immediately to possible other weight-raised queues.
4623          */
4624         bfq_update_wr_data(bfqd, bfqq);
4625
4626         /*
4627          * Expire bfqq, pretending that its budget expired, if bfqq
4628          * belongs to CLASS_IDLE and other queues are waiting for
4629          * service.
4630          */
4631         if (!(bfq_tot_busy_queues(bfqd) > 1 && bfq_class_idle(bfqq)))
4632                 goto return_rq;
4633
4634         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false, BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED);
4635
4636 return_rq:
4637         return rq;
4638 }
4639
4640 static bool bfq_has_work(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4641 {
4642         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4643
4644         /*
4645          * Avoiding lock: a race on bfqd->busy_queues should cause at
4646          * most a call to dispatch for nothing
4647          */
4648         return !list_empty_careful(&bfqd->dispatch) ||
4649                 bfq_tot_busy_queues(bfqd) > 0;
4650 }
4651
4652 static struct request *__bfq_dispatch_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4653 {
4654         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4655         struct request *rq = NULL;
4656         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
4657
4658         if (!list_empty(&bfqd->dispatch)) {
4659                 rq = list_first_entry(&bfqd->dispatch, struct request,
4660                                       queuelist);
4661                 list_del_init(&rq->queuelist);
4662
4663                 bfqq = RQ_BFQQ(rq);
4664
4665                 if (bfqq) {
4666                         /*
4667                          * Increment counters here, because this
4668                          * dispatch does not follow the standard
4669                          * dispatch flow (where counters are
4670                          * incremented)
4671                          */
4672                         bfqq->dispatched++;
4673
4674                         goto inc_in_driver_start_rq;
4675                 }
4676
4677                 /*
4678                  * We exploit the bfq_finish_requeue_request hook to
4679                  * decrement rq_in_driver, but
4680                  * bfq_finish_requeue_request will not be invoked on
4681                  * this request. So, to avoid unbalance, just start
4682                  * this request, without incrementing rq_in_driver. As
4683                  * a negative consequence, rq_in_driver is deceptively
4684                  * lower than it should be while this request is in
4685                  * service. This may cause bfq_schedule_dispatch to be
4686                  * invoked uselessly.
4687                  *
4688                  * As for implementing an exact solution, the
4689                  * bfq_finish_requeue_request hook, if defined, is
4690                  * probably invoked also on this request. So, by
4691                  * exploiting this hook, we could 1) increment
4692                  * rq_in_driver here, and 2) decrement it in
4693                  * bfq_finish_requeue_request. Such a solution would
4694                  * let the value of the counter be always accurate,
4695                  * but it would entail using an extra interface
4696                  * function. This cost seems higher than the benefit,
4697                  * being the frequency of non-elevator-private
4698                  * requests very low.
4699                  */
4700                 goto start_rq;
4701         }
4702
4703         bfq_log(bfqd, "dispatch requests: %d busy queues",
4704                 bfq_tot_busy_queues(bfqd));
4705
4706         if (bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 0)
4707                 goto exit;
4708
4709         /*
4710          * Force device to serve one request at a time if
4711          * strict_guarantees is true. Forcing this service scheme is
4712          * currently the ONLY way to guarantee that the request
4713          * service order enforced by the scheduler is respected by a
4714          * queueing device. Otherwise the device is free even to make
4715          * some unlucky request wait for as long as the device
4716          * wishes.
4717          *
4718          * Of course, serving one request at at time may cause loss of
4719          * throughput.
4720          */
4721         if (bfqd->strict_guarantees && bfqd->rq_in_driver > 0)
4722                 goto exit;
4723
4724         bfqq = bfq_select_queue(bfqd);
4725         if (!bfqq)
4726                 goto exit;
4727
4728         rq = bfq_dispatch_rq_from_bfqq(bfqd, bfqq);
4729
4730         if (rq) {
4731 inc_in_driver_start_rq:
4732                 bfqd->rq_in_driver++;
4733 start_rq:
4734                 rq->rq_flags |= RQF_STARTED;
4735         }
4736 exit:
4737         return rq;
4738 }
4739
4740 #ifdef CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG
4741 static void bfq_update_dispatch_stats(struct request_queue *q,
4742                                       struct request *rq,
4743                                       struct bfq_queue *in_serv_queue,
4744                                       bool idle_timer_disabled)
4745 {
4746         struct bfq_queue *bfqq = rq ? RQ_BFQQ(rq) : NULL;
4747
4748         if (!idle_timer_disabled && !bfqq)
4749                 return;
4750
4751         /*
4752          * rq and bfqq are guaranteed to exist until this function
4753          * ends, for the following reasons. First, rq can be
4754          * dispatched to the device, and then can be completed and
4755          * freed, only after this function ends. Second, rq cannot be
4756          * merged (and thus freed because of a merge) any longer,
4757          * because it has already started. Thus rq cannot be freed
4758          * before this function ends, and, since rq has a reference to
4759          * bfqq, the same guarantee holds for bfqq too.
4760          *
4761          * In addition, the following queue lock guarantees that
4762          * bfqq_group(bfqq) exists as well.
4763          */
4764         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
4765         if (idle_timer_disabled)
4766                 /*
4767                  * Since the idle timer has been disabled,
4768                  * in_serv_queue contained some request when
4769                  * __bfq_dispatch_request was invoked above, which
4770                  * implies that rq was picked exactly from
4771                  * in_serv_queue. Thus in_serv_queue == bfqq, and is
4772                  * therefore guaranteed to exist because of the above
4773                  * arguments.
4774                  */
4775                 bfqg_stats_update_idle_time(bfqq_group(in_serv_queue));
4776         if (bfqq) {
4777                 struct bfq_group *bfqg = bfqq_group(bfqq);
4778
4779                 bfqg_stats_update_avg_queue_size(bfqg);
4780                 bfqg_stats_set_start_empty_time(bfqg);
4781                 bfqg_stats_update_io_remove(bfqg, rq->cmd_flags);
4782         }
4783         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
4784 }
4785 #else
4786 static inline void bfq_update_dispatch_stats(struct request_queue *q,
4787                                              struct request *rq,
4788                                              struct bfq_queue *in_serv_queue,
4789                                              bool idle_timer_disabled) {}
4790 #endif /* CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG */
4791
4792 static struct request *bfq_dispatch_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4793 {
4794         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4795         struct request *rq;
4796         struct bfq_queue *in_serv_queue;
4797         bool waiting_rq, idle_timer_disabled;
4798
4799         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
4800
4801         in_serv_queue = bfqd->in_service_queue;
4802         waiting_rq = in_serv_queue && bfq_bfqq_wait_request(in_serv_queue);
4803
4804         rq = __bfq_dispatch_request(hctx);
4805
4806         idle_timer_disabled =
4807                 waiting_rq && !bfq_bfqq_wait_request(in_serv_queue);
4808
4809         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
4810
4811         bfq_update_dispatch_stats(hctx->queue, rq, in_serv_queue,
4812                                   idle_timer_disabled);
4813
4814         return rq;
4815 }
4816
4817 /*
4818  * Task holds one reference to the queue, dropped when task exits.  Each rq
4819  * in-flight on this queue also holds a reference, dropped when rq is freed.
4820  *
4821  * Scheduler lock must be held here. Recall not to use bfqq after calling
4822  * this function on it.
4823  */
4824 void bfq_put_queue(struct bfq_queue *bfqq)
4825 {
4826         struct bfq_queue *item;
4827         struct hlist_node *n;
4828         struct bfq_group *bfqg = bfqq_group(bfqq);
4829
4830         if (bfqq->bfqd)
4831                 bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "put_queue: %p %d",
4832                              bfqq, bfqq->ref);
4833
4834         bfqq->ref--;
4835         if (bfqq->ref)
4836                 return;
4837
4838         if (!hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node)) {
4839                 hlist_del_init(&bfqq->burst_list_node);
4840                 /*
4841                  * Decrement also burst size after the removal, if the
4842                  * process associated with bfqq is exiting, and thus
4843                  * does not contribute to the burst any longer. This
4844                  * decrement helps filter out false positives of large
4845                  * bursts, when some short-lived process (often due to
4846                  * the execution of commands by some service) happens
4847                  * to start and exit while a complex application is
4848                  * starting, and thus spawning several processes that
4849                  * do I/O (and that *must not* be treated as a large
4850                  * burst, see comments on bfq_handle_burst).
4851                  *
4852                  * In particular, the decrement is performed only if:
4853                  * 1) bfqq is not a merged queue, because, if it is,
4854                  * then this free of bfqq is not triggered by the exit
4855                  * of the process bfqq is associated with, but exactly
4856                  * by the fact that bfqq has just been merged.
4857                  * 2) burst_size is greater than 0, to handle
4858                  * unbalanced decrements. Unbalanced decrements may
4859                  * happen in te following case: bfqq is inserted into
4860                  * the current burst list--without incrementing
4861                  * bust_size--because of a split, but the current
4862                  * burst list is not the burst list bfqq belonged to
4863                  * (see comments on the case of a split in
4864                  * bfq_set_request).
4865                  */
4866                 if (bfqq->bic && bfqq->bfqd->burst_size > 0)
4867                         bfqq->bfqd->burst_size--;
4868         }
4869
4870         /*
4871          * bfqq does not exist any longer, so it cannot be woken by
4872          * any other queue, and cannot wake any other queue. Then bfqq
4873          * must be removed from the woken list of its possible waker
4874          * queue, and all queues in the woken list of bfqq must stop
4875          * having a waker queue. Strictly speaking, these updates
4876          * should be performed when bfqq remains with no I/O source
4877          * attached to it, which happens before bfqq gets freed. In
4878          * particular, this happens when the last process associated
4879          * with bfqq exits or gets associated with a different
4880          * queue. However, both events lead to bfqq being freed soon,
4881          * and dangling references would come out only after bfqq gets
4882          * freed. So these updates are done here, as a simple and safe
4883          * way to handle all cases.
4884          */
4885         /* remove bfqq from woken list */
4886         if (!hlist_unhashed(&bfqq->woken_list_node))
4887                 hlist_del_init(&bfqq->woken_list_node);
4888
4889         /* reset waker for all queues in woken list */
4890         hlist_for_each_entry_safe(item, n, &bfqq->woken_list,
4891                                   woken_list_node) {
4892                 item->waker_bfqq = NULL;
4893                 bfq_clear_bfqq_has_waker(item);
4894                 hlist_del_init(&item->woken_list_node);
4895         }
4896
4897         if (bfqq->bfqd && bfqq->bfqd->last_completed_rq_bfqq == bfqq)
4898                 bfqq->bfqd->last_completed_rq_bfqq = NULL;
4899
4900         kmem_cache_free(bfq_pool, bfqq);
4901         bfqg_and_blkg_put(bfqg);
4902 }
4903
4904 static void bfq_put_cooperator(struct bfq_queue *bfqq)
4905 {
4906         struct bfq_queue *__bfqq, *next;
4907
4908         /*
4909          * If this queue was scheduled to merge with another queue, be
4910          * sure to drop the reference taken on that queue (and others in
4911          * the merge chain). See bfq_setup_merge and bfq_merge_bfqqs.
4912          */
4913         __bfqq = bfqq->new_bfqq;
4914         while (__bfqq) {
4915                 if (__bfqq == bfqq)
4916                         break;
4917                 next = __bfqq->new_bfqq;
4918                 bfq_put_queue(__bfqq);
4919                 __bfqq = next;
4920         }
4921 }
4922
4923 static void bfq_exit_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
4924 {
4925         if (bfqq == bfqd->in_service_queue) {
4926                 __bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
4927                 bfq_schedule_dispatch(bfqd);
4928         }
4929
4930         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "exit_bfqq: %p, %d", bfqq, bfqq->ref);
4931
4932         bfq_put_cooperator(bfqq);
4933
4934         bfq_release_process_ref(bfqd, bfqq);
4935 }
4936
4937 static void bfq_exit_icq_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync)
4938 {
4939         struct bfq_queue *bfqq = bic_to_bfqq(bic, is_sync);
4940         struct bfq_data *bfqd;
4941
4942         if (bfqq)
4943                 bfqd = bfqq->bfqd; /* NULL if scheduler already exited */
4944
4945         if (bfqq && bfqd) {
4946                 unsigned long flags;
4947
4948                 spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
4949                 bfqq->bic = NULL;
4950                 bfq_exit_bfqq(bfqd, bfqq);
4951                 bic_set_bfqq(bic, NULL, is_sync);
4952                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
4953         }
4954 }
4955
4956 static void bfq_exit_icq(struct io_cq *icq)
4957 {
4958         struct bfq_io_cq *bic = icq_to_bic(icq);
4959
4960         bfq_exit_icq_bfqq(bic, true);
4961         bfq_exit_icq_bfqq(bic, false);
4962 }
4963
4964 /*
4965  * Update the entity prio values; note that the new values will not
4966  * be used until the next (re)activation.
4967  */
4968 static void
4969 bfq_set_next_ioprio_data(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_io_cq *bic)
4970 {
4971         struct task_struct *tsk = current;
4972         int ioprio_class;
4973         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
4974
4975         if (!bfqd)
4976                 return;
4977
4978         ioprio_class = IOPRIO_PRIO_CLASS(bic->ioprio);
4979         switch (ioprio_class) {
4980         default:
4981                 dev_err(bfqq->bfqd->queue->backing_dev_info->dev,
4982                         "bfq: bad prio class %d\n", ioprio_class);
4983                 /* fall through */
4984         case IOPRIO_CLASS_NONE:
4985                 /*
4986                  * No prio set, inherit CPU scheduling settings.
4987                  */
4988                 bfqq->new_ioprio = task_nice_ioprio(tsk);
4989                 bfqq->new_ioprio_class = task_nice_ioclass(tsk);
4990                 break;
4991         case IOPRIO_CLASS_RT:
4992                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
4993                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_RT;
4994                 break;
4995         case IOPRIO_CLASS_BE:
4996                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
4997                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_BE;
4998                 break;
4999         case IOPRIO_CLASS_IDLE:
5000                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_IDLE;
5001                 bfqq->new_ioprio = 7;
5002                 break;
5003         }
5004
5005         if (bfqq->new_ioprio >= IOPRIO_BE_NR) {
5006                 pr_crit("bfq_set_next_ioprio_data: new_ioprio %d\n",
5007                         bfqq->new_ioprio);
5008                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_BE_NR;
5009         }
5010
5011         bfqq->entity.new_weight = bfq_ioprio_to_weight(bfqq->new_ioprio);
5012         bfqq->entity.prio_changed = 1;
5013 }
5014
5015 static struct bfq_queue *bfq_get_queue(struct bfq_data *bfqd,
5016                                        struct bio *bio, bool is_sync,
5017                                        struct bfq_io_cq *bic);
5018
5019 static void bfq_check_ioprio_change(struct bfq_io_cq *bic, struct bio *bio)
5020 {
5021         struct bfq_data *bfqd = bic_to_bfqd(bic);
5022         struct bfq_queue *bfqq;
5023         int ioprio = bic->icq.ioc->ioprio;
5024
5025         /*
5026          * This condition may trigger on a newly created bic, be sure to
5027          * drop the lock before returning.
5028          */
5029         if (unlikely(!bfqd) || likely(bic->ioprio == ioprio))
5030                 return;
5031
5032         bic->ioprio = ioprio;
5033
5034         bfqq = bic_to_bfqq(bic, false);
5035         if (bfqq) {
5036                 bfq_release_process_ref(bfqd, bfqq);
5037                 bfqq = bfq_get_queue(bfqd, bio, BLK_RW_ASYNC, bic);
5038                 bic_set_bfqq(bic, bfqq, false);
5039         }
5040
5041         bfqq = bic_to_bfqq(bic, true);
5042         if (bfqq)
5043                 bfq_set_next_ioprio_data(bfqq, bic);
5044 }
5045
5046 static void bfq_init_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
5047                           struct bfq_io_cq *bic, pid_t pid, int is_sync)
5048 {
5049         RB_CLEAR_NODE(&bfqq->entity.rb_node);
5050         INIT_LIST_HEAD(&bfqq->fifo);
5051         INIT_HLIST_NODE(&bfqq->burst_list_node);
5052         INIT_HLIST_NODE(&bfqq->woken_list_node);
5053         INIT_HLIST_HEAD(&bfqq->woken_list);
5054
5055         bfqq->ref = 0;
5056         bfqq->bfqd = bfqd;
5057
5058         if (bic)
5059                 bfq_set_next_ioprio_data(bfqq, bic);
5060
5061         if (is_sync) {
5062                 /*
5063                  * No need to mark as has_short_ttime if in
5064                  * idle_class, because no device idling is performed
5065                  * for queues in idle class
5066                  */
5067                 if (!bfq_class_idle(bfqq))
5068                         /* tentatively mark as has_short_ttime */
5069                         bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5070                 bfq_mark_bfqq_sync(bfqq);
5071                 bfq_mark_bfqq_just_created(bfqq);
5072         } else
5073                 bfq_clear_bfqq_sync(bfqq);
5074
5075         /* set end request to minus infinity from now */
5076         bfqq->ttime.last_end_request = ktime_get_ns() + 1;
5077
5078         bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
5079
5080         bfqq->pid = pid;
5081
5082         /* Tentative initial value to trade off between thr and lat */
5083         bfqq->max_budget = (2 * bfq_max_budget(bfqd)) / 3;
5084         bfqq->budget_timeout = bfq_smallest_from_now();
5085
5086         bfqq->wr_coeff = 1;
5087         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
5088         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt = bfq_smallest_from_now();
5089         bfqq->split_time = bfq_smallest_from_now();
5090
5091         /*
5092          * To not forget the possibly high bandwidth consumed by a
5093          * process/queue in the recent past,
5094          * bfq_bfqq_softrt_next_start() returns a value at least equal
5095          * to the current value of bfqq->soft_rt_next_start (see
5096          * comments on bfq_bfqq_softrt_next_start).  Set
5097          * soft_rt_next_start to now, to mean that bfqq has consumed
5098          * no bandwidth so far.
5099          */
5100         bfqq->soft_rt_next_start = jiffies;
5101
5102         /* first request is almost certainly seeky */
5103         bfqq->seek_history = 1;
5104 }
5105
5106 static struct bfq_queue **bfq_async_queue_prio(struct bfq_data *bfqd,
5107                                                struct bfq_group *bfqg,
5108                                                int ioprio_class, int ioprio)
5109 {
5110         switch (ioprio_class) {
5111         case IOPRIO_CLASS_RT:
5112                 return &bfqg->async_bfqq[0][ioprio];
5113         case IOPRIO_CLASS_NONE:
5114                 ioprio = IOPRIO_NORM;
5115                 /* fall through */
5116         case IOPRIO_CLASS_BE:
5117                 return &bfqg->async_bfqq[1][ioprio];
5118         case IOPRIO_CLASS_IDLE:
5119                 return &bfqg->async_idle_bfqq;
5120         default:
5121                 return NULL;
5122         }
5123 }
5124
5125 static struct bfq_queue *bfq_get_queue(struct bfq_data *bfqd,
5126                                        struct bio *bio, bool is_sync,
5127                                        struct bfq_io_cq *bic)
5128 {
5129         const int ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
5130         const int ioprio_class = IOPRIO_PRIO_CLASS(bic->ioprio);
5131         struct bfq_queue **async_bfqq = NULL;
5132         struct bfq_queue *bfqq;
5133         struct bfq_group *bfqg;
5134
5135         rcu_read_lock();
5136
5137         bfqg = bfq_find_set_group(bfqd, __bio_blkcg(bio));
5138         if (!bfqg) {
5139                 bfqq = &bfqd->oom_bfqq;
5140                 goto out;
5141         }
5142
5143         if (!is_sync) {
5144                 async_bfqq = bfq_async_queue_prio(bfqd, bfqg, ioprio_class,
5145                                                   ioprio);
5146                 bfqq = *async_bfqq;
5147                 if (bfqq)
5148                         goto out;
5149         }
5150
5151         bfqq = kmem_cache_alloc_node(bfq_pool,
5152                                      GFP_NOWAIT | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN,
5153                                      bfqd->queue->node);
5154
5155         if (bfqq) {
5156                 bfq_init_bfqq(bfqd, bfqq, bic, current->pid,
5157                               is_sync);
5158                 bfq_init_entity(&bfqq->entity, bfqg);
5159                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "allocated");
5160         } else {
5161                 bfqq = &bfqd->oom_bfqq;
5162                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "using oom bfqq");
5163                 goto out;
5164         }
5165
5166         /*
5167          * Pin the queue now that it's allocated, scheduler exit will
5168          * prune it.
5169          */
5170         if (async_bfqq) {
5171                 bfqq->ref++; /*
5172                               * Extra group reference, w.r.t. sync
5173                               * queue. This extra reference is removed
5174                               * only if bfqq->bfqg disappears, to
5175                               * guarantee that this queue is not freed
5176                               * until its group goes away.
5177                               */
5178                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_queue, bfqq not in async: %p, %d",
5179                              bfqq, bfqq->ref);
5180                 *async_bfqq = bfqq;
5181         }
5182
5183 out:
5184         bfqq->ref++; /* get a process reference to this queue */
5185         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_queue, at end: %p, %d", bfqq, bfqq->ref);
5186         rcu_read_unlock();
5187         return bfqq;
5188 }
5189
5190 static void bfq_update_io_thinktime(struct bfq_data *bfqd,
5191                                     struct bfq_queue *bfqq)
5192 {
5193         struct bfq_ttime *ttime = &bfqq->ttime;
5194         u64 elapsed = ktime_get_ns() - bfqq->ttime.last_end_request;
5195
5196         elapsed = min_t(u64, elapsed, 2ULL * bfqd->bfq_slice_idle);
5197
5198         ttime->ttime_samples = (7*bfqq->ttime.ttime_samples + 256) / 8;
5199         ttime->ttime_total = div_u64(7*ttime->ttime_total + 256*elapsed,  8);
5200         ttime->ttime_mean = div64_ul(ttime->ttime_total + 128,
5201                                      ttime->ttime_samples);
5202 }
5203
5204 static void
5205 bfq_update_io_seektime(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
5206                        struct request *rq)
5207 {
5208         bfqq->seek_history <<= 1;
5209         bfqq->seek_history |= BFQ_RQ_SEEKY(bfqd, bfqq->last_request_pos, rq);
5210
5211         if (bfqq->wr_coeff > 1 &&
5212             bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
5213             BFQQ_TOTALLY_SEEKY(bfqq))
5214                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
5215 }
5216
5217 static void bfq_update_has_short_ttime(struct bfq_data *bfqd,
5218                                        struct bfq_queue *bfqq,
5219                                        struct bfq_io_cq *bic)
5220 {
5221         bool has_short_ttime = true, state_changed;
5222
5223         /*
5224          * No need to update has_short_ttime if bfqq is async or in
5225          * idle io prio class, or if bfq_slice_idle is zero, because
5226          * no device idling is performed for bfqq in this case.
5227          */
5228         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq) || bfq_class_idle(bfqq) ||
5229             bfqd->bfq_slice_idle == 0)
5230                 return;
5231
5232         /* Idle window just restored, statistics are meaningless. */
5233         if (time_is_after_eq_jiffies(bfqq->split_time +
5234                                      bfqd->bfq_wr_min_idle_time))
5235                 return;
5236
5237         /* Think time is infinite if no process is linked to
5238          * bfqq. Otherwise check average think time to
5239          * decide whether to mark as has_short_ttime
5240          */
5241         if (atomic_read(&bic->icq.ioc->active_ref) == 0 ||
5242             (bfq_sample_valid(bfqq->ttime.ttime_samples) &&
5243              bfqq->ttime.ttime_mean > bfqd->bfq_slice_idle))
5244                 has_short_ttime = false;
5245
5246         state_changed = has_short_ttime != bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5247
5248         if (has_short_ttime)
5249                 bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5250         else
5251                 bfq_clear_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5252
5253         /*
5254          * Until the base value for the total service time gets
5255          * finally computed for bfqq, the inject limit does depend on
5256          * the think-time state (short|long). In particular, the limit
5257          * is 0 or 1 if the think time is deemed, respectively, as
5258          * short or long (details in the comments in
5259          * bfq_update_inject_limit()). Accordingly, the next
5260          * instructions reset the inject limit if the think-time state
5261          * has changed and the above base value is still to be
5262          * computed.
5263          *
5264          * However, the reset is performed only if more than 100 ms
5265          * have elapsed since the last update of the inject limit, or
5266          * (inclusive) if the change is from short to long think
5267          * time. The reason for this waiting is as follows.
5268          *
5269          * bfqq may have a long think time because of a
5270          * synchronization with some other queue, i.e., because the
5271          * I/O of some other queue may need to be completed for bfqq
5272          * to receive new I/O. Details in the comments on the choice
5273          * of the queue for injection in bfq_select_queue().
5274          *
5275          * As stressed in those comments, if such a synchronization is
5276          * actually in place, then, without injection on bfqq, the
5277          * blocking I/O cannot happen to served while bfqq is in
5278          * service. As a consequence, if bfqq is granted
5279          * I/O-dispatch-plugging, then bfqq remains empty, and no I/O
5280          * is dispatched, until the idle timeout fires. This is likely
5281          * to result in lower bandwidth and higher latencies for bfqq,
5282          * and in a severe loss of total throughput.
5283          *
5284          * On the opposite end, a non-zero inject limit may allow the
5285          * I/O that blocks bfqq to be executed soon, and therefore
5286          * bfqq to receive new I/O soon.
5287          *
5288          * But, if the blocking gets actually eliminated, then the
5289          * next think-time sample for bfqq may be very low. This in
5290          * turn may cause bfqq's think time to be deemed
5291          * short. Without the 100 ms barrier, this new state change
5292          * would cause the body of the next if to be executed
5293          * immediately. But this would set to 0 the inject
5294          * limit. Without injection, the blocking I/O would cause the
5295          * think time of bfqq to become long again, and therefore the
5296          * inject limit to be raised again, and so on. The only effect
5297          * of such a steady oscillation between the two think-time
5298          * states would be to prevent effective injection on bfqq.
5299          *
5300          * In contrast, if the inject limit is not reset during such a
5301          * long time interval as 100 ms, then the number of short
5302          * think time samples can grow significantly before the reset
5303          * is performed. As a consequence, the think time state can
5304          * become stable before the reset. Therefore there will be no
5305          * state change when the 100 ms elapse, and no reset of the
5306          * inject limit. The inject limit remains steadily equal to 1
5307          * both during and after the 100 ms. So injection can be
5308          * performed at all times, and throughput gets boosted.
5309          *
5310          * An inject limit equal to 1 is however in conflict, in
5311          * general, with the fact that the think time of bfqq is
5312          * short, because injection may be likely to delay bfqq's I/O
5313          * (as explained in the comments in
5314          * bfq_update_inject_limit()). But this does not happen in
5315          * this special case, because bfqq's low think time is due to
5316          * an effective handling of a synchronization, through
5317          * injection. In this special case, bfqq's I/O does not get
5318          * delayed by injection; on the contrary, bfqq's I/O is
5319          * brought forward, because it is not blocked for
5320          * milliseconds.
5321          *
5322          * In addition, serving the blocking I/O much sooner, and much
5323          * more frequently than once per I/O-plugging timeout, makes
5324          * it much quicker to detect a waker queue (the concept of
5325          * waker queue is defined in the comments in
5326          * bfq_add_request()). This makes it possible to start sooner
5327          * to boost throughput more effectively, by injecting the I/O
5328          * of the waker queue unconditionally on every
5329          * bfq_dispatch_request().
5330          *
5331          * One last, important benefit of not resetting the inject
5332          * limit before 100 ms is that, during this time interval, the
5333          * base value for the total service time is likely to get
5334          * finally computed for bfqq, freeing the inject limit from
5335          * its relation with the think time.
5336          */
5337         if (state_changed && bfqq->last_serv_time_ns == 0 &&
5338             (time_is_before_eq_jiffies(bfqq->decrease_time_jif +
5339                                       msecs_to_jiffies(100)) ||
5340              !has_short_ttime))
5341                 bfq_reset_inject_limit(bfqd, bfqq);
5342 }
5343
5344 /*
5345  * Called when a new fs request (rq) is added to bfqq.  Check if there's
5346  * something we should do about it.
5347  */
5348 static void bfq_rq_enqueued(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
5349                             struct request *rq)
5350 {
5351         if (rq->cmd_flags & REQ_META)
5352                 bfqq->meta_pending++;
5353
5354         bfqq->last_request_pos = blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq);
5355
5356         if (bfqq == bfqd->in_service_queue && bfq_bfqq_wait_request(bfqq)) {
5357                 bool small_req = bfqq->queued[rq_is_sync(rq)] == 1 &&
5358                                  blk_rq_sectors(rq) < 32;
5359                 bool budget_timeout = bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq);
5360
5361                 /*
5362                  * There is just this request queued: if
5363                  * - the request is small, and
5364                  * - we are idling to boost throughput, and
5365                  * - the queue is not to be expired,
5366                  * then just exit.
5367                  *
5368                  * In this way, if the device is being idled to wait
5369                  * for a new request from the in-service queue, we
5370                  * avoid unplugging the device and committing the
5371                  * device to serve just a small request. In contrast
5372                  * we wait for the block layer to decide when to
5373                  * unplug the device: hopefully, new requests will be
5374                  * merged to this one quickly, then the device will be
5375                  * unplugged and larger requests will be dispatched.
5376                  */
5377                 if (small_req && idling_boosts_thr_without_issues(bfqd, bfqq) &&
5378                     !budget_timeout)
5379                         return;
5380
5381                 /*
5382                  * A large enough request arrived, or idling is being
5383                  * performed to preserve service guarantees, or
5384                  * finally the queue is to be expired: in all these
5385                  * cases disk idling is to be stopped, so clear
5386                  * wait_request flag and reset timer.
5387                  */
5388                 bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
5389                 hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
5390
5391                 /*
5392                  * The queue is not empty, because a new request just
5393                  * arrived. Hence we can safely expire the queue, in
5394                  * case of budget timeout, without risking that the
5395                  * timestamps of the queue are not updated correctly.
5396                  * See [1] for more details.
5397                  */
5398                 if (budget_timeout)
5399                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
5400                                         BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
5401         }
5402 }
5403
5404 /* returns true if it causes the idle timer to be disabled */
5405 static bool __bfq_insert_request(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
5406 {
5407         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq),
5408                 *new_bfqq = bfq_setup_cooperator(bfqd, bfqq, rq, true);
5409         bool waiting, idle_timer_disabled = false;
5410
5411         if (new_bfqq) {
5412                 /*
5413                  * Release the request's reference to the old bfqq
5414                  * and make sure one is taken to the shared queue.
5415                  */
5416                 new_bfqq->allocated++;
5417                 bfqq->allocated--;
5418                 new_bfqq->ref++;
5419                 /*
5420                  * If the bic associated with the process
5421                  * issuing this request still points to bfqq
5422                  * (and thus has not been already redirected
5423                  * to new_bfqq or even some other bfq_queue),
5424                  * then complete the merge and redirect it to
5425                  * new_bfqq.
5426                  */
5427                 if (bic_to_bfqq(RQ_BIC(rq), 1) == bfqq)
5428                         bfq_merge_bfqqs(bfqd, RQ_BIC(rq),
5429                                         bfqq, new_bfqq);
5430
5431                 bfq_clear_bfqq_just_created(bfqq);
5432                 /*
5433                  * rq is about to be enqueued into new_bfqq,
5434                  * release rq reference on bfqq
5435                  */
5436                 bfq_put_queue(bfqq);
5437                 rq->elv.priv[1] = new_bfqq;
5438                 bfqq = new_bfqq;
5439         }
5440
5441         bfq_update_io_thinktime(bfqd, bfqq);
5442         bfq_update_has_short_ttime(bfqd, bfqq, RQ_BIC(rq));
5443         bfq_update_io_seektime(bfqd, bfqq, rq);
5444
5445         waiting = bfqq && bfq_bfqq_wait_request(bfqq);
5446         bfq_add_request(rq);
5447         idle_timer_disabled = waiting && !bfq_bfqq_wait_request(bfqq);
5448
5449         rq->fifo_time = ktime_get_ns() + bfqd->bfq_fifo_expire[rq_is_sync(rq)];
5450         list_add_tail(&rq->queuelist, &bfqq->fifo);
5451
5452         bfq_rq_enqueued(bfqd, bfqq, rq);
5453
5454         return idle_timer_disabled;
5455 }
5456
5457 #ifdef CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG
5458 static void bfq_update_insert_stats(struct request_queue *q,
5459                                     struct bfq_queue *bfqq,
5460                                     bool idle_timer_disabled,
5461                                     unsigned int cmd_flags)
5462 {
5463         if (!bfqq)
5464                 return;
5465
5466         /*
5467          * bfqq still exists, because it can disappear only after
5468          * either it is merged with another queue, or the process it
5469          * is associated with exits. But both actions must be taken by
5470          * the same process currently executing this flow of
5471          * instructions.
5472          *
5473          * In addition, the following queue lock guarantees that
5474          * bfqq_group(bfqq) exists as well.
5475          */
5476         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
5477         bfqg_stats_update_io_add(bfqq_group(bfqq), bfqq, cmd_flags);
5478         if (idle_timer_disabled)
5479                 bfqg_stats_update_idle_time(bfqq_group(bfqq));
5480         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
5481 }
5482 #else
5483 static inline void bfq_update_insert_stats(struct request_queue *q,
5484                                            struct bfq_queue *bfqq,
5485                                            bool idle_timer_disabled,
5486                                            unsigned int cmd_flags) {}
5487 #endif /* CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG */
5488
5489 static void bfq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
5490                                bool at_head)
5491 {
5492         struct request_queue *q = hctx->queue;
5493         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
5494         struct bfq_queue *bfqq;
5495         bool idle_timer_disabled = false;
5496         unsigned int cmd_flags;
5497
5498 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5499         if (!cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys) && rq->bio)
5500                 bfqg_stats_update_legacy_io(q, rq);
5501 #endif
5502         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
5503         if (blk_mq_sched_try_insert_merge(q, rq)) {
5504                 spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5505                 return;
5506         }
5507
5508         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5509
5510         blk_mq_sched_request_inserted(rq);
5511
5512         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
5513         bfqq = bfq_init_rq(rq);
5514         if (!bfqq || at_head || blk_rq_is_passthrough(rq)) {
5515                 if (at_head)
5516                         list_add(&rq->queuelist, &bfqd->dispatch);
5517                 else
5518                         list_add_tail(&rq->queuelist, &bfqd->dispatch);
5519         } else {
5520                 idle_timer_disabled = __bfq_insert_request(bfqd, rq);
5521                 /*
5522                  * Update bfqq, because, if a queue merge has occurred
5523                  * in __bfq_insert_request, then rq has been
5524                  * redirected into a new queue.
5525                  */
5526                 bfqq = RQ_BFQQ(rq);
5527
5528                 if (rq_mergeable(rq)) {
5529                         elv_rqhash_add(q, rq);
5530                         if (!q->last_merge)
5531                                 q->last_merge = rq;
5532                 }
5533         }
5534
5535         /*
5536          * Cache cmd_flags before releasing scheduler lock, because rq
5537          * may disappear afterwards (for example, because of a request
5538          * merge).
5539          */
5540         cmd_flags = rq->cmd_flags;
5541
5542         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5543
5544         bfq_update_insert_stats(q, bfqq, idle_timer_disabled,
5545                                 cmd_flags);
5546 }
5547
5548 static void bfq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
5549                                 struct list_head *list, bool at_head)
5550 {
5551         while (!list_empty(list)) {
5552                 struct request *rq;
5553
5554                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
5555                 list_del_init(&rq->queuelist);
5556                 bfq_insert_request(hctx, rq, at_head);
5557         }
5558 }
5559
5560 static void bfq_update_hw_tag(struct bfq_data *bfqd)
5561 {
5562         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
5563
5564         bfqd->max_rq_in_driver = max_t(int, bfqd->max_rq_in_driver,
5565                                        bfqd->rq_in_driver);
5566
5567         if (bfqd->hw_tag == 1)
5568                 return;
5569
5570         /*
5571          * This sample is valid if the number of outstanding requests
5572          * is large enough to allow a queueing behavior.  Note that the
5573          * sum is not exact, as it's not taking into account deactivated
5574          * requests.
5575          */
5576         if (bfqd->rq_in_driver + bfqd->queued <= BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD)
5577                 return;
5578
5579         /*
5580          * If active queue hasn't enough requests and can idle, bfq might not
5581          * dispatch sufficient requests to hardware. Don't zero hw_tag in this
5582          * case
5583          */
5584         if (bfqq && bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq) &&
5585             bfqq->dispatched + bfqq->queued[0] + bfqq->queued[1] <
5586             BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD &&
5587             bfqd->rq_in_driver < BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD)
5588                 return;
5589
5590         if (bfqd->hw_tag_samples++ < BFQ_HW_QUEUE_SAMPLES)
5591                 return;
5592
5593         bfqd->hw_tag = bfqd->max_rq_in_driver > BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD;
5594         bfqd->max_rq_in_driver = 0;
5595         bfqd->hw_tag_samples = 0;
5596
5597         bfqd->nonrot_with_queueing =
5598                 blk_queue_nonrot(bfqd->queue) && bfqd->hw_tag;
5599 }
5600
5601 static void bfq_completed_request(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_data *bfqd)
5602 {
5603         u64 now_ns;
5604         u32 delta_us;
5605
5606         bfq_update_hw_tag(bfqd);
5607
5608         bfqd->rq_in_driver--;
5609         bfqq->dispatched--;
5610
5611         if (!bfqq->dispatched && !bfq_bfqq_busy(bfqq)) {
5612                 /*
5613                  * Set budget_timeout (which we overload to store the
5614                  * time at which the queue remains with no backlog and
5615                  * no outstanding request; used by the weight-raising
5616                  * mechanism).
5617                  */
5618                 bfqq->budget_timeout = jiffies;
5619
5620                 bfq_weights_tree_remove(bfqd, bfqq);
5621         }
5622
5623         now_ns = ktime_get_ns();
5624
5625         bfqq->ttime.last_end_request = now_ns;
5626
5627         /*
5628          * Using us instead of ns, to get a reasonable precision in
5629          * computing rate in next check.
5630          */
5631         delta_us = div_u64(now_ns - bfqd->last_completion, NSEC_PER_USEC);
5632
5633         /*
5634          * If the request took rather long to complete, and, according
5635          * to the maximum request size recorded, this completion latency
5636          * implies that the request was certainly served at a very low
5637          * rate (less than 1M sectors/sec), then the whole observation
5638          * interval that lasts up to this time instant cannot be a
5639          * valid time interval for computing a new peak rate.  Invoke
5640          * bfq_update_rate_reset to have the following three steps
5641          * taken:
5642          * - close the observation interval at the last (previous)
5643          *   request dispatch or completion
5644          * - compute rate, if possible, for that observation interval
5645          * - reset to zero samples, which will trigger a proper
5646          *   re-initialization of the observation interval on next
5647          *   dispatch
5648          */
5649         if (delta_us > BFQ_MIN_TT/NSEC_PER_USEC &&
5650            (bfqd->last_rq_max_size<<BFQ_RATE_SHIFT)/delta_us <
5651                         1UL<<(BFQ_RATE_SHIFT - 10))
5652                 bfq_update_rate_reset(bfqd, NULL);
5653         bfqd->last_completion = now_ns;
5654         bfqd->last_completed_rq_bfqq = bfqq;
5655
5656         /*
5657          * If we are waiting to discover whether the request pattern
5658          * of the task associated with the queue is actually
5659          * isochronous, and both requisites for this condition to hold
5660          * are now satisfied, then compute soft_rt_next_start (see the
5661          * comments on the function bfq_bfqq_softrt_next_start()). We
5662          * do not compute soft_rt_next_start if bfqq is in interactive
5663          * weight raising (see the comments in bfq_bfqq_expire() for
5664          * an explanation). We schedule this delayed update when bfqq
5665          * expires, if it still has in-flight requests.
5666          */
5667         if (bfq_bfqq_softrt_update(bfqq) && bfqq->dispatched == 0 &&
5668             RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
5669             bfqq->wr_coeff != bfqd->bfq_wr_coeff)
5670                 bfqq->soft_rt_next_start =
5671                         bfq_bfqq_softrt_next_start(bfqd, bfqq);
5672
5673         /*
5674          * If this is the in-service queue, check if it needs to be expired,
5675          * or if we want to idle in case it has no pending requests.
5676          */
5677         if (bfqd->in_service_queue == bfqq) {
5678                 if (bfq_bfqq_must_idle(bfqq)) {
5679                         if (bfqq->dispatched == 0)
5680                                 bfq_arm_slice_timer(bfqd);
5681                         /*
5682                          * If we get here, we do not expire bfqq, even
5683                          * if bfqq was in budget timeout or had no
5684                          * more requests (as controlled in the next
5685                          * conditional instructions). The reason for
5686                          * not expiring bfqq is as follows.
5687                          *
5688                          * Here bfqq->dispatched > 0 holds, but
5689                          * bfq_bfqq_must_idle() returned true. This
5690                          * implies that, even if no request arrives
5691                          * for bfqq before bfqq->dispatched reaches 0,
5692                          * bfqq will, however, not be expired on the
5693                          * completion event that causes bfqq->dispatch
5694                          * to reach zero. In contrast, on this event,
5695                          * bfqq will start enjoying device idling
5696                          * (I/O-dispatch plugging).
5697                          *
5698                          * But, if we expired bfqq here, bfqq would
5699                          * not have the chance to enjoy device idling
5700                          * when bfqq->dispatched finally reaches
5701                          * zero. This would expose bfqq to violation
5702                          * of its reserved service guarantees.
5703                          */
5704                         return;
5705                 } else if (bfq_may_expire_for_budg_timeout(bfqq))
5706                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
5707                                         BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
5708                 else if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
5709                          (bfqq->dispatched == 0 ||
5710                           !bfq_better_to_idle(bfqq)))
5711                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
5712                                         BFQQE_NO_MORE_REQUESTS);
5713         }
5714
5715         if (!bfqd->rq_in_driver)
5716                 bfq_schedule_dispatch(bfqd);
5717 }
5718
5719 static void bfq_finish_requeue_request_body(struct bfq_queue *bfqq)
5720 {
5721         bfqq->allocated--;
5722
5723         bfq_put_queue(bfqq);
5724 }
5725
5726 /*
5727  * The processes associated with bfqq may happen to generate their
5728  * cumulative I/O at a lower rate than the rate at which the device
5729  * could serve the same I/O. This is rather probable, e.g., if only
5730  * one process is associated with bfqq and the device is an SSD. It
5731  * results in bfqq becoming often empty while in service. In this
5732  * respect, if BFQ is allowed to switch to another queue when bfqq
5733  * remains empty, then the device goes on being fed with I/O requests,
5734  * and the throughput is not affected. In contrast, if BFQ is not
5735  * allowed to switch to another queue---because bfqq is sync and
5736  * I/O-dispatch needs to be plugged while bfqq is temporarily
5737  * empty---then, during the service of bfqq, there will be frequent
5738  * "service holes", i.e., time intervals during which bfqq gets empty
5739  * and the device can only consume the I/O already queued in its
5740  * hardware queues. During service holes, the device may even get to
5741  * remaining idle. In the end, during the service of bfqq, the device
5742  * is driven at a lower speed than the one it can reach with the kind
5743  * of I/O flowing through bfqq.
5744  *
5745  * To counter this loss of throughput, BFQ implements a "request
5746  * injection mechanism", which tries to fill the above service holes
5747  * with I/O requests taken from other queues. The hard part in this
5748  * mechanism is finding the right amount of I/O to inject, so as to
5749  * both boost throughput and not break bfqq's bandwidth and latency
5750  * guarantees. In this respect, the mechanism maintains a per-queue
5751  * inject limit, computed as below. While bfqq is empty, the injection
5752  * mechanism dispatches extra I/O requests only until the total number
5753  * of I/O requests in flight---i.e., already dispatched but not yet
5754  * completed---remains lower than this limit.
5755  *
5756  * A first definition comes in handy to introduce the algorithm by
5757  * which the inject limit is computed.  We define as first request for
5758  * bfqq, an I/O request for bfqq that arrives while bfqq is in
5759  * service, and causes bfqq to switch from empty to non-empty. The
5760  * algorithm updates the limit as a function of the effect of
5761  * injection on the service times of only the first requests of
5762  * bfqq. The reason for this restriction is that these are the
5763  * requests whose service time is affected most, because they are the
5764  * first to arrive after injection possibly occurred.
5765  *
5766  * To evaluate the effect of injection, the algorithm measures the
5767  * "total service time" of first requests. We define as total service
5768  * time of an I/O request, the time that elapses since when the
5769  * request is enqueued into bfqq, to when it is completed. This
5770  * quantity allows the whole effect of injection to be measured. It is
5771  * easy to see why. Suppose that some requests of other queues are
5772  * actually injected while bfqq is empty, and that a new request R
5773  * then arrives for bfqq. If the device does start to serve all or
5774  * part of the injected requests during the service hole, then,
5775  * because of this extra service, it may delay the next invocation of
5776  * the dispatch hook of BFQ. Then, even after R gets eventually
5777  * dispatched, the device may delay the actual service of R if it is
5778  * still busy serving the extra requests, or if it decides to serve,
5779  * before R, some extra request still present in its queues. As a
5780  * conclusion, the cumulative extra delay caused by injection can be
5781  * easily evaluated by just comparing the total service time of first
5782  * requests with and without injection.
5783  *
5784  * The limit-update algorithm works as follows. On the arrival of a
5785  * first request of bfqq, the algorithm measures the total time of the
5786  * request only if one of the three cases below holds, and, for each
5787  * case, it updates the limit as described below:
5788  *
5789  * (1) If there is no in-flight request. This gives a baseline for the
5790  *     total service time of the requests of bfqq. If the baseline has
5791  *     not been computed yet, then, after computing it, the limit is
5792  *     set to 1, to start boosting throughput, and to prepare the
5793  *     ground for the next case. If the baseline has already been
5794  *     computed, then it is updated, in case it results to be lower
5795  *     than the previous value.
5796  *
5797  * (2) If the limit is higher than 0 and there are in-flight
5798  *     requests. By comparing the total service time in this case with
5799  *     the above baseline, it is possible to know at which extent the
5800  *     current value of the limit is inflating the total service
5801  *     time. If the inflation is below a certain threshold, then bfqq
5802  *     is assumed to be suffering from no perceivable loss of its
5803  *     service guarantees, and the limit is even tentatively
5804  *     increased. If the inflation is above the threshold, then the
5805  *     limit is decreased. Due to the lack of any hysteresis, this
5806  *     logic makes the limit oscillate even in steady workload
5807  *     conditions. Yet we opted for it, because it is fast in reaching
5808  *     the best value for the limit, as a function of the current I/O
5809  *     workload. To reduce oscillations, this step is disabled for a
5810  *     short time interval after the limit happens to be decreased.
5811  *
5812  * (3) Periodically, after resetting the limit, to make sure that the
5813  *     limit eventually drops in case the workload changes. This is
5814  *     needed because, after the limit has gone safely up for a
5815  *     certain workload, it is impossible to guess whether the
5816  *     baseline total service time may have changed, without measuring
5817  *     it again without injection. A more effective version of this
5818  *     step might be to just sample the baseline, by interrupting
5819  *     injection only once, and then to reset/lower the limit only if
5820  *     the total service time with the current limit does happen to be
5821  *     too large.
5822  *
5823  * More details on each step are provided in the comments on the
5824  * pieces of code that implement these steps: the branch handling the
5825  * transition from empty to non empty in bfq_add_request(), the branch
5826  * handling injection in bfq_select_queue(), and the function
5827  * bfq_choose_bfqq_for_injection(). These comments also explain some
5828  * exceptions, made by the injection mechanism in some special cases.
5829  */
5830 static void bfq_update_inject_limit(struct bfq_data *bfqd,
5831                                     struct bfq_queue *bfqq)
5832 {
5833         u64 tot_time_ns = ktime_get_ns() - bfqd->last_empty_occupied_ns;
5834         unsigned int old_limit = bfqq->inject_limit;
5835
5836         if (bfqq->last_serv_time_ns > 0 && bfqd->rqs_injected) {
5837                 u64 threshold = (bfqq->last_serv_time_ns * 3)>>1;
5838
5839                 if (tot_time_ns >= threshold && old_limit > 0) {
5840                         bfqq->inject_limit--;
5841                         bfqq->decrease_time_jif = jiffies;
5842                 } else if (tot_time_ns < threshold &&
5843                            old_limit <= bfqd->max_rq_in_driver)
5844                         bfqq->inject_limit++;
5845         }
5846
5847         /*
5848          * Either we still have to compute the base value for the
5849          * total service time, and there seem to be the right
5850          * conditions to do it, or we can lower the last base value
5851          * computed.
5852          *
5853          * NOTE: (bfqd->rq_in_driver == 1) means that there is no I/O
5854          * request in flight, because this function is in the code
5855          * path that handles the completion of a request of bfqq, and,
5856          * in particular, this function is executed before
5857          * bfqd->rq_in_driver is decremented in such a code path.
5858          */
5859         if ((bfqq->last_serv_time_ns == 0 && bfqd->rq_in_driver == 1) ||
5860             tot_time_ns < bfqq->last_serv_time_ns) {
5861                 if (bfqq->last_serv_time_ns == 0) {
5862                         /*
5863                          * Now we certainly have a base value: make sure we
5864                          * start trying injection.
5865                          */
5866                         bfqq->inject_limit = max_t(unsigned int, 1, old_limit);
5867                 }
5868                 bfqq->last_serv_time_ns = tot_time_ns;
5869         } else if (!bfqd->rqs_injected && bfqd->rq_in_driver == 1)
5870                 /*
5871                  * No I/O injected and no request still in service in
5872                  * the drive: these are the exact conditions for
5873                  * computing the base value of the total service time
5874                  * for bfqq. So let's update this value, because it is
5875                  * rather variable. For example, it varies if the size
5876                  * or the spatial locality of the I/O requests in bfqq
5877                  * change.
5878                  */
5879                 bfqq->last_serv_time_ns = tot_time_ns;
5880
5881
5882         /* update complete, not waiting for any request completion any longer */
5883         bfqd->waited_rq = NULL;
5884         bfqd->rqs_injected = false;
5885 }
5886
5887 /*
5888  * Handle either a requeue or a finish for rq. The things to do are
5889  * the same in both cases: all references to rq are to be dropped. In
5890  * particular, rq is considered completed from the point of view of
5891  * the scheduler.
5892  */
5893 static void bfq_finish_requeue_request(struct request *rq)
5894 {
5895         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
5896         struct bfq_data *bfqd;
5897
5898         /*
5899          * Requeue and finish hooks are invoked in blk-mq without
5900          * checking whether the involved request is actually still
5901          * referenced in the scheduler. To handle this fact, the
5902          * following two checks make this function exit in case of
5903          * spurious invocations, for which there is nothing to do.
5904          *
5905          * First, check whether rq has nothing to do with an elevator.
5906          */
5907         if (unlikely(!(rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV)))
5908                 return;
5909
5910         /*
5911          * rq either is not associated with any icq, or is an already
5912          * requeued request that has not (yet) been re-inserted into
5913          * a bfq_queue.
5914          */
5915         if (!rq->elv.icq || !bfqq)
5916                 return;
5917
5918         bfqd = bfqq->bfqd;
5919
5920         if (rq->rq_flags & RQF_STARTED)
5921                 bfqg_stats_update_completion(bfqq_group(bfqq),
5922                                              rq->start_time_ns,
5923                                              rq->io_start_time_ns,
5924                                              rq->cmd_flags);
5925
5926         if (likely(rq->rq_flags & RQF_STARTED)) {
5927                 unsigned long flags;
5928
5929                 spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
5930
5931                 if (rq == bfqd->waited_rq)
5932                         bfq_update_inject_limit(bfqd, bfqq);
5933
5934                 bfq_completed_request(bfqq, bfqd);
5935                 bfq_finish_requeue_request_body(bfqq);
5936
5937                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
5938         } else {
5939                 /*
5940                  * Request rq may be still/already in the scheduler,
5941                  * in which case we need to remove it (this should
5942                  * never happen in case of requeue). And we cannot
5943                  * defer such a check and removal, to avoid
5944                  * inconsistencies in the time interval from the end
5945                  * of this function to the start of the deferred work.
5946                  * This situation seems to occur only in process
5947                  * context, as a consequence of a merge. In the
5948                  * current version of the code, this implies that the
5949                  * lock is held.
5950                  */
5951
5952                 if (!RB_EMPTY_NODE(&rq->rb_node)) {
5953                         bfq_remove_request(rq->q, rq);
5954                         bfqg_stats_update_io_remove(bfqq_group(bfqq),
5955                                                     rq->cmd_flags);
5956                 }
5957                 bfq_finish_requeue_request_body(bfqq);
5958         }
5959
5960         /*
5961          * Reset private fields. In case of a requeue, this allows
5962          * this function to correctly do nothing if it is spuriously
5963          * invoked again on this same request (see the check at the
5964          * beginning of the function). Probably, a better general
5965          * design would be to prevent blk-mq from invoking the requeue
5966          * or finish hooks of an elevator, for a request that is not
5967          * referred by that elevator.
5968          *
5969          * Resetting the following fields would break the
5970          * request-insertion logic if rq is re-inserted into a bfq
5971          * internal queue, without a re-preparation. Here we assume
5972          * that re-insertions of requeued requests, without
5973          * re-preparation, can happen only for pass_through or at_head
5974          * requests (which are not re-inserted into bfq internal
5975          * queues).
5976          */
5977         rq->elv.priv[0] = NULL;
5978         rq->elv.priv[1] = NULL;
5979 }
5980
5981 /*
5982  * Removes the association between the current task and bfqq, assuming
5983  * that bic points to the bfq iocontext of the task.
5984  * Returns NULL if a new bfqq should be allocated, or the old bfqq if this
5985  * was the last process referring to that bfqq.
5986  */
5987 static struct bfq_queue *
5988 bfq_split_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq)
5989 {
5990         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "splitting queue");
5991
5992         if (bfqq_process_refs(bfqq) == 1) {
5993                 bfqq->pid = current->pid;
5994                 bfq_clear_bfqq_coop(bfqq);
5995                 bfq_clear_bfqq_split_coop(bfqq);
5996                 return bfqq;
5997         }
5998
5999         bic_set_bfqq(bic, NULL, 1);
6000
6001         bfq_put_cooperator(bfqq);
6002
6003         bfq_release_process_ref(bfqq->bfqd, bfqq);
6004         return NULL;
6005 }
6006
6007 static struct bfq_queue *bfq_get_bfqq_handle_split(struct bfq_data *bfqd,
6008                                                    struct bfq_io_cq *bic,
6009                                                    struct bio *bio,
6010                                                    bool split, bool is_sync,
6011                                                    bool *new_queue)
6012 {
6013         struct bfq_queue *bfqq = bic_to_bfqq(bic, is_sync);
6014
6015         if (likely(bfqq && bfqq != &bfqd->oom_bfqq))
6016                 return bfqq;
6017
6018         if (new_queue)
6019                 *new_queue = true;
6020
6021         if (bfqq)
6022                 bfq_put_queue(bfqq);
6023         bfqq = bfq_get_queue(bfqd, bio, is_sync, bic);
6024
6025         bic_set_bfqq(bic, bfqq, is_sync);
6026         if (split && is_sync) {
6027                 if ((bic->was_in_burst_list && bfqd->large_burst) ||
6028                     bic->saved_in_large_burst)
6029                         bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
6030                 else {
6031                         bfq_clear_bfqq_in_large_burst(bfqq);
6032                         if (bic->was_in_burst_list)
6033                                 /*
6034                                  * If bfqq was in the current
6035                                  * burst list before being
6036                                  * merged, then we have to add
6037                                  * it back. And we do not need
6038                                  * to increase burst_size, as
6039                                  * we did not decrement
6040                                  * burst_size when we removed
6041                                  * bfqq from the burst list as
6042                                  * a consequence of a merge
6043                                  * (see comments in
6044                                  * bfq_put_queue). In this
6045                                  * respect, it would be rather
6046                                  * costly to know whether the
6047                                  * current burst list is still
6048                                  * the same burst list from
6049                                  * which bfqq was removed on
6050                                  * the merge. To avoid this
6051                                  * cost, if bfqq was in a
6052                                  * burst list, then we add
6053                                  * bfqq to the current burst
6054                                  * list without any further
6055                                  * check. This can cause
6056                                  * inappropriate insertions,
6057                                  * but rarely enough to not
6058                                  * harm the detection of large
6059                                  * bursts significantly.
6060                                  */
6061                                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node,
6062                                                &bfqd->burst_list);
6063                 }
6064                 bfqq->split_time = jiffies;
6065         }
6066
6067         return bfqq;
6068 }
6069
6070 /*
6071  * Only reset private fields. The actual request preparation will be
6072  * performed by bfq_init_rq, when rq is either inserted or merged. See
6073  * comments on bfq_init_rq for the reason behind this delayed
6074  * preparation.
6075  */
6076 static void bfq_prepare_request(struct request *rq, struct bio *bio)
6077 {
6078         /*
6079          * Regardless of whether we have an icq attached, we have to
6080          * clear the scheduler pointers, as they might point to
6081          * previously allocated bic/bfqq structs.
6082          */
6083         rq->elv.priv[0] = rq->elv.priv[1] = NULL;
6084 }
6085
6086 /*
6087  * If needed, init rq, allocate bfq data structures associated with
6088  * rq, and increment reference counters in the destination bfq_queue
6089  * for rq. Return the destination bfq_queue for rq, or NULL is rq is
6090  * not associated with any bfq_queue.
6091  *
6092  * This function is invoked by the functions that perform rq insertion
6093  * or merging. One may have expected the above preparation operations
6094  * to be performed in bfq_prepare_request, and not delayed to when rq
6095  * is inserted or merged. The rationale behind this delayed
6096  * preparation is that, after the prepare_request hook is invoked for
6097  * rq, rq may still be transformed into a request with no icq, i.e., a
6098  * request not associated with any queue. No bfq hook is invoked to
6099  * signal this transformation. As a consequence, should these
6100  * preparation operations be performed when the prepare_request hook
6101  * is invoked, and should rq be transformed one moment later, bfq
6102  * would end up in an inconsistent state, because it would have
6103  * incremented some queue counters for an rq destined to
6104  * transformation, without any chance to correctly lower these
6105  * counters back. In contrast, no transformation can still happen for
6106  * rq after rq has been inserted or merged. So, it is safe to execute
6107  * these preparation operations when rq is finally inserted or merged.
6108  */
6109 static struct bfq_queue *bfq_init_rq(struct request *rq)
6110 {
6111         struct request_queue *q = rq->q;
6112         struct bio *bio = rq->bio;
6113         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
6114         struct bfq_io_cq *bic;
6115         const int is_sync = rq_is_sync(rq);
6116         struct bfq_queue *bfqq;
6117         bool new_queue = false;
6118         bool bfqq_already_existing = false, split = false;
6119
6120         if (unlikely(!rq->elv.icq))
6121                 return NULL;
6122
6123         /*
6124          * Assuming that elv.priv[1] is set only if everything is set
6125          * for this rq. This holds true, because this function is
6126          * invoked only for insertion or merging, and, after such
6127          * events, a request cannot be manipulated any longer before
6128          * being removed from bfq.
6129          */
6130         if (rq->elv.priv[1])
6131                 return rq->elv.priv[1];
6132
6133         bic = icq_to_bic(rq->elv.icq);
6134
6135         bfq_check_ioprio_change(bic, bio);
6136
6137         bfq_bic_update_cgroup(bic, bio);
6138
6139         bfqq = bfq_get_bfqq_handle_split(bfqd, bic, bio, false, is_sync,
6140                                          &new_queue);
6141
6142         if (likely(!new_queue)) {
6143                 /* If the queue was seeky for too long, break it apart. */
6144                 if (bfq_bfqq_coop(bfqq) && bfq_bfqq_split_coop(bfqq)) {
6145                         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "breaking apart bfqq");
6146
6147                         /* Update bic before losing reference to bfqq */
6148                         if (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq))
6149                                 bic->saved_in_large_burst = true;
6150
6151                         bfqq = bfq_split_bfqq(bic, bfqq);
6152                         split = true;
6153
6154                         if (!bfqq)
6155                                 bfqq = bfq_get_bfqq_handle_split(bfqd, bic, bio,
6156                                                                  true, is_sync,
6157                                                                  NULL);
6158                         else
6159                                 bfqq_already_existing = true;
6160                 }
6161         }
6162
6163         bfqq->allocated++;
6164         bfqq->ref++;
6165         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_request %p: bfqq %p, %d",
6166                      rq, bfqq, bfqq->ref);
6167
6168         rq->elv.priv[0] = bic;
6169         rq->elv.priv[1] = bfqq;
6170
6171         /*
6172          * If a bfq_queue has only one process reference, it is owned
6173          * by only this bic: we can then set bfqq->bic = bic. in
6174          * addition, if the queue has also just been split, we have to
6175          * resume its state.
6176          */
6177         if (likely(bfqq != &bfqd->oom_bfqq) && bfqq_process_refs(bfqq) == 1) {
6178                 bfqq->bic = bic;
6179                 if (split) {
6180                         /*
6181                          * The queue has just been split from a shared
6182                          * queue: restore the idle window and the
6183                          * possible weight raising period.
6184                          */
6185                         bfq_bfqq_resume_state(bfqq, bfqd, bic,
6186                                               bfqq_already_existing);
6187                 }
6188         }
6189
6190         /*
6191          * Consider bfqq as possibly belonging to a burst of newly
6192          * created queues only if:
6193          * 1) A burst is actually happening (bfqd->burst_size > 0)
6194          * or
6195          * 2) There is no other active queue. In fact, if, in
6196          *    contrast, there are active queues not belonging to the
6197          *    possible burst bfqq may belong to, then there is no gain
6198          *    in considering bfqq as belonging to a burst, and
6199          *    therefore in not weight-raising bfqq. See comments on
6200          *    bfq_handle_burst().
6201          *
6202          * This filtering also helps eliminating false positives,
6203          * occurring when bfqq does not belong to an actual large
6204          * burst, but some background task (e.g., a service) happens
6205          * to trigger the creation of new queues very close to when
6206          * bfqq and its possible companion queues are created. See
6207          * comments on bfq_handle_burst() for further details also on
6208          * this issue.
6209          */
6210         if (unlikely(bfq_bfqq_just_created(bfqq) &&
6211                      (bfqd->burst_size > 0 ||
6212                       bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 0)))
6213                 bfq_handle_burst(bfqd, bfqq);
6214
6215         return bfqq;
6216 }
6217
6218 static void bfq_idle_slice_timer_body(struct bfq_queue *bfqq)
6219 {
6220         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
6221         enum bfqq_expiration reason;
6222         unsigned long flags;
6223
6224         spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
6225         bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
6226
6227         if (bfqq != bfqd->in_service_queue) {
6228                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
6229                 return;
6230         }
6231
6232         if (bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq))
6233                 /*
6234                  * Also here the queue can be safely expired
6235                  * for budget timeout without wasting
6236                  * guarantees
6237                  */
6238                 reason = BFQQE_BUDGET_TIMEOUT;
6239         else if (bfqq->queued[0] == 0 && bfqq->queued[1] == 0)
6240                 /*
6241                  * The queue may not be empty upon timer expiration,
6242                  * because we may not disable the timer when the
6243                  * first request of the in-service queue arrives
6244                  * during disk idling.
6245                  */
6246                 reason = BFQQE_TOO_IDLE;
6247         else
6248                 goto schedule_dispatch;
6249
6250         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, true, reason);
6251
6252 schedule_dispatch:
6253         spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
6254         bfq_schedule_dispatch(bfqd);
6255 }
6256
6257 /*
6258  * Handler of the expiration of the timer running if the in-service queue
6259  * is idling inside its time slice.
6260  */
6261 static enum hrtimer_restart bfq_idle_slice_timer(struct hrtimer *timer)
6262 {
6263         struct bfq_data *bfqd = container_of(timer, struct bfq_data,
6264                                              idle_slice_timer);
6265         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
6266
6267         /*
6268          * Theoretical race here: the in-service queue can be NULL or
6269          * different from the queue that was idling if a new request
6270          * arrives for the current queue and there is a full dispatch
6271          * cycle that changes the in-service queue.  This can hardly
6272          * happen, but in the worst case we just expire a queue too
6273          * early.
6274          */
6275         if (bfqq)
6276                 bfq_idle_slice_timer_body(bfqq);
6277
6278         return HRTIMER_NORESTART;
6279 }
6280
6281 static void __bfq_put_async_bfqq(struct bfq_data *bfqd,
6282                                  struct bfq_queue **bfqq_ptr)
6283 {
6284         struct bfq_queue *bfqq = *bfqq_ptr;
6285
6286         bfq_log(bfqd, "put_async_bfqq: %p", bfqq);
6287         if (bfqq) {
6288                 bfq_bfqq_move(bfqd, bfqq, bfqd->root_group);
6289
6290                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "put_async_bfqq: putting %p, %d",
6291                              bfqq, bfqq->ref);
6292                 bfq_put_queue(bfqq);
6293                 *bfqq_ptr = NULL;
6294         }
6295 }
6296
6297 /*
6298  * Release all the bfqg references to its async queues.  If we are
6299  * deallocating the group these queues may still contain requests, so
6300  * we reparent them to the root cgroup (i.e., the only one that will
6301  * exist for sure until all the requests on a device are gone).
6302  */
6303 void bfq_put_async_queues(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_group *bfqg)
6304 {
6305         int i, j;
6306
6307         for (i = 0; i < 2; i++)
6308                 for (j = 0; j < IOPRIO_BE_NR; j++)
6309                         __bfq_put_async_bfqq(bfqd, &bfqg->async_bfqq[i][j]);
6310
6311         __bfq_put_async_bfqq(bfqd, &bfqg->async_idle_bfqq);
6312 }
6313
6314 /*
6315  * See the comments on bfq_limit_depth for the purpose of
6316  * the depths set in the function. Return minimum shallow depth we'll use.
6317  */
6318 static unsigned int bfq_update_depths(struct bfq_data *bfqd,
6319                                       struct sbitmap_queue *bt)
6320 {
6321         unsigned int i, j, min_shallow = UINT_MAX;
6322
6323         /*
6324          * In-word depths if no bfq_queue is being weight-raised:
6325          * leaving 25% of tags only for sync reads.
6326          *
6327          * In next formulas, right-shift the value
6328          * (1U<<bt->sb.shift), instead of computing directly
6329          * (1U<<(bt->sb.shift - something)), to be robust against
6330          * any possible value of bt->sb.shift, without having to
6331          * limit 'something'.
6332          */
6333         /* no more than 50% of tags for async I/O */
6334         bfqd->word_depths[0][0] = max((1U << bt->sb.shift) >> 1, 1U);
6335         /*
6336          * no more than 75% of tags for sync writes (25% extra tags
6337          * w.r.t. async I/O, to prevent async I/O from starving sync
6338          * writes)
6339          */
6340         bfqd->word_depths[0][1] = max(((1U << bt->sb.shift) * 3) >> 2, 1U);
6341
6342         /*
6343          * In-word depths in case some bfq_queue is being weight-
6344          * raised: leaving ~63% of tags for sync reads. This is the
6345          * highest percentage for which, in our tests, application
6346          * start-up times didn't suffer from any regression due to tag
6347          * shortage.
6348          */
6349         /* no more than ~18% of tags for async I/O */
6350         bfqd->word_depths[1][0] = max(((1U << bt->sb.shift) * 3) >> 4, 1U);
6351         /* no more than ~37% of tags for sync writes (~20% extra tags) */
6352         bfqd->word_depths[1][1] = max(((1U << bt->sb.shift) * 6) >> 4, 1U);
6353
6354         for (i = 0; i < 2; i++)
6355                 for (j = 0; j < 2; j++)
6356                         min_shallow = min(min_shallow, bfqd->word_depths[i][j]);
6357
6358         return min_shallow;
6359 }
6360
6361 static void bfq_depth_updated(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
6362 {
6363         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
6364         struct blk_mq_tags *tags = hctx->sched_tags;
6365         unsigned int min_shallow;
6366
6367         min_shallow = bfq_update_depths(bfqd, &tags->bitmap_tags);
6368         sbitmap_queue_min_shallow_depth(&tags->bitmap_tags, min_shallow);
6369 }
6370
6371 static int bfq_init_hctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int index)
6372 {
6373         bfq_depth_updated(hctx);
6374         return 0;
6375 }
6376
6377 static void bfq_exit_queue(struct elevator_queue *e)
6378 {
6379         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6380         struct bfq_queue *bfqq, *n;
6381
6382         hrtimer_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
6383
6384         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
6385         list_for_each_entry_safe(bfqq, n, &bfqd->idle_list, bfqq_list)
6386                 bfq_deactivate_bfqq(bfqd, bfqq, false, false);
6387         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
6388
6389         hrtimer_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
6390
6391         /* release oom-queue reference to root group */
6392         bfqg_and_blkg_put(bfqd->root_group);
6393
6394 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6395         blkcg_deactivate_policy(bfqd->queue, &blkcg_policy_bfq);
6396 #else
6397         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
6398         bfq_put_async_queues(bfqd, bfqd->root_group);
6399         kfree(bfqd->root_group);
6400         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
6401 #endif
6402
6403         kfree(bfqd);
6404 }
6405
6406 static void bfq_init_root_group(struct bfq_group *root_group,
6407                                 struct bfq_data *bfqd)
6408 {
6409         int i;
6410
6411 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6412         root_group->entity.parent = NULL;
6413         root_group->my_entity = NULL;
6414         root_group->bfqd = bfqd;
6415 #endif
6416         root_group->rq_pos_tree = RB_ROOT;
6417         for (i = 0; i < BFQ_IOPRIO_CLASSES; i++)
6418                 root_group->sched_data.service_tree[i] = BFQ_SERVICE_TREE_INIT;
6419         root_group->sched_data.bfq_class_idle_last_service = jiffies;
6420 }
6421
6422 static int bfq_init_queue(struct request_queue *q, struct elevator_type *e)
6423 {
6424         struct bfq_data *bfqd;
6425         struct elevator_queue *eq;
6426
6427         eq = elevator_alloc(q, e);
6428         if (!eq)
6429                 return -ENOMEM;
6430
6431         bfqd = kzalloc_node(sizeof(*bfqd), GFP_KERNEL, q->node);
6432         if (!bfqd) {
6433                 kobject_put(&eq->kobj);
6434                 return -ENOMEM;
6435         }
6436         eq->elevator_data = bfqd;
6437
6438         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
6439         q->elevator = eq;
6440         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
6441
6442         /*
6443          * Our fallback bfqq if bfq_find_alloc_queue() runs into OOM issues.
6444          * Grab a permanent reference to it, so that the normal code flow
6445          * will not attempt to free it.
6446          */
6447         bfq_init_bfqq(bfqd, &bfqd->oom_bfqq, NULL, 1, 0);
6448         bfqd->oom_bfqq.ref++;
6449         bfqd->oom_bfqq.new_ioprio = BFQ_DEFAULT_QUEUE_IOPRIO;
6450         bfqd->oom_bfqq.new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_BE;
6451         bfqd->oom_bfqq.entity.new_weight =
6452                 bfq_ioprio_to_weight(bfqd->oom_bfqq.new_ioprio);
6453
6454         /* oom_bfqq does not participate to bursts */
6455         bfq_clear_bfqq_just_created(&bfqd->oom_bfqq);
6456
6457         /*
6458          * Trigger weight initialization, according to ioprio, at the
6459          * oom_bfqq's first activation. The oom_bfqq's ioprio and ioprio
6460          * class won't be changed any more.
6461          */
6462         bfqd->oom_bfqq.entity.prio_changed = 1;
6463
6464         bfqd->queue = q;
6465
6466         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->dispatch);
6467
6468         hrtimer_init(&bfqd->idle_slice_timer, CLOCK_MONOTONIC,
6469                      HRTIMER_MODE_REL);
6470         bfqd->idle_slice_timer.function = bfq_idle_slice_timer;
6471
6472         bfqd->queue_weights_tree = RB_ROOT_CACHED;
6473         bfqd->num_groups_with_pending_reqs = 0;
6474
6475         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->active_list);
6476         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->idle_list);
6477         INIT_HLIST_HEAD(&bfqd->burst_list);
6478
6479         bfqd->hw_tag = -1;
6480         bfqd->nonrot_with_queueing = blk_queue_nonrot(bfqd->queue);
6481
6482         bfqd->bfq_max_budget = bfq_default_max_budget;
6483
6484         bfqd->bfq_fifo_expire[0] = bfq_fifo_expire[0];
6485         bfqd->bfq_fifo_expire[1] = bfq_fifo_expire[1];
6486         bfqd->bfq_back_max = bfq_back_max;
6487         bfqd->bfq_back_penalty = bfq_back_penalty;
6488         bfqd->bfq_slice_idle = bfq_slice_idle;
6489         bfqd->bfq_timeout = bfq_timeout;
6490
6491         bfqd->bfq_requests_within_timer = 120;
6492
6493         bfqd->bfq_large_burst_thresh = 8;
6494         bfqd->bfq_burst_interval = msecs_to_jiffies(180);
6495
6496         bfqd->low_latency = true;
6497
6498         /*
6499          * Trade-off between responsiveness and fairness.
6500          */
6501         bfqd->bfq_wr_coeff = 30;
6502         bfqd->bfq_wr_rt_max_time = msecs_to_jiffies(300);
6503         bfqd->bfq_wr_max_time = 0;
6504         bfqd->bfq_wr_min_idle_time = msecs_to_jiffies(2000);
6505         bfqd->bfq_wr_min_inter_arr_async = msecs_to_jiffies(500);
6506         bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate = 7000; /*
6507                                               * Approximate rate required
6508                                               * to playback or record a
6509                                               * high-definition compressed
6510                                               * video.
6511                                               */
6512         bfqd->wr_busy_queues = 0;
6513
6514         /*
6515          * Begin by assuming, optimistically, that the device peak
6516          * rate is equal to 2/3 of the highest reference rate.
6517          */
6518         bfqd->rate_dur_prod = ref_rate[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)] *
6519                 ref_wr_duration[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)];
6520         bfqd->peak_rate = ref_rate[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)] * 2 / 3;
6521
6522         spin_lock_init(&bfqd->lock);
6523
6524         /*
6525          * The invocation of the next bfq_create_group_hierarchy
6526          * function is the head of a chain of function calls
6527          * (bfq_create_group_hierarchy->blkcg_activate_policy->
6528          * blk_mq_freeze_queue) that may lead to the invocation of the
6529          * has_work hook function. For this reason,
6530          * bfq_create_group_hierarchy is invoked only after all
6531          * scheduler data has been initialized, apart from the fields
6532          * that can be initialized only after invoking
6533          * bfq_create_group_hierarchy. This, in particular, enables
6534          * has_work to correctly return false. Of course, to avoid
6535          * other inconsistencies, the blk-mq stack must then refrain
6536          * from invoking further scheduler hooks before this init
6537          * function is finished.
6538          */
6539         bfqd->root_group = bfq_create_group_hierarchy(bfqd, q->node);
6540         if (!bfqd->root_group)
6541                 goto out_free;
6542         bfq_init_root_group(bfqd->root_group, bfqd);
6543         bfq_init_entity(&bfqd->oom_bfqq.entity, bfqd->root_group);
6544
6545         wbt_disable_default(q);
6546         return 0;
6547
6548 out_free:
6549         kfree(bfqd);
6550         kobject_put(&eq->kobj);
6551         return -ENOMEM;
6552 }
6553
6554 static void bfq_slab_kill(void)
6555 {
6556         kmem_cache_destroy(bfq_pool);
6557 }
6558
6559 static int __init bfq_slab_setup(void)
6560 {
6561         bfq_pool = KMEM_CACHE(bfq_queue, 0);
6562         if (!bfq_pool)
6563                 return -ENOMEM;
6564         return 0;
6565 }
6566
6567 static ssize_t bfq_var_show(unsigned int var, char *page)
6568 {
6569         return sprintf(page, "%u\n", var);
6570 }
6571
6572 static int bfq_var_store(unsigned long *var, const char *page)
6573 {
6574         unsigned long new_val;
6575         int ret = kstrtoul(page, 10, &new_val);
6576
6577         if (ret)
6578                 return ret;
6579         *var = new_val;
6580         return 0;
6581 }
6582
6583 #define SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR, __CONV)                            \
6584 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, char *page)             \
6585 {                                                                       \
6586         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6587         u64 __data = __VAR;                                             \
6588         if (__CONV == 1)                                                \
6589                 __data = jiffies_to_msecs(__data);                      \
6590         else if (__CONV == 2)                                           \
6591                 __data = div_u64(__data, NSEC_PER_MSEC);                \
6592         return bfq_var_show(__data, (page));                            \
6593 }
6594 SHOW_FUNCTION(bfq_fifo_expire_sync_show, bfqd->bfq_fifo_expire[1], 2);
6595 SHOW_FUNCTION(bfq_fifo_expire_async_show, bfqd->bfq_fifo_expire[0], 2);
6596 SHOW_FUNCTION(bfq_back_seek_max_show, bfqd->bfq_back_max, 0);
6597 SHOW_FUNCTION(bfq_back_seek_penalty_show, bfqd->bfq_back_penalty, 0);
6598 SHOW_FUNCTION(bfq_slice_idle_show, bfqd->bfq_slice_idle, 2);
6599 SHOW_FUNCTION(bfq_max_budget_show, bfqd->bfq_user_max_budget, 0);
6600 SHOW_FUNCTION(bfq_timeout_sync_show, bfqd->bfq_timeout, 1);
6601 SHOW_FUNCTION(bfq_strict_guarantees_show, bfqd->strict_guarantees, 0);
6602 SHOW_FUNCTION(bfq_low_latency_show, bfqd->low_latency, 0);
6603 #undef SHOW_FUNCTION
6604
6605 #define USEC_SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR)                               \
6606 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, char *page)             \
6607 {                                                                       \
6608         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6609         u64 __data = __VAR;                                             \
6610         __data = div_u64(__data, NSEC_PER_USEC);                        \
6611         return bfq_var_show(__data, (page));                            \
6612 }
6613 USEC_SHOW_FUNCTION(bfq_slice_idle_us_show, bfqd->bfq_slice_idle);
6614 #undef USEC_SHOW_FUNCTION
6615
6616 #define STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX, __CONV)                 \
6617 static ssize_t                                                          \
6618 __FUNC(struct elevator_queue *e, const char *page, size_t count)        \
6619 {                                                                       \
6620         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6621         unsigned long __data, __min = (MIN), __max = (MAX);             \
6622         int ret;                                                        \
6623                                                                         \
6624         ret = bfq_var_store(&__data, (page));                           \
6625         if (ret)                                                        \
6626                 return ret;                                             \
6627         if (__data < __min)                                             \
6628                 __data = __min;                                         \
6629         else if (__data > __max)                                        \
6630                 __data = __max;                                         \
6631         if (__CONV == 1)                                                \
6632                 *(__PTR) = msecs_to_jiffies(__data);                    \
6633         else if (__CONV == 2)                                           \
6634                 *(__PTR) = (u64)__data * NSEC_PER_MSEC;                 \
6635         else                                                            \
6636                 *(__PTR) = __data;                                      \
6637         return count;                                                   \
6638 }
6639 STORE_FUNCTION(bfq_fifo_expire_sync_store, &bfqd->bfq_fifo_expire[1], 1,
6640                 INT_MAX, 2);
6641 STORE_FUNCTION(bfq_fifo_expire_async_store, &bfqd->bfq_fifo_expire[0], 1,
6642                 INT_MAX, 2);
6643 STORE_FUNCTION(bfq_back_seek_max_store, &bfqd->bfq_back_max, 0, INT_MAX, 0);
6644 STORE_FUNCTION(bfq_back_seek_penalty_store, &bfqd->bfq_back_penalty, 1,
6645                 INT_MAX, 0);
6646 STORE_FUNCTION(bfq_slice_idle_store, &bfqd->bfq_slice_idle, 0, INT_MAX, 2);
6647 #undef STORE_FUNCTION
6648
6649 #define USEC_STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX)                    \
6650 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, const char *page, size_t count)\
6651 {                                                                       \
6652         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6653         unsigned long __data, __min = (MIN), __max = (MAX);             \
6654         int ret;                                                        \
6655                                                                         \
6656         ret = bfq_var_store(&__data, (page));                           \
6657         if (ret)                                                        \
6658                 return ret;                                             \
6659         if (__data < __min)                                             \
6660                 __data = __min;                                         \
6661         else if (__data > __max)                                        \
6662                 __data = __max;                                         \
6663         *(__PTR) = (u64)__data * NSEC_PER_USEC;                         \
6664         return count;                                                   \
6665 }
6666 USEC_STORE_FUNCTION(bfq_slice_idle_us_store, &bfqd->bfq_slice_idle, 0,
6667                     UINT_MAX);
6668 #undef USEC_STORE_FUNCTION
6669
6670 static ssize_t bfq_max_budget_store(struct elevator_queue *e,
6671                                     const char *page, size_t count)
6672 {
6673         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6674         unsigned long __data;
6675         int ret;
6676
6677         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6678         if (ret)
6679                 return ret;
6680
6681         if (__data == 0)
6682                 bfqd->bfq_max_budget = bfq_calc_max_budget(bfqd);
6683         else {
6684                 if (__data > INT_MAX)
6685                         __data = INT_MAX;
6686                 bfqd->bfq_max_budget = __data;
6687         }
6688
6689         bfqd->bfq_user_max_budget = __data;
6690
6691         return count;
6692 }
6693
6694 /*
6695  * Leaving this name to preserve name compatibility with cfq
6696  * parameters, but this timeout is used for both sync and async.
6697  */
6698 static ssize_t bfq_timeout_sync_store(struct elevator_queue *e,
6699                                       const char *page, size_t count)
6700 {
6701         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6702         unsigned long __data;
6703         int ret;
6704
6705         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6706         if (ret)
6707                 return ret;
6708
6709         if (__data < 1)
6710                 __data = 1;
6711         else if (__data > INT_MAX)
6712                 __data = INT_MAX;
6713
6714         bfqd->bfq_timeout = msecs_to_jiffies(__data);
6715         if (bfqd->bfq_user_max_budget == 0)
6716                 bfqd->bfq_max_budget = bfq_calc_max_budget(bfqd);
6717
6718         return count;
6719 }
6720
6721 static ssize_t bfq_strict_guarantees_store(struct elevator_queue *e,
6722                                      const char *page, size_t count)
6723 {
6724         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6725         unsigned long __data;
6726         int ret;
6727
6728         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6729         if (ret)
6730                 return ret;
6731
6732         if (__data > 1)
6733                 __data = 1;
6734         if (!bfqd->strict_guarantees && __data == 1
6735             && bfqd->bfq_slice_idle < 8 * NSEC_PER_MSEC)
6736                 bfqd->bfq_slice_idle = 8 * NSEC_PER_MSEC;
6737
6738         bfqd->strict_guarantees = __data;
6739
6740         return count;
6741 }
6742
6743 static ssize_t bfq_low_latency_store(struct elevator_queue *e,
6744                                      const char *page, size_t count)
6745 {
6746         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6747         unsigned long __data;
6748         int ret;
6749
6750         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6751         if (ret)
6752                 return ret;
6753
6754         if (__data > 1)
6755                 __data = 1;
6756         if (__data == 0 && bfqd->low_latency != 0)
6757                 bfq_end_wr(bfqd);
6758         bfqd->low_latency = __data;
6759
6760         return count;
6761 }
6762
6763 #define BFQ_ATTR(name) \
6764         __ATTR(name, 0644, bfq_##name##_show, bfq_##name##_store)
6765
6766 static struct elv_fs_entry bfq_attrs[] = {
6767         BFQ_ATTR(fifo_expire_sync),
6768         BFQ_ATTR(fifo_expire_async),
6769         BFQ_ATTR(back_seek_max),
6770         BFQ_ATTR(back_seek_penalty),
6771         BFQ_ATTR(slice_idle),
6772         BFQ_ATTR(slice_idle_us),
6773         BFQ_ATTR(max_budget),
6774         BFQ_ATTR(timeout_sync),
6775         BFQ_ATTR(strict_guarantees),
6776         BFQ_ATTR(low_latency),
6777         __ATTR_NULL
6778 };
6779
6780 static struct elevator_type iosched_bfq_mq = {
6781         .ops = {
6782                 .limit_depth            = bfq_limit_depth,
6783                 .prepare_request        = bfq_prepare_request,
6784                 .requeue_request        = bfq_finish_requeue_request,
6785                 .finish_request         = bfq_finish_requeue_request,
6786                 .exit_icq               = bfq_exit_icq,
6787                 .insert_requests        = bfq_insert_requests,
6788                 .dispatch_request       = bfq_dispatch_request,
6789                 .next_request           = elv_rb_latter_request,
6790                 .former_request         = elv_rb_former_request,
6791                 .allow_merge            = bfq_allow_bio_merge,
6792                 .bio_merge              = bfq_bio_merge,
6793                 .request_merge          = bfq_request_merge,
6794                 .requests_merged        = bfq_requests_merged,
6795                 .request_merged         = bfq_request_merged,
6796                 .has_work               = bfq_has_work,
6797                 .depth_updated          = bfq_depth_updated,
6798                 .init_hctx              = bfq_init_hctx,
6799                 .init_sched             = bfq_init_queue,
6800                 .exit_sched             = bfq_exit_queue,
6801         },
6802
6803         .icq_size =             sizeof(struct bfq_io_cq),
6804         .icq_align =            __alignof__(struct bfq_io_cq),
6805         .elevator_attrs =       bfq_attrs,
6806         .elevator_name =        "bfq",
6807         .elevator_owner =       THIS_MODULE,
6808 };
6809 MODULE_ALIAS("bfq-iosched");
6810
6811 static int __init bfq_init(void)
6812 {
6813         int ret;
6814
6815 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6816         ret = blkcg_policy_register(&blkcg_policy_bfq);
6817         if (ret)
6818                 return ret;
6819 #endif
6820
6821         ret = -ENOMEM;
6822         if (bfq_slab_setup())
6823                 goto err_pol_unreg;
6824
6825         /*
6826          * Times to load large popular applications for the typical
6827          * systems installed on the reference devices (see the
6828          * comments before the definition of the next
6829          * array). Actually, we use slightly lower values, as the
6830          * estimated peak rate tends to be smaller than the actual
6831          * peak rate.  The reason for this last fact is that estimates
6832          * are computed over much shorter time intervals than the long
6833          * intervals typically used for benchmarking. Why? First, to
6834          * adapt more quickly to variations. Second, because an I/O
6835          * scheduler cannot rely on a peak-rate-evaluation workload to
6836          * be run for a long time.
6837          */
6838         ref_wr_duration[0] = msecs_to_jiffies(7000); /* actually 8 sec */
6839         ref_wr_duration[1] = msecs_to_jiffies(2500); /* actually 3 sec */
6840
6841         ret = elv_register(&iosched_bfq_mq);
6842         if (ret)
6843                 goto slab_kill;
6844
6845         return 0;
6846
6847 slab_kill:
6848         bfq_slab_kill();
6849 err_pol_unreg:
6850 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6851         blkcg_policy_unregister(&blkcg_policy_bfq);
6852 #endif
6853         return ret;
6854 }
6855
6856 static void __exit bfq_exit(void)
6857 {
6858         elv_unregister(&iosched_bfq_mq);
6859 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6860         blkcg_policy_unregister(&blkcg_policy_bfq);
6861 #endif
6862         bfq_slab_kill();
6863 }
6864
6865 module_init(bfq_init);
6866 module_exit(bfq_exit);
6867
6868 MODULE_AUTHOR("Paolo Valente");
6869 MODULE_LICENSE("GPL");
6870 MODULE_DESCRIPTION("MQ Budget Fair Queueing I/O Scheduler");