drm/nouveau/dmaobj/ga10[24]: initial support
[linux-2.6-microblaze.git] / block / blk-cgroup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Common Block IO controller cgroup interface
4  *
5  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
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) 2009 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
12  *                    Nauman Rafique <nauman@google.com>
13  *
14  * For policy-specific per-blkcg data:
15  * Copyright (C) 2015 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
16  *                    Arianna Avanzini <avanzini.arianna@gmail.com>
17  */
18 #include <linux/ioprio.h>
19 #include <linux/kdev_t.h>
20 #include <linux/module.h>
21 #include <linux/sched/signal.h>
22 #include <linux/err.h>
23 #include <linux/blkdev.h>
24 #include <linux/backing-dev.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/genhd.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/atomic.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/blk-cgroup.h>
31 #include <linux/tracehook.h>
32 #include <linux/psi.h>
33 #include "blk.h"
34
35 #define MAX_KEY_LEN 100
36
37 /*
38  * blkcg_pol_mutex protects blkcg_policy[] and policy [de]activation.
39  * blkcg_pol_register_mutex nests outside of it and synchronizes entire
40  * policy [un]register operations including cgroup file additions /
41  * removals.  Putting cgroup file registration outside blkcg_pol_mutex
42  * allows grabbing it from cgroup callbacks.
43  */
44 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_register_mutex);
45 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_mutex);
46
47 struct blkcg blkcg_root;
48 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root);
49
50 struct cgroup_subsys_state * const blkcg_root_css = &blkcg_root.css;
51 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root_css);
52
53 static struct blkcg_policy *blkcg_policy[BLKCG_MAX_POLS];
54
55 static LIST_HEAD(all_blkcgs);           /* protected by blkcg_pol_mutex */
56
57 bool blkcg_debug_stats = false;
58 static struct workqueue_struct *blkcg_punt_bio_wq;
59
60 static bool blkcg_policy_enabled(struct request_queue *q,
61                                  const struct blkcg_policy *pol)
62 {
63         return pol && test_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
64 }
65
66 /**
67  * blkg_free - free a blkg
68  * @blkg: blkg to free
69  *
70  * Free @blkg which may be partially allocated.
71  */
72 static void blkg_free(struct blkcg_gq *blkg)
73 {
74         int i;
75
76         if (!blkg)
77                 return;
78
79         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
80                 if (blkg->pd[i])
81                         blkcg_policy[i]->pd_free_fn(blkg->pd[i]);
82
83         free_percpu(blkg->iostat_cpu);
84         percpu_ref_exit(&blkg->refcnt);
85         kfree(blkg);
86 }
87
88 static void __blkg_release(struct rcu_head *rcu)
89 {
90         struct blkcg_gq *blkg = container_of(rcu, struct blkcg_gq, rcu_head);
91
92         WARN_ON(!bio_list_empty(&blkg->async_bios));
93
94         /* release the blkcg and parent blkg refs this blkg has been holding */
95         css_put(&blkg->blkcg->css);
96         if (blkg->parent)
97                 blkg_put(blkg->parent);
98         blkg_free(blkg);
99 }
100
101 /*
102  * A group is RCU protected, but having an rcu lock does not mean that one
103  * can access all the fields of blkg and assume these are valid.  For
104  * example, don't try to follow throtl_data and request queue links.
105  *
106  * Having a reference to blkg under an rcu allows accesses to only values
107  * local to groups like group stats and group rate limits.
108  */
109 static void blkg_release(struct percpu_ref *ref)
110 {
111         struct blkcg_gq *blkg = container_of(ref, struct blkcg_gq, refcnt);
112
113         call_rcu(&blkg->rcu_head, __blkg_release);
114 }
115
116 static void blkg_async_bio_workfn(struct work_struct *work)
117 {
118         struct blkcg_gq *blkg = container_of(work, struct blkcg_gq,
119                                              async_bio_work);
120         struct bio_list bios = BIO_EMPTY_LIST;
121         struct bio *bio;
122         struct blk_plug plug;
123         bool need_plug = false;
124
125         /* as long as there are pending bios, @blkg can't go away */
126         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
127         bio_list_merge(&bios, &blkg->async_bios);
128         bio_list_init(&blkg->async_bios);
129         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
130
131         /* start plug only when bio_list contains at least 2 bios */
132         if (bios.head && bios.head->bi_next) {
133                 need_plug = true;
134                 blk_start_plug(&plug);
135         }
136         while ((bio = bio_list_pop(&bios)))
137                 submit_bio(bio);
138         if (need_plug)
139                 blk_finish_plug(&plug);
140 }
141
142 /**
143  * blkg_alloc - allocate a blkg
144  * @blkcg: block cgroup the new blkg is associated with
145  * @q: request_queue the new blkg is associated with
146  * @gfp_mask: allocation mask to use
147  *
148  * Allocate a new blkg assocating @blkcg and @q.
149  */
150 static struct blkcg_gq *blkg_alloc(struct blkcg *blkcg, struct request_queue *q,
151                                    gfp_t gfp_mask)
152 {
153         struct blkcg_gq *blkg;
154         int i, cpu;
155
156         /* alloc and init base part */
157         blkg = kzalloc_node(sizeof(*blkg), gfp_mask, q->node);
158         if (!blkg)
159                 return NULL;
160
161         if (percpu_ref_init(&blkg->refcnt, blkg_release, 0, gfp_mask))
162                 goto err_free;
163
164         blkg->iostat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct blkg_iostat_set, gfp_mask);
165         if (!blkg->iostat_cpu)
166                 goto err_free;
167
168         blkg->q = q;
169         INIT_LIST_HEAD(&blkg->q_node);
170         spin_lock_init(&blkg->async_bio_lock);
171         bio_list_init(&blkg->async_bios);
172         INIT_WORK(&blkg->async_bio_work, blkg_async_bio_workfn);
173         blkg->blkcg = blkcg;
174
175         u64_stats_init(&blkg->iostat.sync);
176         for_each_possible_cpu(cpu)
177                 u64_stats_init(&per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu)->sync);
178
179         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
180                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
181                 struct blkg_policy_data *pd;
182
183                 if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
184                         continue;
185
186                 /* alloc per-policy data and attach it to blkg */
187                 pd = pol->pd_alloc_fn(gfp_mask, q, blkcg);
188                 if (!pd)
189                         goto err_free;
190
191                 blkg->pd[i] = pd;
192                 pd->blkg = blkg;
193                 pd->plid = i;
194         }
195
196         return blkg;
197
198 err_free:
199         blkg_free(blkg);
200         return NULL;
201 }
202
203 struct blkcg_gq *blkg_lookup_slowpath(struct blkcg *blkcg,
204                                       struct request_queue *q, bool update_hint)
205 {
206         struct blkcg_gq *blkg;
207
208         /*
209          * Hint didn't match.  Look up from the radix tree.  Note that the
210          * hint can only be updated under queue_lock as otherwise @blkg
211          * could have already been removed from blkg_tree.  The caller is
212          * responsible for grabbing queue_lock if @update_hint.
213          */
214         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
215         if (blkg && blkg->q == q) {
216                 if (update_hint) {
217                         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
218                         rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, blkg);
219                 }
220                 return blkg;
221         }
222
223         return NULL;
224 }
225 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_lookup_slowpath);
226
227 /*
228  * If @new_blkg is %NULL, this function tries to allocate a new one as
229  * necessary using %GFP_NOWAIT.  @new_blkg is always consumed on return.
230  */
231 static struct blkcg_gq *blkg_create(struct blkcg *blkcg,
232                                     struct request_queue *q,
233                                     struct blkcg_gq *new_blkg)
234 {
235         struct blkcg_gq *blkg;
236         int i, ret;
237
238         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
239         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
240
241         /* request_queue is dying, do not create/recreate a blkg */
242         if (blk_queue_dying(q)) {
243                 ret = -ENODEV;
244                 goto err_free_blkg;
245         }
246
247         /* blkg holds a reference to blkcg */
248         if (!css_tryget_online(&blkcg->css)) {
249                 ret = -ENODEV;
250                 goto err_free_blkg;
251         }
252
253         /* allocate */
254         if (!new_blkg) {
255                 new_blkg = blkg_alloc(blkcg, q, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
256                 if (unlikely(!new_blkg)) {
257                         ret = -ENOMEM;
258                         goto err_put_css;
259                 }
260         }
261         blkg = new_blkg;
262
263         /* link parent */
264         if (blkcg_parent(blkcg)) {
265                 blkg->parent = __blkg_lookup(blkcg_parent(blkcg), q, false);
266                 if (WARN_ON_ONCE(!blkg->parent)) {
267                         ret = -ENODEV;
268                         goto err_put_css;
269                 }
270                 blkg_get(blkg->parent);
271         }
272
273         /* invoke per-policy init */
274         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
275                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
276
277                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_init_fn)
278                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[i]);
279         }
280
281         /* insert */
282         spin_lock(&blkcg->lock);
283         ret = radix_tree_insert(&blkcg->blkg_tree, q->id, blkg);
284         if (likely(!ret)) {
285                 hlist_add_head_rcu(&blkg->blkcg_node, &blkcg->blkg_list);
286                 list_add(&blkg->q_node, &q->blkg_list);
287
288                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
289                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
290
291                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_online_fn)
292                                 pol->pd_online_fn(blkg->pd[i]);
293                 }
294         }
295         blkg->online = true;
296         spin_unlock(&blkcg->lock);
297
298         if (!ret)
299                 return blkg;
300
301         /* @blkg failed fully initialized, use the usual release path */
302         blkg_put(blkg);
303         return ERR_PTR(ret);
304
305 err_put_css:
306         css_put(&blkcg->css);
307 err_free_blkg:
308         blkg_free(new_blkg);
309         return ERR_PTR(ret);
310 }
311
312 /**
313  * blkg_lookup_create - lookup blkg, try to create one if not there
314  * @blkcg: blkcg of interest
315  * @q: request_queue of interest
316  *
317  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.  If it doesn't exist, try to
318  * create one.  blkg creation is performed recursively from blkcg_root such
319  * that all non-root blkg's have access to the parent blkg.  This function
320  * should be called under RCU read lock and takes @q->queue_lock.
321  *
322  * Returns the blkg or the closest blkg if blkg_create() fails as it walks
323  * down from root.
324  */
325 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_create(struct blkcg *blkcg,
326                 struct request_queue *q)
327 {
328         struct blkcg_gq *blkg;
329         unsigned long flags;
330
331         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
332
333         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
334         if (blkg)
335                 return blkg;
336
337         spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
338         blkg = __blkg_lookup(blkcg, q, true);
339         if (blkg)
340                 goto found;
341
342         /*
343          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
344          * non-root blkgs have access to their parents.  Returns the closest
345          * blkg to the intended blkg should blkg_create() fail.
346          */
347         while (true) {
348                 struct blkcg *pos = blkcg;
349                 struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
350                 struct blkcg_gq *ret_blkg = q->root_blkg;
351
352                 while (parent) {
353                         blkg = __blkg_lookup(parent, q, false);
354                         if (blkg) {
355                                 /* remember closest blkg */
356                                 ret_blkg = blkg;
357                                 break;
358                         }
359                         pos = parent;
360                         parent = blkcg_parent(parent);
361                 }
362
363                 blkg = blkg_create(pos, q, NULL);
364                 if (IS_ERR(blkg)) {
365                         blkg = ret_blkg;
366                         break;
367                 }
368                 if (pos == blkcg)
369                         break;
370         }
371
372 found:
373         spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
374         return blkg;
375 }
376
377 static void blkg_destroy(struct blkcg_gq *blkg)
378 {
379         struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
380         int i;
381
382         lockdep_assert_held(&blkg->q->queue_lock);
383         lockdep_assert_held(&blkcg->lock);
384
385         /* Something wrong if we are trying to remove same group twice */
386         WARN_ON_ONCE(list_empty(&blkg->q_node));
387         WARN_ON_ONCE(hlist_unhashed(&blkg->blkcg_node));
388
389         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
390                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
391
392                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_offline_fn)
393                         pol->pd_offline_fn(blkg->pd[i]);
394         }
395
396         blkg->online = false;
397
398         radix_tree_delete(&blkcg->blkg_tree, blkg->q->id);
399         list_del_init(&blkg->q_node);
400         hlist_del_init_rcu(&blkg->blkcg_node);
401
402         /*
403          * Both setting lookup hint to and clearing it from @blkg are done
404          * under queue_lock.  If it's not pointing to @blkg now, it never
405          * will.  Hint assignment itself can race safely.
406          */
407         if (rcu_access_pointer(blkcg->blkg_hint) == blkg)
408                 rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, NULL);
409
410         /*
411          * Put the reference taken at the time of creation so that when all
412          * queues are gone, group can be destroyed.
413          */
414         percpu_ref_kill(&blkg->refcnt);
415 }
416
417 /**
418  * blkg_destroy_all - destroy all blkgs associated with a request_queue
419  * @q: request_queue of interest
420  *
421  * Destroy all blkgs associated with @q.
422  */
423 static void blkg_destroy_all(struct request_queue *q)
424 {
425         struct blkcg_gq *blkg, *n;
426
427         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
428         list_for_each_entry_safe(blkg, n, &q->blkg_list, q_node) {
429                 struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
430
431                 spin_lock(&blkcg->lock);
432                 blkg_destroy(blkg);
433                 spin_unlock(&blkcg->lock);
434         }
435
436         q->root_blkg = NULL;
437         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
438 }
439
440 static int blkcg_reset_stats(struct cgroup_subsys_state *css,
441                              struct cftype *cftype, u64 val)
442 {
443         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
444         struct blkcg_gq *blkg;
445         int i, cpu;
446
447         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
448         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
449
450         /*
451          * Note that stat reset is racy - it doesn't synchronize against
452          * stat updates.  This is a debug feature which shouldn't exist
453          * anyway.  If you get hit by a race, retry.
454          */
455         hlist_for_each_entry(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
456                 for_each_possible_cpu(cpu) {
457                         struct blkg_iostat_set *bis =
458                                 per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
459                         memset(bis, 0, sizeof(*bis));
460                 }
461                 memset(&blkg->iostat, 0, sizeof(blkg->iostat));
462
463                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
464                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
465
466                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_reset_stats_fn)
467                                 pol->pd_reset_stats_fn(blkg->pd[i]);
468                 }
469         }
470
471         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
472         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
473         return 0;
474 }
475
476 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg)
477 {
478         /* some drivers (floppy) instantiate a queue w/o disk registered */
479         if (blkg->q->backing_dev_info->dev)
480                 return bdi_dev_name(blkg->q->backing_dev_info);
481         return NULL;
482 }
483
484 /**
485  * blkcg_print_blkgs - helper for printing per-blkg data
486  * @sf: seq_file to print to
487  * @blkcg: blkcg of interest
488  * @prfill: fill function to print out a blkg
489  * @pol: policy in question
490  * @data: data to be passed to @prfill
491  * @show_total: to print out sum of prfill return values or not
492  *
493  * This function invokes @prfill on each blkg of @blkcg if pd for the
494  * policy specified by @pol exists.  @prfill is invoked with @sf, the
495  * policy data and @data and the matching queue lock held.  If @show_total
496  * is %true, the sum of the return values from @prfill is printed with
497  * "Total" label at the end.
498  *
499  * This is to be used to construct print functions for
500  * cftype->read_seq_string method.
501  */
502 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
503                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
504                                      struct blkg_policy_data *, int),
505                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
506                        bool show_total)
507 {
508         struct blkcg_gq *blkg;
509         u64 total = 0;
510
511         rcu_read_lock();
512         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
513                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
514                 if (blkcg_policy_enabled(blkg->q, pol))
515                         total += prfill(sf, blkg->pd[pol->plid], data);
516                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
517         }
518         rcu_read_unlock();
519
520         if (show_total)
521                 seq_printf(sf, "Total %llu\n", (unsigned long long)total);
522 }
523 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_print_blkgs);
524
525 /**
526  * __blkg_prfill_u64 - prfill helper for a single u64 value
527  * @sf: seq_file to print to
528  * @pd: policy private data of interest
529  * @v: value to print
530  *
531  * Print @v to @sf for the device assocaited with @pd.
532  */
533 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v)
534 {
535         const char *dname = blkg_dev_name(pd->blkg);
536
537         if (!dname)
538                 return 0;
539
540         seq_printf(sf, "%s %llu\n", dname, (unsigned long long)v);
541         return v;
542 }
543 EXPORT_SYMBOL_GPL(__blkg_prfill_u64);
544
545 /* Performs queue bypass and policy enabled checks then looks up blkg. */
546 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_check(struct blkcg *blkcg,
547                                           const struct blkcg_policy *pol,
548                                           struct request_queue *q)
549 {
550         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
551         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
552
553         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
554                 return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
555         return __blkg_lookup(blkcg, q, true /* update_hint */);
556 }
557
558 /**
559  * blkcg_conf_open_bdev - parse and open bdev for per-blkg config update
560  * @inputp: input string pointer
561  *
562  * Parse the device node prefix part, MAJ:MIN, of per-blkg config update
563  * from @input and get and return the matching bdev.  *@inputp is
564  * updated to point past the device node prefix.  Returns an ERR_PTR()
565  * value on error.
566  *
567  * Use this function iff blkg_conf_prep() can't be used for some reason.
568  */
569 struct block_device *blkcg_conf_open_bdev(char **inputp)
570 {
571         char *input = *inputp;
572         unsigned int major, minor;
573         struct block_device *bdev;
574         int key_len;
575
576         if (sscanf(input, "%u:%u%n", &major, &minor, &key_len) != 2)
577                 return ERR_PTR(-EINVAL);
578
579         input += key_len;
580         if (!isspace(*input))
581                 return ERR_PTR(-EINVAL);
582         input = skip_spaces(input);
583
584         bdev = blkdev_get_no_open(MKDEV(major, minor));
585         if (!bdev)
586                 return ERR_PTR(-ENODEV);
587         if (bdev_is_partition(bdev)) {
588                 blkdev_put_no_open(bdev);
589                 return ERR_PTR(-ENODEV);
590         }
591
592         *inputp = input;
593         return bdev;
594 }
595
596 /**
597  * blkg_conf_prep - parse and prepare for per-blkg config update
598  * @blkcg: target block cgroup
599  * @pol: target policy
600  * @input: input string
601  * @ctx: blkg_conf_ctx to be filled
602  *
603  * Parse per-blkg config update from @input and initialize @ctx with the
604  * result.  @ctx->blkg points to the blkg to be updated and @ctx->body the
605  * part of @input following MAJ:MIN.  This function returns with RCU read
606  * lock and queue lock held and must be paired with blkg_conf_finish().
607  */
608 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
609                    char *input, struct blkg_conf_ctx *ctx)
610         __acquires(rcu) __acquires(&bdev->bd_disk->queue->queue_lock)
611 {
612         struct block_device *bdev;
613         struct request_queue *q;
614         struct blkcg_gq *blkg;
615         int ret;
616
617         bdev = blkcg_conf_open_bdev(&input);
618         if (IS_ERR(bdev))
619                 return PTR_ERR(bdev);
620
621         q = bdev->bd_disk->queue;
622
623         rcu_read_lock();
624         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
625
626         blkg = blkg_lookup_check(blkcg, pol, q);
627         if (IS_ERR(blkg)) {
628                 ret = PTR_ERR(blkg);
629                 goto fail_unlock;
630         }
631
632         if (blkg)
633                 goto success;
634
635         /*
636          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
637          * non-root blkgs have access to their parents.
638          */
639         while (true) {
640                 struct blkcg *pos = blkcg;
641                 struct blkcg *parent;
642                 struct blkcg_gq *new_blkg;
643
644                 parent = blkcg_parent(blkcg);
645                 while (parent && !__blkg_lookup(parent, q, false)) {
646                         pos = parent;
647                         parent = blkcg_parent(parent);
648                 }
649
650                 /* Drop locks to do new blkg allocation with GFP_KERNEL. */
651                 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
652                 rcu_read_unlock();
653
654                 new_blkg = blkg_alloc(pos, q, GFP_KERNEL);
655                 if (unlikely(!new_blkg)) {
656                         ret = -ENOMEM;
657                         goto fail;
658                 }
659
660                 if (radix_tree_preload(GFP_KERNEL)) {
661                         blkg_free(new_blkg);
662                         ret = -ENOMEM;
663                         goto fail;
664                 }
665
666                 rcu_read_lock();
667                 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
668
669                 blkg = blkg_lookup_check(pos, pol, q);
670                 if (IS_ERR(blkg)) {
671                         ret = PTR_ERR(blkg);
672                         blkg_free(new_blkg);
673                         goto fail_preloaded;
674                 }
675
676                 if (blkg) {
677                         blkg_free(new_blkg);
678                 } else {
679                         blkg = blkg_create(pos, q, new_blkg);
680                         if (IS_ERR(blkg)) {
681                                 ret = PTR_ERR(blkg);
682                                 goto fail_preloaded;
683                         }
684                 }
685
686                 radix_tree_preload_end();
687
688                 if (pos == blkcg)
689                         goto success;
690         }
691 success:
692         ctx->bdev = bdev;
693         ctx->blkg = blkg;
694         ctx->body = input;
695         return 0;
696
697 fail_preloaded:
698         radix_tree_preload_end();
699 fail_unlock:
700         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
701         rcu_read_unlock();
702 fail:
703         blkdev_put_no_open(bdev);
704         /*
705          * If queue was bypassing, we should retry.  Do so after a
706          * short msleep().  It isn't strictly necessary but queue
707          * can be bypassing for some time and it's always nice to
708          * avoid busy looping.
709          */
710         if (ret == -EBUSY) {
711                 msleep(10);
712                 ret = restart_syscall();
713         }
714         return ret;
715 }
716 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_prep);
717
718 /**
719  * blkg_conf_finish - finish up per-blkg config update
720  * @ctx: blkg_conf_ctx intiailized by blkg_conf_prep()
721  *
722  * Finish up after per-blkg config update.  This function must be paired
723  * with blkg_conf_prep().
724  */
725 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx)
726         __releases(&ctx->bdev->bd_disk->queue->queue_lock) __releases(rcu)
727 {
728         spin_unlock_irq(&ctx->bdev->bd_disk->queue->queue_lock);
729         rcu_read_unlock();
730         blkdev_put_no_open(ctx->bdev);
731 }
732 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_finish);
733
734 static void blkg_iostat_set(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
735 {
736         int i;
737
738         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
739                 dst->bytes[i] = src->bytes[i];
740                 dst->ios[i] = src->ios[i];
741         }
742 }
743
744 static void blkg_iostat_add(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
745 {
746         int i;
747
748         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
749                 dst->bytes[i] += src->bytes[i];
750                 dst->ios[i] += src->ios[i];
751         }
752 }
753
754 static void blkg_iostat_sub(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
755 {
756         int i;
757
758         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
759                 dst->bytes[i] -= src->bytes[i];
760                 dst->ios[i] -= src->ios[i];
761         }
762 }
763
764 static void blkcg_rstat_flush(struct cgroup_subsys_state *css, int cpu)
765 {
766         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
767         struct blkcg_gq *blkg;
768
769         rcu_read_lock();
770
771         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
772                 struct blkcg_gq *parent = blkg->parent;
773                 struct blkg_iostat_set *bisc = per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
774                 struct blkg_iostat cur, delta;
775                 unsigned int seq;
776
777                 /* fetch the current per-cpu values */
778                 do {
779                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bisc->sync);
780                         blkg_iostat_set(&cur, &bisc->cur);
781                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bisc->sync, seq));
782
783                 /* propagate percpu delta to global */
784                 u64_stats_update_begin(&blkg->iostat.sync);
785                 blkg_iostat_set(&delta, &cur);
786                 blkg_iostat_sub(&delta, &bisc->last);
787                 blkg_iostat_add(&blkg->iostat.cur, &delta);
788                 blkg_iostat_add(&bisc->last, &delta);
789                 u64_stats_update_end(&blkg->iostat.sync);
790
791                 /* propagate global delta to parent */
792                 if (parent) {
793                         u64_stats_update_begin(&parent->iostat.sync);
794                         blkg_iostat_set(&delta, &blkg->iostat.cur);
795                         blkg_iostat_sub(&delta, &blkg->iostat.last);
796                         blkg_iostat_add(&parent->iostat.cur, &delta);
797                         blkg_iostat_add(&blkg->iostat.last, &delta);
798                         u64_stats_update_end(&parent->iostat.sync);
799                 }
800         }
801
802         rcu_read_unlock();
803 }
804
805 /*
806  * The rstat algorithms intentionally don't handle the root cgroup to avoid
807  * incurring overhead when no cgroups are defined. For that reason,
808  * cgroup_rstat_flush in blkcg_print_stat does not actually fill out the
809  * iostat in the root cgroup's blkcg_gq.
810  *
811  * However, we would like to re-use the printing code between the root and
812  * non-root cgroups to the extent possible. For that reason, we simulate
813  * flushing the root cgroup's stats by explicitly filling in the iostat
814  * with disk level statistics.
815  */
816 static void blkcg_fill_root_iostats(void)
817 {
818         struct class_dev_iter iter;
819         struct device *dev;
820
821         class_dev_iter_init(&iter, &block_class, NULL, &disk_type);
822         while ((dev = class_dev_iter_next(&iter))) {
823                 struct block_device *bdev = dev_to_bdev(dev);
824                 struct blkcg_gq *blkg =
825                         blk_queue_root_blkg(bdev->bd_disk->queue);
826                 struct blkg_iostat tmp;
827                 int cpu;
828
829                 memset(&tmp, 0, sizeof(tmp));
830                 for_each_possible_cpu(cpu) {
831                         struct disk_stats *cpu_dkstats;
832
833                         cpu_dkstats = per_cpu_ptr(bdev->bd_stats, cpu);
834                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_READ] +=
835                                 cpu_dkstats->ios[STAT_READ];
836                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
837                                 cpu_dkstats->ios[STAT_WRITE];
838                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
839                                 cpu_dkstats->ios[STAT_DISCARD];
840                         // convert sectors to bytes
841                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_READ] +=
842                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_READ] << 9;
843                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
844                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_WRITE] << 9;
845                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
846                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_DISCARD] << 9;
847
848                         u64_stats_update_begin(&blkg->iostat.sync);
849                         blkg_iostat_set(&blkg->iostat.cur, &tmp);
850                         u64_stats_update_end(&blkg->iostat.sync);
851                 }
852         }
853 }
854
855 static int blkcg_print_stat(struct seq_file *sf, void *v)
856 {
857         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(seq_css(sf));
858         struct blkcg_gq *blkg;
859
860         if (!seq_css(sf)->parent)
861                 blkcg_fill_root_iostats();
862         else
863                 cgroup_rstat_flush(blkcg->css.cgroup);
864
865         rcu_read_lock();
866
867         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
868                 struct blkg_iostat_set *bis = &blkg->iostat;
869                 const char *dname;
870                 char *buf;
871                 u64 rbytes, wbytes, rios, wios, dbytes, dios;
872                 size_t size = seq_get_buf(sf, &buf), off = 0;
873                 int i;
874                 bool has_stats = false;
875                 unsigned seq;
876
877                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
878
879                 if (!blkg->online)
880                         goto skip;
881
882                 dname = blkg_dev_name(blkg);
883                 if (!dname)
884                         goto skip;
885
886                 /*
887                  * Hooray string manipulation, count is the size written NOT
888                  * INCLUDING THE \0, so size is now count+1 less than what we
889                  * had before, but we want to start writing the next bit from
890                  * the \0 so we only add count to buf.
891                  */
892                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "%s ", dname);
893
894                 do {
895                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bis->sync);
896
897                         rbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_READ];
898                         wbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE];
899                         dbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
900                         rios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_READ];
901                         wios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE];
902                         dios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
903                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bis->sync, seq));
904
905                 if (rbytes || wbytes || rios || wios) {
906                         has_stats = true;
907                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
908                                          "rbytes=%llu wbytes=%llu rios=%llu wios=%llu dbytes=%llu dios=%llu",
909                                          rbytes, wbytes, rios, wios,
910                                          dbytes, dios);
911                 }
912
913                 if (blkcg_debug_stats && atomic_read(&blkg->use_delay)) {
914                         has_stats = true;
915                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
916                                          " use_delay=%d delay_nsec=%llu",
917                                          atomic_read(&blkg->use_delay),
918                                         (unsigned long long)atomic64_read(&blkg->delay_nsec));
919                 }
920
921                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
922                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
923                         size_t written;
924
925                         if (!blkg->pd[i] || !pol->pd_stat_fn)
926                                 continue;
927
928                         written = pol->pd_stat_fn(blkg->pd[i], buf+off, size-off);
929                         if (written)
930                                 has_stats = true;
931                         off += written;
932                 }
933
934                 if (has_stats) {
935                         if (off < size - 1) {
936                                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "\n");
937                                 seq_commit(sf, off);
938                         } else {
939                                 seq_commit(sf, -1);
940                         }
941                 }
942         skip:
943                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
944         }
945
946         rcu_read_unlock();
947         return 0;
948 }
949
950 static struct cftype blkcg_files[] = {
951         {
952                 .name = "stat",
953                 .seq_show = blkcg_print_stat,
954         },
955         { }     /* terminate */
956 };
957
958 static struct cftype blkcg_legacy_files[] = {
959         {
960                 .name = "reset_stats",
961                 .write_u64 = blkcg_reset_stats,
962         },
963         { }     /* terminate */
964 };
965
966 /*
967  * blkcg destruction is a three-stage process.
968  *
969  * 1. Destruction starts.  The blkcg_css_offline() callback is invoked
970  *    which offlines writeback.  Here we tie the next stage of blkg destruction
971  *    to the completion of writeback associated with the blkcg.  This lets us
972  *    avoid punting potentially large amounts of outstanding writeback to root
973  *    while maintaining any ongoing policies.  The next stage is triggered when
974  *    the nr_cgwbs count goes to zero.
975  *
976  * 2. When the nr_cgwbs count goes to zero, blkcg_destroy_blkgs() is called
977  *    and handles the destruction of blkgs.  Here the css reference held by
978  *    the blkg is put back eventually allowing blkcg_css_free() to be called.
979  *    This work may occur in cgwb_release_workfn() on the cgwb_release
980  *    workqueue.  Any submitted ios that fail to get the blkg ref will be
981  *    punted to the root_blkg.
982  *
983  * 3. Once the blkcg ref count goes to zero, blkcg_css_free() is called.
984  *    This finally frees the blkcg.
985  */
986
987 /**
988  * blkcg_css_offline - cgroup css_offline callback
989  * @css: css of interest
990  *
991  * This function is called when @css is about to go away.  Here the cgwbs are
992  * offlined first and only once writeback associated with the blkcg has
993  * finished do we start step 2 (see above).
994  */
995 static void blkcg_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
996 {
997         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
998
999         /* this prevents anyone from attaching or migrating to this blkcg */
1000         wb_blkcg_offline(blkcg);
1001
1002         /* put the base online pin allowing step 2 to be triggered */
1003         blkcg_unpin_online(blkcg);
1004 }
1005
1006 /**
1007  * blkcg_destroy_blkgs - responsible for shooting down blkgs
1008  * @blkcg: blkcg of interest
1009  *
1010  * blkgs should be removed while holding both q and blkcg locks.  As blkcg lock
1011  * is nested inside q lock, this function performs reverse double lock dancing.
1012  * Destroying the blkgs releases the reference held on the blkcg's css allowing
1013  * blkcg_css_free to eventually be called.
1014  *
1015  * This is the blkcg counterpart of ioc_release_fn().
1016  */
1017 void blkcg_destroy_blkgs(struct blkcg *blkcg)
1018 {
1019         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1020
1021         while (!hlist_empty(&blkcg->blkg_list)) {
1022                 struct blkcg_gq *blkg = hlist_entry(blkcg->blkg_list.first,
1023                                                 struct blkcg_gq, blkcg_node);
1024                 struct request_queue *q = blkg->q;
1025
1026                 if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
1027                         blkg_destroy(blkg);
1028                         spin_unlock(&q->queue_lock);
1029                 } else {
1030                         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1031                         cpu_relax();
1032                         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1033                 }
1034         }
1035
1036         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1037 }
1038
1039 static void blkcg_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
1040 {
1041         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1042         int i;
1043
1044         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1045
1046         list_del(&blkcg->all_blkcgs_node);
1047
1048         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1049                 if (blkcg->cpd[i])
1050                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1051
1052         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1053
1054         kfree(blkcg);
1055 }
1056
1057 static struct cgroup_subsys_state *
1058 blkcg_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
1059 {
1060         struct blkcg *blkcg;
1061         struct cgroup_subsys_state *ret;
1062         int i;
1063
1064         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1065
1066         if (!parent_css) {
1067                 blkcg = &blkcg_root;
1068         } else {
1069                 blkcg = kzalloc(sizeof(*blkcg), GFP_KERNEL);
1070                 if (!blkcg) {
1071                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1072                         goto unlock;
1073                 }
1074         }
1075
1076         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS ; i++) {
1077                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1078                 struct blkcg_policy_data *cpd;
1079
1080                 /*
1081                  * If the policy hasn't been attached yet, wait for it
1082                  * to be attached before doing anything else. Otherwise,
1083                  * check if the policy requires any specific per-cgroup
1084                  * data: if it does, allocate and initialize it.
1085                  */
1086                 if (!pol || !pol->cpd_alloc_fn)
1087                         continue;
1088
1089                 cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1090                 if (!cpd) {
1091                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1092                         goto free_pd_blkcg;
1093                 }
1094                 blkcg->cpd[i] = cpd;
1095                 cpd->blkcg = blkcg;
1096                 cpd->plid = i;
1097                 if (pol->cpd_init_fn)
1098                         pol->cpd_init_fn(cpd);
1099         }
1100
1101         spin_lock_init(&blkcg->lock);
1102         refcount_set(&blkcg->online_pin, 1);
1103         INIT_RADIX_TREE(&blkcg->blkg_tree, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1104         INIT_HLIST_HEAD(&blkcg->blkg_list);
1105 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
1106         INIT_LIST_HEAD(&blkcg->cgwb_list);
1107 #endif
1108         list_add_tail(&blkcg->all_blkcgs_node, &all_blkcgs);
1109
1110         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1111         return &blkcg->css;
1112
1113 free_pd_blkcg:
1114         for (i--; i >= 0; i--)
1115                 if (blkcg->cpd[i])
1116                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1117
1118         if (blkcg != &blkcg_root)
1119                 kfree(blkcg);
1120 unlock:
1121         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1122         return ret;
1123 }
1124
1125 static int blkcg_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
1126 {
1127         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1128         struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
1129
1130         /*
1131          * blkcg_pin_online() is used to delay blkcg offline so that blkgs
1132          * don't go offline while cgwbs are still active on them.  Pin the
1133          * parent so that offline always happens towards the root.
1134          */
1135         if (parent)
1136                 blkcg_pin_online(parent);
1137         return 0;
1138 }
1139
1140 /**
1141  * blkcg_init_queue - initialize blkcg part of request queue
1142  * @q: request_queue to initialize
1143  *
1144  * Called from blk_alloc_queue(). Responsible for initializing blkcg
1145  * part of new request_queue @q.
1146  *
1147  * RETURNS:
1148  * 0 on success, -errno on failure.
1149  */
1150 int blkcg_init_queue(struct request_queue *q)
1151 {
1152         struct blkcg_gq *new_blkg, *blkg;
1153         bool preloaded;
1154         int ret;
1155
1156         new_blkg = blkg_alloc(&blkcg_root, q, GFP_KERNEL);
1157         if (!new_blkg)
1158                 return -ENOMEM;
1159
1160         preloaded = !radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1161
1162         /* Make sure the root blkg exists. */
1163         rcu_read_lock();
1164         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1165         blkg = blkg_create(&blkcg_root, q, new_blkg);
1166         if (IS_ERR(blkg))
1167                 goto err_unlock;
1168         q->root_blkg = blkg;
1169         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1170         rcu_read_unlock();
1171
1172         if (preloaded)
1173                 radix_tree_preload_end();
1174
1175         ret = blk_throtl_init(q);
1176         if (ret)
1177                 goto err_destroy_all;
1178
1179         ret = blk_iolatency_init(q);
1180         if (ret) {
1181                 blk_throtl_exit(q);
1182                 goto err_destroy_all;
1183         }
1184         return 0;
1185
1186 err_destroy_all:
1187         blkg_destroy_all(q);
1188         return ret;
1189 err_unlock:
1190         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1191         rcu_read_unlock();
1192         if (preloaded)
1193                 radix_tree_preload_end();
1194         return PTR_ERR(blkg);
1195 }
1196
1197 /**
1198  * blkcg_exit_queue - exit and release blkcg part of request_queue
1199  * @q: request_queue being released
1200  *
1201  * Called from blk_exit_queue().  Responsible for exiting blkcg part.
1202  */
1203 void blkcg_exit_queue(struct request_queue *q)
1204 {
1205         blkg_destroy_all(q);
1206         blk_throtl_exit(q);
1207 }
1208
1209 /*
1210  * We cannot support shared io contexts, as we have no mean to support
1211  * two tasks with the same ioc in two different groups without major rework
1212  * of the main cic data structures.  For now we allow a task to change
1213  * its cgroup only if it's the only owner of its ioc.
1214  */
1215 static int blkcg_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
1216 {
1217         struct task_struct *task;
1218         struct cgroup_subsys_state *dst_css;
1219         struct io_context *ioc;
1220         int ret = 0;
1221
1222         /* task_lock() is needed to avoid races with exit_io_context() */
1223         cgroup_taskset_for_each(task, dst_css, tset) {
1224                 task_lock(task);
1225                 ioc = task->io_context;
1226                 if (ioc && atomic_read(&ioc->nr_tasks) > 1)
1227                         ret = -EINVAL;
1228                 task_unlock(task);
1229                 if (ret)
1230                         break;
1231         }
1232         return ret;
1233 }
1234
1235 static void blkcg_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
1236 {
1237         int i;
1238
1239         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1240
1241         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
1242                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1243                 struct blkcg *blkcg;
1244
1245                 if (!pol || !pol->cpd_bind_fn)
1246                         continue;
1247
1248                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node)
1249                         if (blkcg->cpd[pol->plid])
1250                                 pol->cpd_bind_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1251         }
1252         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1253 }
1254
1255 static void blkcg_exit(struct task_struct *tsk)
1256 {
1257         if (tsk->throttle_queue)
1258                 blk_put_queue(tsk->throttle_queue);
1259         tsk->throttle_queue = NULL;
1260 }
1261
1262 struct cgroup_subsys io_cgrp_subsys = {
1263         .css_alloc = blkcg_css_alloc,
1264         .css_online = blkcg_css_online,
1265         .css_offline = blkcg_css_offline,
1266         .css_free = blkcg_css_free,
1267         .can_attach = blkcg_can_attach,
1268         .css_rstat_flush = blkcg_rstat_flush,
1269         .bind = blkcg_bind,
1270         .dfl_cftypes = blkcg_files,
1271         .legacy_cftypes = blkcg_legacy_files,
1272         .legacy_name = "blkio",
1273         .exit = blkcg_exit,
1274 #ifdef CONFIG_MEMCG
1275         /*
1276          * This ensures that, if available, memcg is automatically enabled
1277          * together on the default hierarchy so that the owner cgroup can
1278          * be retrieved from writeback pages.
1279          */
1280         .depends_on = 1 << memory_cgrp_id,
1281 #endif
1282 };
1283 EXPORT_SYMBOL_GPL(io_cgrp_subsys);
1284
1285 /**
1286  * blkcg_activate_policy - activate a blkcg policy on a request_queue
1287  * @q: request_queue of interest
1288  * @pol: blkcg policy to activate
1289  *
1290  * Activate @pol on @q.  Requires %GFP_KERNEL context.  @q goes through
1291  * bypass mode to populate its blkgs with policy_data for @pol.
1292  *
1293  * Activation happens with @q bypassed, so nobody would be accessing blkgs
1294  * from IO path.  Update of each blkg is protected by both queue and blkcg
1295  * locks so that holding either lock and testing blkcg_policy_enabled() is
1296  * always enough for dereferencing policy data.
1297  *
1298  * The caller is responsible for synchronizing [de]activations and policy
1299  * [un]registerations.  Returns 0 on success, -errno on failure.
1300  */
1301 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
1302                           const struct blkcg_policy *pol)
1303 {
1304         struct blkg_policy_data *pd_prealloc = NULL;
1305         struct blkcg_gq *blkg, *pinned_blkg = NULL;
1306         int ret;
1307
1308         if (blkcg_policy_enabled(q, pol))
1309                 return 0;
1310
1311         if (queue_is_mq(q))
1312                 blk_mq_freeze_queue(q);
1313 retry:
1314         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1315
1316         /* blkg_list is pushed at the head, reverse walk to allocate parents first */
1317         list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1318                 struct blkg_policy_data *pd;
1319
1320                 if (blkg->pd[pol->plid])
1321                         continue;
1322
1323                 /* If prealloc matches, use it; otherwise try GFP_NOWAIT */
1324                 if (blkg == pinned_blkg) {
1325                         pd = pd_prealloc;
1326                         pd_prealloc = NULL;
1327                 } else {
1328                         pd = pol->pd_alloc_fn(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, q,
1329                                               blkg->blkcg);
1330                 }
1331
1332                 if (!pd) {
1333                         /*
1334                          * GFP_NOWAIT failed.  Free the existing one and
1335                          * prealloc for @blkg w/ GFP_KERNEL.
1336                          */
1337                         if (pinned_blkg)
1338                                 blkg_put(pinned_blkg);
1339                         blkg_get(blkg);
1340                         pinned_blkg = blkg;
1341
1342                         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1343
1344                         if (pd_prealloc)
1345                                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1346                         pd_prealloc = pol->pd_alloc_fn(GFP_KERNEL, q,
1347                                                        blkg->blkcg);
1348                         if (pd_prealloc)
1349                                 goto retry;
1350                         else
1351                                 goto enomem;
1352                 }
1353
1354                 blkg->pd[pol->plid] = pd;
1355                 pd->blkg = blkg;
1356                 pd->plid = pol->plid;
1357         }
1358
1359         /* all allocated, init in the same order */
1360         if (pol->pd_init_fn)
1361                 list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node)
1362                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1363
1364         __set_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1365         ret = 0;
1366
1367         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1368 out:
1369         if (queue_is_mq(q))
1370                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1371         if (pinned_blkg)
1372                 blkg_put(pinned_blkg);
1373         if (pd_prealloc)
1374                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1375         return ret;
1376
1377 enomem:
1378         /* alloc failed, nothing's initialized yet, free everything */
1379         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1380         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1381                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1382                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1383                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1384                 }
1385         }
1386         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1387         ret = -ENOMEM;
1388         goto out;
1389 }
1390 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_activate_policy);
1391
1392 /**
1393  * blkcg_deactivate_policy - deactivate a blkcg policy on a request_queue
1394  * @q: request_queue of interest
1395  * @pol: blkcg policy to deactivate
1396  *
1397  * Deactivate @pol on @q.  Follows the same synchronization rules as
1398  * blkcg_activate_policy().
1399  */
1400 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
1401                              const struct blkcg_policy *pol)
1402 {
1403         struct blkcg_gq *blkg;
1404
1405         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
1406                 return;
1407
1408         if (queue_is_mq(q))
1409                 blk_mq_freeze_queue(q);
1410
1411         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1412
1413         __clear_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1414
1415         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1416                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1417                         if (pol->pd_offline_fn)
1418                                 pol->pd_offline_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1419                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1420                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1421                 }
1422         }
1423
1424         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1425
1426         if (queue_is_mq(q))
1427                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1428 }
1429 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_deactivate_policy);
1430
1431 /**
1432  * blkcg_policy_register - register a blkcg policy
1433  * @pol: blkcg policy to register
1434  *
1435  * Register @pol with blkcg core.  Might sleep and @pol may be modified on
1436  * successful registration.  Returns 0 on success and -errno on failure.
1437  */
1438 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol)
1439 {
1440         struct blkcg *blkcg;
1441         int i, ret;
1442
1443         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1444         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1445
1446         /* find an empty slot */
1447         ret = -ENOSPC;
1448         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1449                 if (!blkcg_policy[i])
1450                         break;
1451         if (i >= BLKCG_MAX_POLS) {
1452                 pr_warn("blkcg_policy_register: BLKCG_MAX_POLS too small\n");
1453                 goto err_unlock;
1454         }
1455
1456         /* Make sure cpd/pd_alloc_fn and cpd/pd_free_fn in pairs */
1457         if ((!pol->cpd_alloc_fn ^ !pol->cpd_free_fn) ||
1458                 (!pol->pd_alloc_fn ^ !pol->pd_free_fn))
1459                 goto err_unlock;
1460
1461         /* register @pol */
1462         pol->plid = i;
1463         blkcg_policy[pol->plid] = pol;
1464
1465         /* allocate and install cpd's */
1466         if (pol->cpd_alloc_fn) {
1467                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1468                         struct blkcg_policy_data *cpd;
1469
1470                         cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1471                         if (!cpd)
1472                                 goto err_free_cpds;
1473
1474                         blkcg->cpd[pol->plid] = cpd;
1475                         cpd->blkcg = blkcg;
1476                         cpd->plid = pol->plid;
1477                         if (pol->cpd_init_fn)
1478                                 pol->cpd_init_fn(cpd);
1479                 }
1480         }
1481
1482         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1483
1484         /* everything is in place, add intf files for the new policy */
1485         if (pol->dfl_cftypes)
1486                 WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1487                                                pol->dfl_cftypes));
1488         if (pol->legacy_cftypes)
1489                 WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1490                                                   pol->legacy_cftypes));
1491         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1492         return 0;
1493
1494 err_free_cpds:
1495         if (pol->cpd_free_fn) {
1496                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1497                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1498                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1499                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1500                         }
1501                 }
1502         }
1503         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1504 err_unlock:
1505         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1506         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1507         return ret;
1508 }
1509 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_register);
1510
1511 /**
1512  * blkcg_policy_unregister - unregister a blkcg policy
1513  * @pol: blkcg policy to unregister
1514  *
1515  * Undo blkcg_policy_register(@pol).  Might sleep.
1516  */
1517 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol)
1518 {
1519         struct blkcg *blkcg;
1520
1521         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1522
1523         if (WARN_ON(blkcg_policy[pol->plid] != pol))
1524                 goto out_unlock;
1525
1526         /* kill the intf files first */
1527         if (pol->dfl_cftypes)
1528                 cgroup_rm_cftypes(pol->dfl_cftypes);
1529         if (pol->legacy_cftypes)
1530                 cgroup_rm_cftypes(pol->legacy_cftypes);
1531
1532         /* remove cpds and unregister */
1533         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1534
1535         if (pol->cpd_free_fn) {
1536                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1537                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1538                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1539                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1540                         }
1541                 }
1542         }
1543         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1544
1545         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1546 out_unlock:
1547         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1548 }
1549 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_unregister);
1550
1551 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
1552 {
1553         struct blkcg_gq *blkg = bio->bi_blkg;
1554
1555         /* consume the flag first */
1556         bio->bi_opf &= ~REQ_CGROUP_PUNT;
1557
1558         /* never bounce for the root cgroup */
1559         if (!blkg->parent)
1560                 return false;
1561
1562         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1563         bio_list_add(&blkg->async_bios, bio);
1564         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1565
1566         queue_work(blkcg_punt_bio_wq, &blkg->async_bio_work);
1567         return true;
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Scale the accumulated delay based on how long it has been since we updated
1572  * the delay.  We only call this when we are adding delay, in case it's been a
1573  * while since we added delay, and when we are checking to see if we need to
1574  * delay a task, to account for any delays that may have occurred.
1575  */
1576 static void blkcg_scale_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now)
1577 {
1578         u64 old = atomic64_read(&blkg->delay_start);
1579
1580         /* negative use_delay means no scaling, see blkcg_set_delay() */
1581         if (atomic_read(&blkg->use_delay) < 0)
1582                 return;
1583
1584         /*
1585          * We only want to scale down every second.  The idea here is that we
1586          * want to delay people for min(delay_nsec, NSEC_PER_SEC) in a certain
1587          * time window.  We only want to throttle tasks for recent delay that
1588          * has occurred, in 1 second time windows since that's the maximum
1589          * things can be throttled.  We save the current delay window in
1590          * blkg->last_delay so we know what amount is still left to be charged
1591          * to the blkg from this point onward.  blkg->last_use keeps track of
1592          * the use_delay counter.  The idea is if we're unthrottling the blkg we
1593          * are ok with whatever is happening now, and we can take away more of
1594          * the accumulated delay as we've already throttled enough that
1595          * everybody is happy with their IO latencies.
1596          */
1597         if (time_before64(old + NSEC_PER_SEC, now) &&
1598             atomic64_cmpxchg(&blkg->delay_start, old, now) == old) {
1599                 u64 cur = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1600                 u64 sub = min_t(u64, blkg->last_delay, now - old);
1601                 int cur_use = atomic_read(&blkg->use_delay);
1602
1603                 /*
1604                  * We've been unthrottled, subtract a larger chunk of our
1605                  * accumulated delay.
1606                  */
1607                 if (cur_use < blkg->last_use)
1608                         sub = max_t(u64, sub, blkg->last_delay >> 1);
1609
1610                 /*
1611                  * This shouldn't happen, but handle it anyway.  Our delay_nsec
1612                  * should only ever be growing except here where we subtract out
1613                  * min(last_delay, 1 second), but lord knows bugs happen and I'd
1614                  * rather not end up with negative numbers.
1615                  */
1616                 if (unlikely(cur < sub)) {
1617                         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, 0);
1618                         blkg->last_delay = 0;
1619                 } else {
1620                         atomic64_sub(sub, &blkg->delay_nsec);
1621                         blkg->last_delay = cur - sub;
1622                 }
1623                 blkg->last_use = cur_use;
1624         }
1625 }
1626
1627 /*
1628  * This is called when we want to actually walk up the hierarchy and check to
1629  * see if we need to throttle, and then actually throttle if there is some
1630  * accumulated delay.  This should only be called upon return to user space so
1631  * we're not holding some lock that would induce a priority inversion.
1632  */
1633 static void blkcg_maybe_throttle_blkg(struct blkcg_gq *blkg, bool use_memdelay)
1634 {
1635         unsigned long pflags;
1636         bool clamp;
1637         u64 now = ktime_to_ns(ktime_get());
1638         u64 exp;
1639         u64 delay_nsec = 0;
1640         int tok;
1641
1642         while (blkg->parent) {
1643                 int use_delay = atomic_read(&blkg->use_delay);
1644
1645                 if (use_delay) {
1646                         u64 this_delay;
1647
1648                         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1649                         this_delay = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1650                         if (this_delay > delay_nsec) {
1651                                 delay_nsec = this_delay;
1652                                 clamp = use_delay > 0;
1653                         }
1654                 }
1655                 blkg = blkg->parent;
1656         }
1657
1658         if (!delay_nsec)
1659                 return;
1660
1661         /*
1662          * Let's not sleep for all eternity if we've amassed a huge delay.
1663          * Swapping or metadata IO can accumulate 10's of seconds worth of
1664          * delay, and we want userspace to be able to do _something_ so cap the
1665          * delays at 0.25s. If there's 10's of seconds worth of delay then the
1666          * tasks will be delayed for 0.25 second for every syscall. If
1667          * blkcg_set_delay() was used as indicated by negative use_delay, the
1668          * caller is responsible for regulating the range.
1669          */
1670         if (clamp)
1671                 delay_nsec = min_t(u64, delay_nsec, 250 * NSEC_PER_MSEC);
1672
1673         if (use_memdelay)
1674                 psi_memstall_enter(&pflags);
1675
1676         exp = ktime_add_ns(now, delay_nsec);
1677         tok = io_schedule_prepare();
1678         do {
1679                 __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1680                 if (!schedule_hrtimeout(&exp, HRTIMER_MODE_ABS))
1681                         break;
1682         } while (!fatal_signal_pending(current));
1683         io_schedule_finish(tok);
1684
1685         if (use_memdelay)
1686                 psi_memstall_leave(&pflags);
1687 }
1688
1689 /**
1690  * blkcg_maybe_throttle_current - throttle the current task if it has been marked
1691  *
1692  * This is only called if we've been marked with set_notify_resume().  Obviously
1693  * we can be set_notify_resume() for reasons other than blkcg throttling, so we
1694  * check to see if current->throttle_queue is set and if not this doesn't do
1695  * anything.  This should only ever be called by the resume code, it's not meant
1696  * to be called by people willy-nilly as it will actually do the work to
1697  * throttle the task if it is setup for throttling.
1698  */
1699 void blkcg_maybe_throttle_current(void)
1700 {
1701         struct request_queue *q = current->throttle_queue;
1702         struct cgroup_subsys_state *css;
1703         struct blkcg *blkcg;
1704         struct blkcg_gq *blkg;
1705         bool use_memdelay = current->use_memdelay;
1706
1707         if (!q)
1708                 return;
1709
1710         current->throttle_queue = NULL;
1711         current->use_memdelay = false;
1712
1713         rcu_read_lock();
1714         css = kthread_blkcg();
1715         if (css)
1716                 blkcg = css_to_blkcg(css);
1717         else
1718                 blkcg = css_to_blkcg(task_css(current, io_cgrp_id));
1719
1720         if (!blkcg)
1721                 goto out;
1722         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
1723         if (!blkg)
1724                 goto out;
1725         if (!blkg_tryget(blkg))
1726                 goto out;
1727         rcu_read_unlock();
1728
1729         blkcg_maybe_throttle_blkg(blkg, use_memdelay);
1730         blkg_put(blkg);
1731         blk_put_queue(q);
1732         return;
1733 out:
1734         rcu_read_unlock();
1735         blk_put_queue(q);
1736 }
1737
1738 /**
1739  * blkcg_schedule_throttle - this task needs to check for throttling
1740  * @q: the request queue IO was submitted on
1741  * @use_memdelay: do we charge this to memory delay for PSI
1742  *
1743  * This is called by the IO controller when we know there's delay accumulated
1744  * for the blkg for this task.  We do not pass the blkg because there are places
1745  * we call this that may not have that information, the swapping code for
1746  * instance will only have a request_queue at that point.  This set's the
1747  * notify_resume for the task to check and see if it requires throttling before
1748  * returning to user space.
1749  *
1750  * We will only schedule once per syscall.  You can call this over and over
1751  * again and it will only do the check once upon return to user space, and only
1752  * throttle once.  If the task needs to be throttled again it'll need to be
1753  * re-set at the next time we see the task.
1754  */
1755 void blkcg_schedule_throttle(struct request_queue *q, bool use_memdelay)
1756 {
1757         if (unlikely(current->flags & PF_KTHREAD))
1758                 return;
1759
1760         if (!blk_get_queue(q))
1761                 return;
1762
1763         if (current->throttle_queue)
1764                 blk_put_queue(current->throttle_queue);
1765         current->throttle_queue = q;
1766         if (use_memdelay)
1767                 current->use_memdelay = use_memdelay;
1768         set_notify_resume(current);
1769 }
1770
1771 /**
1772  * blkcg_add_delay - add delay to this blkg
1773  * @blkg: blkg of interest
1774  * @now: the current time in nanoseconds
1775  * @delta: how many nanoseconds of delay to add
1776  *
1777  * Charge @delta to the blkg's current delay accumulation.  This is used to
1778  * throttle tasks if an IO controller thinks we need more throttling.
1779  */
1780 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta)
1781 {
1782         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
1783                 return;
1784         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1785         atomic64_add(delta, &blkg->delay_nsec);
1786 }
1787
1788 /**
1789  * blkg_tryget_closest - try and get a blkg ref on the closet blkg
1790  * @bio: target bio
1791  * @css: target css
1792  *
1793  * As the failure mode here is to walk up the blkg tree, this ensure that the
1794  * blkg->parent pointers are always valid.  This returns the blkg that it ended
1795  * up taking a reference on or %NULL if no reference was taken.
1796  */
1797 static inline struct blkcg_gq *blkg_tryget_closest(struct bio *bio,
1798                 struct cgroup_subsys_state *css)
1799 {
1800         struct blkcg_gq *blkg, *ret_blkg = NULL;
1801
1802         rcu_read_lock();
1803         blkg = blkg_lookup_create(css_to_blkcg(css), bio->bi_disk->queue);
1804         while (blkg) {
1805                 if (blkg_tryget(blkg)) {
1806                         ret_blkg = blkg;
1807                         break;
1808                 }
1809                 blkg = blkg->parent;
1810         }
1811         rcu_read_unlock();
1812
1813         return ret_blkg;
1814 }
1815
1816 /**
1817  * bio_associate_blkg_from_css - associate a bio with a specified css
1818  * @bio: target bio
1819  * @css: target css
1820  *
1821  * Associate @bio with the blkg found by combining the css's blkg and the
1822  * request_queue of the @bio.  An association failure is handled by walking up
1823  * the blkg tree.  Therefore, the blkg associated can be anything between @blkg
1824  * and q->root_blkg.  This situation only happens when a cgroup is dying and
1825  * then the remaining bios will spill to the closest alive blkg.
1826  *
1827  * A reference will be taken on the blkg and will be released when @bio is
1828  * freed.
1829  */
1830 void bio_associate_blkg_from_css(struct bio *bio,
1831                                  struct cgroup_subsys_state *css)
1832 {
1833         if (bio->bi_blkg)
1834                 blkg_put(bio->bi_blkg);
1835
1836         if (css && css->parent) {
1837                 bio->bi_blkg = blkg_tryget_closest(bio, css);
1838         } else {
1839                 blkg_get(bio->bi_disk->queue->root_blkg);
1840                 bio->bi_blkg = bio->bi_disk->queue->root_blkg;
1841         }
1842 }
1843 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg_from_css);
1844
1845 /**
1846  * bio_associate_blkg - associate a bio with a blkg
1847  * @bio: target bio
1848  *
1849  * Associate @bio with the blkg found from the bio's css and request_queue.
1850  * If one is not found, bio_lookup_blkg() creates the blkg.  If a blkg is
1851  * already associated, the css is reused and association redone as the
1852  * request_queue may have changed.
1853  */
1854 void bio_associate_blkg(struct bio *bio)
1855 {
1856         struct cgroup_subsys_state *css;
1857
1858         rcu_read_lock();
1859
1860         if (bio->bi_blkg)
1861                 css = &bio_blkcg(bio)->css;
1862         else
1863                 css = blkcg_css();
1864
1865         bio_associate_blkg_from_css(bio, css);
1866
1867         rcu_read_unlock();
1868 }
1869 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg);
1870
1871 /**
1872  * bio_clone_blkg_association - clone blkg association from src to dst bio
1873  * @dst: destination bio
1874  * @src: source bio
1875  */
1876 void bio_clone_blkg_association(struct bio *dst, struct bio *src)
1877 {
1878         if (src->bi_blkg) {
1879                 if (dst->bi_blkg)
1880                         blkg_put(dst->bi_blkg);
1881                 blkg_get(src->bi_blkg);
1882                 dst->bi_blkg = src->bi_blkg;
1883         }
1884 }
1885 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_clone_blkg_association);
1886
1887 static int blk_cgroup_io_type(struct bio *bio)
1888 {
1889         if (op_is_discard(bio->bi_opf))
1890                 return BLKG_IOSTAT_DISCARD;
1891         if (op_is_write(bio->bi_opf))
1892                 return BLKG_IOSTAT_WRITE;
1893         return BLKG_IOSTAT_READ;
1894 }
1895
1896 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio)
1897 {
1898         int rwd = blk_cgroup_io_type(bio), cpu;
1899         struct blkg_iostat_set *bis;
1900
1901         cpu = get_cpu();
1902         bis = per_cpu_ptr(bio->bi_blkg->iostat_cpu, cpu);
1903         u64_stats_update_begin(&bis->sync);
1904
1905         /*
1906          * If the bio is flagged with BIO_CGROUP_ACCT it means this is a split
1907          * bio and we would have already accounted for the size of the bio.
1908          */
1909         if (!bio_flagged(bio, BIO_CGROUP_ACCT)) {
1910                 bio_set_flag(bio, BIO_CGROUP_ACCT);
1911                 bis->cur.bytes[rwd] += bio->bi_iter.bi_size;
1912         }
1913         bis->cur.ios[rwd]++;
1914
1915         u64_stats_update_end(&bis->sync);
1916         if (cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys))
1917                 cgroup_rstat_updated(bio->bi_blkg->blkcg->css.cgroup, cpu);
1918         put_cpu();
1919 }
1920
1921 static int __init blkcg_init(void)
1922 {
1923         blkcg_punt_bio_wq = alloc_workqueue("blkcg_punt_bio",
1924                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
1925                                             WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
1926         if (!blkcg_punt_bio_wq)
1927                 return -ENOMEM;
1928         return 0;
1929 }
1930 subsys_initcall(blkcg_init);
1931
1932 module_param(blkcg_debug_stats, bool, 0644);
1933 MODULE_PARM_DESC(blkcg_debug_stats, "True if you want debug stats, false if not");