Merge tag 'arc-5.10-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vgupta/arc
[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  * blkg_conf_prep - parse and prepare 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 gendisk.  *@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 gendisk *blkcg_conf_get_disk(char **inputp)
570 {
571         char *input = *inputp;
572         unsigned int major, minor;
573         struct gendisk *disk;
574         int key_len, part;
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         disk = get_gendisk(MKDEV(major, minor), &part);
585         if (!disk)
586                 return ERR_PTR(-ENODEV);
587         if (part) {
588                 put_disk_and_module(disk);
589                 return ERR_PTR(-ENODEV);
590         }
591
592         *inputp = input;
593         return disk;
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(&disk->queue->queue_lock)
611 {
612         struct gendisk *disk;
613         struct request_queue *q;
614         struct blkcg_gq *blkg;
615         int ret;
616
617         disk = blkcg_conf_get_disk(&input);
618         if (IS_ERR(disk))
619                 return PTR_ERR(disk);
620
621         q = 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                 rcu_read_lock();
661                 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
662
663                 blkg = blkg_lookup_check(pos, pol, q);
664                 if (IS_ERR(blkg)) {
665                         ret = PTR_ERR(blkg);
666                         goto fail_unlock;
667                 }
668
669                 if (blkg) {
670                         blkg_free(new_blkg);
671                 } else {
672                         blkg = blkg_create(pos, q, new_blkg);
673                         if (IS_ERR(blkg)) {
674                                 ret = PTR_ERR(blkg);
675                                 goto fail_unlock;
676                         }
677                 }
678
679                 if (pos == blkcg)
680                         goto success;
681         }
682 success:
683         ctx->disk = disk;
684         ctx->blkg = blkg;
685         ctx->body = input;
686         return 0;
687
688 fail_unlock:
689         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
690         rcu_read_unlock();
691 fail:
692         put_disk_and_module(disk);
693         /*
694          * If queue was bypassing, we should retry.  Do so after a
695          * short msleep().  It isn't strictly necessary but queue
696          * can be bypassing for some time and it's always nice to
697          * avoid busy looping.
698          */
699         if (ret == -EBUSY) {
700                 msleep(10);
701                 ret = restart_syscall();
702         }
703         return ret;
704 }
705 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_prep);
706
707 /**
708  * blkg_conf_finish - finish up per-blkg config update
709  * @ctx: blkg_conf_ctx intiailized by blkg_conf_prep()
710  *
711  * Finish up after per-blkg config update.  This function must be paired
712  * with blkg_conf_prep().
713  */
714 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx)
715         __releases(&ctx->disk->queue->queue_lock) __releases(rcu)
716 {
717         spin_unlock_irq(&ctx->disk->queue->queue_lock);
718         rcu_read_unlock();
719         put_disk_and_module(ctx->disk);
720 }
721 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_finish);
722
723 static void blkg_iostat_set(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
724 {
725         int i;
726
727         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
728                 dst->bytes[i] = src->bytes[i];
729                 dst->ios[i] = src->ios[i];
730         }
731 }
732
733 static void blkg_iostat_add(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
734 {
735         int i;
736
737         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
738                 dst->bytes[i] += src->bytes[i];
739                 dst->ios[i] += src->ios[i];
740         }
741 }
742
743 static void blkg_iostat_sub(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
744 {
745         int i;
746
747         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
748                 dst->bytes[i] -= src->bytes[i];
749                 dst->ios[i] -= src->ios[i];
750         }
751 }
752
753 static void blkcg_rstat_flush(struct cgroup_subsys_state *css, int cpu)
754 {
755         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
756         struct blkcg_gq *blkg;
757
758         rcu_read_lock();
759
760         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
761                 struct blkcg_gq *parent = blkg->parent;
762                 struct blkg_iostat_set *bisc = per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
763                 struct blkg_iostat cur, delta;
764                 unsigned int seq;
765
766                 /* fetch the current per-cpu values */
767                 do {
768                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bisc->sync);
769                         blkg_iostat_set(&cur, &bisc->cur);
770                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bisc->sync, seq));
771
772                 /* propagate percpu delta to global */
773                 u64_stats_update_begin(&blkg->iostat.sync);
774                 blkg_iostat_set(&delta, &cur);
775                 blkg_iostat_sub(&delta, &bisc->last);
776                 blkg_iostat_add(&blkg->iostat.cur, &delta);
777                 blkg_iostat_add(&bisc->last, &delta);
778                 u64_stats_update_end(&blkg->iostat.sync);
779
780                 /* propagate global delta to parent */
781                 if (parent) {
782                         u64_stats_update_begin(&parent->iostat.sync);
783                         blkg_iostat_set(&delta, &blkg->iostat.cur);
784                         blkg_iostat_sub(&delta, &blkg->iostat.last);
785                         blkg_iostat_add(&parent->iostat.cur, &delta);
786                         blkg_iostat_add(&blkg->iostat.last, &delta);
787                         u64_stats_update_end(&parent->iostat.sync);
788                 }
789         }
790
791         rcu_read_unlock();
792 }
793
794 /*
795  * The rstat algorithms intentionally don't handle the root cgroup to avoid
796  * incurring overhead when no cgroups are defined. For that reason,
797  * cgroup_rstat_flush in blkcg_print_stat does not actually fill out the
798  * iostat in the root cgroup's blkcg_gq.
799  *
800  * However, we would like to re-use the printing code between the root and
801  * non-root cgroups to the extent possible. For that reason, we simulate
802  * flushing the root cgroup's stats by explicitly filling in the iostat
803  * with disk level statistics.
804  */
805 static void blkcg_fill_root_iostats(void)
806 {
807         struct class_dev_iter iter;
808         struct device *dev;
809
810         class_dev_iter_init(&iter, &block_class, NULL, &disk_type);
811         while ((dev = class_dev_iter_next(&iter))) {
812                 struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
813                 struct hd_struct *part = disk_get_part(disk, 0);
814                 struct blkcg_gq *blkg = blk_queue_root_blkg(disk->queue);
815                 struct blkg_iostat tmp;
816                 int cpu;
817
818                 memset(&tmp, 0, sizeof(tmp));
819                 for_each_possible_cpu(cpu) {
820                         struct disk_stats *cpu_dkstats;
821
822                         cpu_dkstats = per_cpu_ptr(part->dkstats, cpu);
823                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_READ] +=
824                                 cpu_dkstats->ios[STAT_READ];
825                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
826                                 cpu_dkstats->ios[STAT_WRITE];
827                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
828                                 cpu_dkstats->ios[STAT_DISCARD];
829                         // convert sectors to bytes
830                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_READ] +=
831                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_READ] << 9;
832                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
833                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_WRITE] << 9;
834                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
835                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_DISCARD] << 9;
836
837                         u64_stats_update_begin(&blkg->iostat.sync);
838                         blkg_iostat_set(&blkg->iostat.cur, &tmp);
839                         u64_stats_update_end(&blkg->iostat.sync);
840                 }
841         }
842 }
843
844 static int blkcg_print_stat(struct seq_file *sf, void *v)
845 {
846         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(seq_css(sf));
847         struct blkcg_gq *blkg;
848
849         if (!seq_css(sf)->parent)
850                 blkcg_fill_root_iostats();
851         else
852                 cgroup_rstat_flush(blkcg->css.cgroup);
853
854         rcu_read_lock();
855
856         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
857                 struct blkg_iostat_set *bis = &blkg->iostat;
858                 const char *dname;
859                 char *buf;
860                 u64 rbytes, wbytes, rios, wios, dbytes, dios;
861                 size_t size = seq_get_buf(sf, &buf), off = 0;
862                 int i;
863                 bool has_stats = false;
864                 unsigned seq;
865
866                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
867
868                 if (!blkg->online)
869                         goto skip;
870
871                 dname = blkg_dev_name(blkg);
872                 if (!dname)
873                         goto skip;
874
875                 /*
876                  * Hooray string manipulation, count is the size written NOT
877                  * INCLUDING THE \0, so size is now count+1 less than what we
878                  * had before, but we want to start writing the next bit from
879                  * the \0 so we only add count to buf.
880                  */
881                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "%s ", dname);
882
883                 do {
884                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bis->sync);
885
886                         rbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_READ];
887                         wbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE];
888                         dbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
889                         rios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_READ];
890                         wios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE];
891                         dios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
892                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bis->sync, seq));
893
894                 if (rbytes || wbytes || rios || wios) {
895                         has_stats = true;
896                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
897                                          "rbytes=%llu wbytes=%llu rios=%llu wios=%llu dbytes=%llu dios=%llu",
898                                          rbytes, wbytes, rios, wios,
899                                          dbytes, dios);
900                 }
901
902                 if (blkcg_debug_stats && atomic_read(&blkg->use_delay)) {
903                         has_stats = true;
904                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
905                                          " use_delay=%d delay_nsec=%llu",
906                                          atomic_read(&blkg->use_delay),
907                                         (unsigned long long)atomic64_read(&blkg->delay_nsec));
908                 }
909
910                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
911                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
912                         size_t written;
913
914                         if (!blkg->pd[i] || !pol->pd_stat_fn)
915                                 continue;
916
917                         written = pol->pd_stat_fn(blkg->pd[i], buf+off, size-off);
918                         if (written)
919                                 has_stats = true;
920                         off += written;
921                 }
922
923                 if (has_stats) {
924                         if (off < size - 1) {
925                                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "\n");
926                                 seq_commit(sf, off);
927                         } else {
928                                 seq_commit(sf, -1);
929                         }
930                 }
931         skip:
932                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
933         }
934
935         rcu_read_unlock();
936         return 0;
937 }
938
939 static struct cftype blkcg_files[] = {
940         {
941                 .name = "stat",
942                 .seq_show = blkcg_print_stat,
943         },
944         { }     /* terminate */
945 };
946
947 static struct cftype blkcg_legacy_files[] = {
948         {
949                 .name = "reset_stats",
950                 .write_u64 = blkcg_reset_stats,
951         },
952         { }     /* terminate */
953 };
954
955 /*
956  * blkcg destruction is a three-stage process.
957  *
958  * 1. Destruction starts.  The blkcg_css_offline() callback is invoked
959  *    which offlines writeback.  Here we tie the next stage of blkg destruction
960  *    to the completion of writeback associated with the blkcg.  This lets us
961  *    avoid punting potentially large amounts of outstanding writeback to root
962  *    while maintaining any ongoing policies.  The next stage is triggered when
963  *    the nr_cgwbs count goes to zero.
964  *
965  * 2. When the nr_cgwbs count goes to zero, blkcg_destroy_blkgs() is called
966  *    and handles the destruction of blkgs.  Here the css reference held by
967  *    the blkg is put back eventually allowing blkcg_css_free() to be called.
968  *    This work may occur in cgwb_release_workfn() on the cgwb_release
969  *    workqueue.  Any submitted ios that fail to get the blkg ref will be
970  *    punted to the root_blkg.
971  *
972  * 3. Once the blkcg ref count goes to zero, blkcg_css_free() is called.
973  *    This finally frees the blkcg.
974  */
975
976 /**
977  * blkcg_css_offline - cgroup css_offline callback
978  * @css: css of interest
979  *
980  * This function is called when @css is about to go away.  Here the cgwbs are
981  * offlined first and only once writeback associated with the blkcg has
982  * finished do we start step 2 (see above).
983  */
984 static void blkcg_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
985 {
986         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
987
988         /* this prevents anyone from attaching or migrating to this blkcg */
989         wb_blkcg_offline(blkcg);
990
991         /* put the base online pin allowing step 2 to be triggered */
992         blkcg_unpin_online(blkcg);
993 }
994
995 /**
996  * blkcg_destroy_blkgs - responsible for shooting down blkgs
997  * @blkcg: blkcg of interest
998  *
999  * blkgs should be removed while holding both q and blkcg locks.  As blkcg lock
1000  * is nested inside q lock, this function performs reverse double lock dancing.
1001  * Destroying the blkgs releases the reference held on the blkcg's css allowing
1002  * blkcg_css_free to eventually be called.
1003  *
1004  * This is the blkcg counterpart of ioc_release_fn().
1005  */
1006 void blkcg_destroy_blkgs(struct blkcg *blkcg)
1007 {
1008         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1009
1010         while (!hlist_empty(&blkcg->blkg_list)) {
1011                 struct blkcg_gq *blkg = hlist_entry(blkcg->blkg_list.first,
1012                                                 struct blkcg_gq, blkcg_node);
1013                 struct request_queue *q = blkg->q;
1014
1015                 if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
1016                         blkg_destroy(blkg);
1017                         spin_unlock(&q->queue_lock);
1018                 } else {
1019                         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1020                         cpu_relax();
1021                         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1022                 }
1023         }
1024
1025         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1026 }
1027
1028 static void blkcg_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
1029 {
1030         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1031         int i;
1032
1033         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1034
1035         list_del(&blkcg->all_blkcgs_node);
1036
1037         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1038                 if (blkcg->cpd[i])
1039                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1040
1041         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1042
1043         kfree(blkcg);
1044 }
1045
1046 static struct cgroup_subsys_state *
1047 blkcg_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
1048 {
1049         struct blkcg *blkcg;
1050         struct cgroup_subsys_state *ret;
1051         int i;
1052
1053         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1054
1055         if (!parent_css) {
1056                 blkcg = &blkcg_root;
1057         } else {
1058                 blkcg = kzalloc(sizeof(*blkcg), GFP_KERNEL);
1059                 if (!blkcg) {
1060                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1061                         goto unlock;
1062                 }
1063         }
1064
1065         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS ; i++) {
1066                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1067                 struct blkcg_policy_data *cpd;
1068
1069                 /*
1070                  * If the policy hasn't been attached yet, wait for it
1071                  * to be attached before doing anything else. Otherwise,
1072                  * check if the policy requires any specific per-cgroup
1073                  * data: if it does, allocate and initialize it.
1074                  */
1075                 if (!pol || !pol->cpd_alloc_fn)
1076                         continue;
1077
1078                 cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1079                 if (!cpd) {
1080                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1081                         goto free_pd_blkcg;
1082                 }
1083                 blkcg->cpd[i] = cpd;
1084                 cpd->blkcg = blkcg;
1085                 cpd->plid = i;
1086                 if (pol->cpd_init_fn)
1087                         pol->cpd_init_fn(cpd);
1088         }
1089
1090         spin_lock_init(&blkcg->lock);
1091         refcount_set(&blkcg->online_pin, 1);
1092         INIT_RADIX_TREE(&blkcg->blkg_tree, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1093         INIT_HLIST_HEAD(&blkcg->blkg_list);
1094 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
1095         INIT_LIST_HEAD(&blkcg->cgwb_list);
1096 #endif
1097         list_add_tail(&blkcg->all_blkcgs_node, &all_blkcgs);
1098
1099         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1100         return &blkcg->css;
1101
1102 free_pd_blkcg:
1103         for (i--; i >= 0; i--)
1104                 if (blkcg->cpd[i])
1105                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1106
1107         if (blkcg != &blkcg_root)
1108                 kfree(blkcg);
1109 unlock:
1110         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1111         return ret;
1112 }
1113
1114 static int blkcg_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
1115 {
1116         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1117         struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
1118
1119         /*
1120          * blkcg_pin_online() is used to delay blkcg offline so that blkgs
1121          * don't go offline while cgwbs are still active on them.  Pin the
1122          * parent so that offline always happens towards the root.
1123          */
1124         if (parent)
1125                 blkcg_pin_online(parent);
1126         return 0;
1127 }
1128
1129 /**
1130  * blkcg_init_queue - initialize blkcg part of request queue
1131  * @q: request_queue to initialize
1132  *
1133  * Called from blk_alloc_queue(). Responsible for initializing blkcg
1134  * part of new request_queue @q.
1135  *
1136  * RETURNS:
1137  * 0 on success, -errno on failure.
1138  */
1139 int blkcg_init_queue(struct request_queue *q)
1140 {
1141         struct blkcg_gq *new_blkg, *blkg;
1142         bool preloaded;
1143         int ret;
1144
1145         new_blkg = blkg_alloc(&blkcg_root, q, GFP_KERNEL);
1146         if (!new_blkg)
1147                 return -ENOMEM;
1148
1149         preloaded = !radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1150
1151         /* Make sure the root blkg exists. */
1152         rcu_read_lock();
1153         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1154         blkg = blkg_create(&blkcg_root, q, new_blkg);
1155         if (IS_ERR(blkg))
1156                 goto err_unlock;
1157         q->root_blkg = blkg;
1158         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1159         rcu_read_unlock();
1160
1161         if (preloaded)
1162                 radix_tree_preload_end();
1163
1164         ret = blk_throtl_init(q);
1165         if (ret)
1166                 goto err_destroy_all;
1167
1168         ret = blk_iolatency_init(q);
1169         if (ret) {
1170                 blk_throtl_exit(q);
1171                 goto err_destroy_all;
1172         }
1173         return 0;
1174
1175 err_destroy_all:
1176         blkg_destroy_all(q);
1177         return ret;
1178 err_unlock:
1179         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1180         rcu_read_unlock();
1181         if (preloaded)
1182                 radix_tree_preload_end();
1183         return PTR_ERR(blkg);
1184 }
1185
1186 /**
1187  * blkcg_exit_queue - exit and release blkcg part of request_queue
1188  * @q: request_queue being released
1189  *
1190  * Called from blk_exit_queue().  Responsible for exiting blkcg part.
1191  */
1192 void blkcg_exit_queue(struct request_queue *q)
1193 {
1194         blkg_destroy_all(q);
1195         blk_throtl_exit(q);
1196 }
1197
1198 /*
1199  * We cannot support shared io contexts, as we have no mean to support
1200  * two tasks with the same ioc in two different groups without major rework
1201  * of the main cic data structures.  For now we allow a task to change
1202  * its cgroup only if it's the only owner of its ioc.
1203  */
1204 static int blkcg_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
1205 {
1206         struct task_struct *task;
1207         struct cgroup_subsys_state *dst_css;
1208         struct io_context *ioc;
1209         int ret = 0;
1210
1211         /* task_lock() is needed to avoid races with exit_io_context() */
1212         cgroup_taskset_for_each(task, dst_css, tset) {
1213                 task_lock(task);
1214                 ioc = task->io_context;
1215                 if (ioc && atomic_read(&ioc->nr_tasks) > 1)
1216                         ret = -EINVAL;
1217                 task_unlock(task);
1218                 if (ret)
1219                         break;
1220         }
1221         return ret;
1222 }
1223
1224 static void blkcg_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
1225 {
1226         int i;
1227
1228         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1229
1230         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
1231                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1232                 struct blkcg *blkcg;
1233
1234                 if (!pol || !pol->cpd_bind_fn)
1235                         continue;
1236
1237                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node)
1238                         if (blkcg->cpd[pol->plid])
1239                                 pol->cpd_bind_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1240         }
1241         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1242 }
1243
1244 static void blkcg_exit(struct task_struct *tsk)
1245 {
1246         if (tsk->throttle_queue)
1247                 blk_put_queue(tsk->throttle_queue);
1248         tsk->throttle_queue = NULL;
1249 }
1250
1251 struct cgroup_subsys io_cgrp_subsys = {
1252         .css_alloc = blkcg_css_alloc,
1253         .css_online = blkcg_css_online,
1254         .css_offline = blkcg_css_offline,
1255         .css_free = blkcg_css_free,
1256         .can_attach = blkcg_can_attach,
1257         .css_rstat_flush = blkcg_rstat_flush,
1258         .bind = blkcg_bind,
1259         .dfl_cftypes = blkcg_files,
1260         .legacy_cftypes = blkcg_legacy_files,
1261         .legacy_name = "blkio",
1262         .exit = blkcg_exit,
1263 #ifdef CONFIG_MEMCG
1264         /*
1265          * This ensures that, if available, memcg is automatically enabled
1266          * together on the default hierarchy so that the owner cgroup can
1267          * be retrieved from writeback pages.
1268          */
1269         .depends_on = 1 << memory_cgrp_id,
1270 #endif
1271 };
1272 EXPORT_SYMBOL_GPL(io_cgrp_subsys);
1273
1274 /**
1275  * blkcg_activate_policy - activate a blkcg policy on a request_queue
1276  * @q: request_queue of interest
1277  * @pol: blkcg policy to activate
1278  *
1279  * Activate @pol on @q.  Requires %GFP_KERNEL context.  @q goes through
1280  * bypass mode to populate its blkgs with policy_data for @pol.
1281  *
1282  * Activation happens with @q bypassed, so nobody would be accessing blkgs
1283  * from IO path.  Update of each blkg is protected by both queue and blkcg
1284  * locks so that holding either lock and testing blkcg_policy_enabled() is
1285  * always enough for dereferencing policy data.
1286  *
1287  * The caller is responsible for synchronizing [de]activations and policy
1288  * [un]registerations.  Returns 0 on success, -errno on failure.
1289  */
1290 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
1291                           const struct blkcg_policy *pol)
1292 {
1293         struct blkg_policy_data *pd_prealloc = NULL;
1294         struct blkcg_gq *blkg, *pinned_blkg = NULL;
1295         int ret;
1296
1297         if (blkcg_policy_enabled(q, pol))
1298                 return 0;
1299
1300         if (queue_is_mq(q))
1301                 blk_mq_freeze_queue(q);
1302 retry:
1303         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1304
1305         /* blkg_list is pushed at the head, reverse walk to allocate parents first */
1306         list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1307                 struct blkg_policy_data *pd;
1308
1309                 if (blkg->pd[pol->plid])
1310                         continue;
1311
1312                 /* If prealloc matches, use it; otherwise try GFP_NOWAIT */
1313                 if (blkg == pinned_blkg) {
1314                         pd = pd_prealloc;
1315                         pd_prealloc = NULL;
1316                 } else {
1317                         pd = pol->pd_alloc_fn(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, q,
1318                                               blkg->blkcg);
1319                 }
1320
1321                 if (!pd) {
1322                         /*
1323                          * GFP_NOWAIT failed.  Free the existing one and
1324                          * prealloc for @blkg w/ GFP_KERNEL.
1325                          */
1326                         if (pinned_blkg)
1327                                 blkg_put(pinned_blkg);
1328                         blkg_get(blkg);
1329                         pinned_blkg = blkg;
1330
1331                         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1332
1333                         if (pd_prealloc)
1334                                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1335                         pd_prealloc = pol->pd_alloc_fn(GFP_KERNEL, q,
1336                                                        blkg->blkcg);
1337                         if (pd_prealloc)
1338                                 goto retry;
1339                         else
1340                                 goto enomem;
1341                 }
1342
1343                 blkg->pd[pol->plid] = pd;
1344                 pd->blkg = blkg;
1345                 pd->plid = pol->plid;
1346         }
1347
1348         /* all allocated, init in the same order */
1349         if (pol->pd_init_fn)
1350                 list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node)
1351                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1352
1353         __set_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1354         ret = 0;
1355
1356         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1357 out:
1358         if (queue_is_mq(q))
1359                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1360         if (pinned_blkg)
1361                 blkg_put(pinned_blkg);
1362         if (pd_prealloc)
1363                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1364         return ret;
1365
1366 enomem:
1367         /* alloc failed, nothing's initialized yet, free everything */
1368         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1369         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1370                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1371                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1372                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1373                 }
1374         }
1375         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1376         ret = -ENOMEM;
1377         goto out;
1378 }
1379 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_activate_policy);
1380
1381 /**
1382  * blkcg_deactivate_policy - deactivate a blkcg policy on a request_queue
1383  * @q: request_queue of interest
1384  * @pol: blkcg policy to deactivate
1385  *
1386  * Deactivate @pol on @q.  Follows the same synchronization rules as
1387  * blkcg_activate_policy().
1388  */
1389 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
1390                              const struct blkcg_policy *pol)
1391 {
1392         struct blkcg_gq *blkg;
1393
1394         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
1395                 return;
1396
1397         if (queue_is_mq(q))
1398                 blk_mq_freeze_queue(q);
1399
1400         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1401
1402         __clear_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1403
1404         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1405                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1406                         if (pol->pd_offline_fn)
1407                                 pol->pd_offline_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1408                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1409                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1410                 }
1411         }
1412
1413         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1414
1415         if (queue_is_mq(q))
1416                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1417 }
1418 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_deactivate_policy);
1419
1420 /**
1421  * blkcg_policy_register - register a blkcg policy
1422  * @pol: blkcg policy to register
1423  *
1424  * Register @pol with blkcg core.  Might sleep and @pol may be modified on
1425  * successful registration.  Returns 0 on success and -errno on failure.
1426  */
1427 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol)
1428 {
1429         struct blkcg *blkcg;
1430         int i, ret;
1431
1432         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1433         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1434
1435         /* find an empty slot */
1436         ret = -ENOSPC;
1437         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1438                 if (!blkcg_policy[i])
1439                         break;
1440         if (i >= BLKCG_MAX_POLS) {
1441                 pr_warn("blkcg_policy_register: BLKCG_MAX_POLS too small\n");
1442                 goto err_unlock;
1443         }
1444
1445         /* Make sure cpd/pd_alloc_fn and cpd/pd_free_fn in pairs */
1446         if ((!pol->cpd_alloc_fn ^ !pol->cpd_free_fn) ||
1447                 (!pol->pd_alloc_fn ^ !pol->pd_free_fn))
1448                 goto err_unlock;
1449
1450         /* register @pol */
1451         pol->plid = i;
1452         blkcg_policy[pol->plid] = pol;
1453
1454         /* allocate and install cpd's */
1455         if (pol->cpd_alloc_fn) {
1456                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1457                         struct blkcg_policy_data *cpd;
1458
1459                         cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1460                         if (!cpd)
1461                                 goto err_free_cpds;
1462
1463                         blkcg->cpd[pol->plid] = cpd;
1464                         cpd->blkcg = blkcg;
1465                         cpd->plid = pol->plid;
1466                         if (pol->cpd_init_fn)
1467                                 pol->cpd_init_fn(cpd);
1468                 }
1469         }
1470
1471         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1472
1473         /* everything is in place, add intf files for the new policy */
1474         if (pol->dfl_cftypes)
1475                 WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1476                                                pol->dfl_cftypes));
1477         if (pol->legacy_cftypes)
1478                 WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1479                                                   pol->legacy_cftypes));
1480         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1481         return 0;
1482
1483 err_free_cpds:
1484         if (pol->cpd_free_fn) {
1485                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1486                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1487                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1488                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1489                         }
1490                 }
1491         }
1492         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1493 err_unlock:
1494         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1495         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1496         return ret;
1497 }
1498 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_register);
1499
1500 /**
1501  * blkcg_policy_unregister - unregister a blkcg policy
1502  * @pol: blkcg policy to unregister
1503  *
1504  * Undo blkcg_policy_register(@pol).  Might sleep.
1505  */
1506 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol)
1507 {
1508         struct blkcg *blkcg;
1509
1510         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1511
1512         if (WARN_ON(blkcg_policy[pol->plid] != pol))
1513                 goto out_unlock;
1514
1515         /* kill the intf files first */
1516         if (pol->dfl_cftypes)
1517                 cgroup_rm_cftypes(pol->dfl_cftypes);
1518         if (pol->legacy_cftypes)
1519                 cgroup_rm_cftypes(pol->legacy_cftypes);
1520
1521         /* remove cpds and unregister */
1522         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1523
1524         if (pol->cpd_free_fn) {
1525                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1526                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1527                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1528                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1529                         }
1530                 }
1531         }
1532         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1533
1534         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1535 out_unlock:
1536         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1537 }
1538 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_unregister);
1539
1540 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
1541 {
1542         struct blkcg_gq *blkg = bio->bi_blkg;
1543
1544         /* consume the flag first */
1545         bio->bi_opf &= ~REQ_CGROUP_PUNT;
1546
1547         /* never bounce for the root cgroup */
1548         if (!blkg->parent)
1549                 return false;
1550
1551         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1552         bio_list_add(&blkg->async_bios, bio);
1553         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1554
1555         queue_work(blkcg_punt_bio_wq, &blkg->async_bio_work);
1556         return true;
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Scale the accumulated delay based on how long it has been since we updated
1561  * the delay.  We only call this when we are adding delay, in case it's been a
1562  * while since we added delay, and when we are checking to see if we need to
1563  * delay a task, to account for any delays that may have occurred.
1564  */
1565 static void blkcg_scale_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now)
1566 {
1567         u64 old = atomic64_read(&blkg->delay_start);
1568
1569         /* negative use_delay means no scaling, see blkcg_set_delay() */
1570         if (atomic_read(&blkg->use_delay) < 0)
1571                 return;
1572
1573         /*
1574          * We only want to scale down every second.  The idea here is that we
1575          * want to delay people for min(delay_nsec, NSEC_PER_SEC) in a certain
1576          * time window.  We only want to throttle tasks for recent delay that
1577          * has occurred, in 1 second time windows since that's the maximum
1578          * things can be throttled.  We save the current delay window in
1579          * blkg->last_delay so we know what amount is still left to be charged
1580          * to the blkg from this point onward.  blkg->last_use keeps track of
1581          * the use_delay counter.  The idea is if we're unthrottling the blkg we
1582          * are ok with whatever is happening now, and we can take away more of
1583          * the accumulated delay as we've already throttled enough that
1584          * everybody is happy with their IO latencies.
1585          */
1586         if (time_before64(old + NSEC_PER_SEC, now) &&
1587             atomic64_cmpxchg(&blkg->delay_start, old, now) == old) {
1588                 u64 cur = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1589                 u64 sub = min_t(u64, blkg->last_delay, now - old);
1590                 int cur_use = atomic_read(&blkg->use_delay);
1591
1592                 /*
1593                  * We've been unthrottled, subtract a larger chunk of our
1594                  * accumulated delay.
1595                  */
1596                 if (cur_use < blkg->last_use)
1597                         sub = max_t(u64, sub, blkg->last_delay >> 1);
1598
1599                 /*
1600                  * This shouldn't happen, but handle it anyway.  Our delay_nsec
1601                  * should only ever be growing except here where we subtract out
1602                  * min(last_delay, 1 second), but lord knows bugs happen and I'd
1603                  * rather not end up with negative numbers.
1604                  */
1605                 if (unlikely(cur < sub)) {
1606                         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, 0);
1607                         blkg->last_delay = 0;
1608                 } else {
1609                         atomic64_sub(sub, &blkg->delay_nsec);
1610                         blkg->last_delay = cur - sub;
1611                 }
1612                 blkg->last_use = cur_use;
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * This is called when we want to actually walk up the hierarchy and check to
1618  * see if we need to throttle, and then actually throttle if there is some
1619  * accumulated delay.  This should only be called upon return to user space so
1620  * we're not holding some lock that would induce a priority inversion.
1621  */
1622 static void blkcg_maybe_throttle_blkg(struct blkcg_gq *blkg, bool use_memdelay)
1623 {
1624         unsigned long pflags;
1625         bool clamp;
1626         u64 now = ktime_to_ns(ktime_get());
1627         u64 exp;
1628         u64 delay_nsec = 0;
1629         int tok;
1630
1631         while (blkg->parent) {
1632                 int use_delay = atomic_read(&blkg->use_delay);
1633
1634                 if (use_delay) {
1635                         u64 this_delay;
1636
1637                         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1638                         this_delay = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1639                         if (this_delay > delay_nsec) {
1640                                 delay_nsec = this_delay;
1641                                 clamp = use_delay > 0;
1642                         }
1643                 }
1644                 blkg = blkg->parent;
1645         }
1646
1647         if (!delay_nsec)
1648                 return;
1649
1650         /*
1651          * Let's not sleep for all eternity if we've amassed a huge delay.
1652          * Swapping or metadata IO can accumulate 10's of seconds worth of
1653          * delay, and we want userspace to be able to do _something_ so cap the
1654          * delays at 0.25s. If there's 10's of seconds worth of delay then the
1655          * tasks will be delayed for 0.25 second for every syscall. If
1656          * blkcg_set_delay() was used as indicated by negative use_delay, the
1657          * caller is responsible for regulating the range.
1658          */
1659         if (clamp)
1660                 delay_nsec = min_t(u64, delay_nsec, 250 * NSEC_PER_MSEC);
1661
1662         if (use_memdelay)
1663                 psi_memstall_enter(&pflags);
1664
1665         exp = ktime_add_ns(now, delay_nsec);
1666         tok = io_schedule_prepare();
1667         do {
1668                 __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1669                 if (!schedule_hrtimeout(&exp, HRTIMER_MODE_ABS))
1670                         break;
1671         } while (!fatal_signal_pending(current));
1672         io_schedule_finish(tok);
1673
1674         if (use_memdelay)
1675                 psi_memstall_leave(&pflags);
1676 }
1677
1678 /**
1679  * blkcg_maybe_throttle_current - throttle the current task if it has been marked
1680  *
1681  * This is only called if we've been marked with set_notify_resume().  Obviously
1682  * we can be set_notify_resume() for reasons other than blkcg throttling, so we
1683  * check to see if current->throttle_queue is set and if not this doesn't do
1684  * anything.  This should only ever be called by the resume code, it's not meant
1685  * to be called by people willy-nilly as it will actually do the work to
1686  * throttle the task if it is setup for throttling.
1687  */
1688 void blkcg_maybe_throttle_current(void)
1689 {
1690         struct request_queue *q = current->throttle_queue;
1691         struct cgroup_subsys_state *css;
1692         struct blkcg *blkcg;
1693         struct blkcg_gq *blkg;
1694         bool use_memdelay = current->use_memdelay;
1695
1696         if (!q)
1697                 return;
1698
1699         current->throttle_queue = NULL;
1700         current->use_memdelay = false;
1701
1702         rcu_read_lock();
1703         css = kthread_blkcg();
1704         if (css)
1705                 blkcg = css_to_blkcg(css);
1706         else
1707                 blkcg = css_to_blkcg(task_css(current, io_cgrp_id));
1708
1709         if (!blkcg)
1710                 goto out;
1711         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
1712         if (!blkg)
1713                 goto out;
1714         if (!blkg_tryget(blkg))
1715                 goto out;
1716         rcu_read_unlock();
1717
1718         blkcg_maybe_throttle_blkg(blkg, use_memdelay);
1719         blkg_put(blkg);
1720         blk_put_queue(q);
1721         return;
1722 out:
1723         rcu_read_unlock();
1724         blk_put_queue(q);
1725 }
1726
1727 /**
1728  * blkcg_schedule_throttle - this task needs to check for throttling
1729  * @q: the request queue IO was submitted on
1730  * @use_memdelay: do we charge this to memory delay for PSI
1731  *
1732  * This is called by the IO controller when we know there's delay accumulated
1733  * for the blkg for this task.  We do not pass the blkg because there are places
1734  * we call this that may not have that information, the swapping code for
1735  * instance will only have a request_queue at that point.  This set's the
1736  * notify_resume for the task to check and see if it requires throttling before
1737  * returning to user space.
1738  *
1739  * We will only schedule once per syscall.  You can call this over and over
1740  * again and it will only do the check once upon return to user space, and only
1741  * throttle once.  If the task needs to be throttled again it'll need to be
1742  * re-set at the next time we see the task.
1743  */
1744 void blkcg_schedule_throttle(struct request_queue *q, bool use_memdelay)
1745 {
1746         if (unlikely(current->flags & PF_KTHREAD))
1747                 return;
1748
1749         if (!blk_get_queue(q))
1750                 return;
1751
1752         if (current->throttle_queue)
1753                 blk_put_queue(current->throttle_queue);
1754         current->throttle_queue = q;
1755         if (use_memdelay)
1756                 current->use_memdelay = use_memdelay;
1757         set_notify_resume(current);
1758 }
1759
1760 /**
1761  * blkcg_add_delay - add delay to this blkg
1762  * @blkg: blkg of interest
1763  * @now: the current time in nanoseconds
1764  * @delta: how many nanoseconds of delay to add
1765  *
1766  * Charge @delta to the blkg's current delay accumulation.  This is used to
1767  * throttle tasks if an IO controller thinks we need more throttling.
1768  */
1769 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta)
1770 {
1771         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
1772                 return;
1773         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1774         atomic64_add(delta, &blkg->delay_nsec);
1775 }
1776
1777 /**
1778  * blkg_tryget_closest - try and get a blkg ref on the closet blkg
1779  * @bio: target bio
1780  * @css: target css
1781  *
1782  * As the failure mode here is to walk up the blkg tree, this ensure that the
1783  * blkg->parent pointers are always valid.  This returns the blkg that it ended
1784  * up taking a reference on or %NULL if no reference was taken.
1785  */
1786 static inline struct blkcg_gq *blkg_tryget_closest(struct bio *bio,
1787                 struct cgroup_subsys_state *css)
1788 {
1789         struct blkcg_gq *blkg, *ret_blkg = NULL;
1790
1791         rcu_read_lock();
1792         blkg = blkg_lookup_create(css_to_blkcg(css), bio->bi_disk->queue);
1793         while (blkg) {
1794                 if (blkg_tryget(blkg)) {
1795                         ret_blkg = blkg;
1796                         break;
1797                 }
1798                 blkg = blkg->parent;
1799         }
1800         rcu_read_unlock();
1801
1802         return ret_blkg;
1803 }
1804
1805 /**
1806  * bio_associate_blkg_from_css - associate a bio with a specified css
1807  * @bio: target bio
1808  * @css: target css
1809  *
1810  * Associate @bio with the blkg found by combining the css's blkg and the
1811  * request_queue of the @bio.  An association failure is handled by walking up
1812  * the blkg tree.  Therefore, the blkg associated can be anything between @blkg
1813  * and q->root_blkg.  This situation only happens when a cgroup is dying and
1814  * then the remaining bios will spill to the closest alive blkg.
1815  *
1816  * A reference will be taken on the blkg and will be released when @bio is
1817  * freed.
1818  */
1819 void bio_associate_blkg_from_css(struct bio *bio,
1820                                  struct cgroup_subsys_state *css)
1821 {
1822         if (bio->bi_blkg)
1823                 blkg_put(bio->bi_blkg);
1824
1825         if (css && css->parent) {
1826                 bio->bi_blkg = blkg_tryget_closest(bio, css);
1827         } else {
1828                 blkg_get(bio->bi_disk->queue->root_blkg);
1829                 bio->bi_blkg = bio->bi_disk->queue->root_blkg;
1830         }
1831 }
1832 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg_from_css);
1833
1834 /**
1835  * bio_associate_blkg - associate a bio with a blkg
1836  * @bio: target bio
1837  *
1838  * Associate @bio with the blkg found from the bio's css and request_queue.
1839  * If one is not found, bio_lookup_blkg() creates the blkg.  If a blkg is
1840  * already associated, the css is reused and association redone as the
1841  * request_queue may have changed.
1842  */
1843 void bio_associate_blkg(struct bio *bio)
1844 {
1845         struct cgroup_subsys_state *css;
1846
1847         rcu_read_lock();
1848
1849         if (bio->bi_blkg)
1850                 css = &bio_blkcg(bio)->css;
1851         else
1852                 css = blkcg_css();
1853
1854         bio_associate_blkg_from_css(bio, css);
1855
1856         rcu_read_unlock();
1857 }
1858 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg);
1859
1860 /**
1861  * bio_clone_blkg_association - clone blkg association from src to dst bio
1862  * @dst: destination bio
1863  * @src: source bio
1864  */
1865 void bio_clone_blkg_association(struct bio *dst, struct bio *src)
1866 {
1867         if (src->bi_blkg) {
1868                 if (dst->bi_blkg)
1869                         blkg_put(dst->bi_blkg);
1870                 blkg_get(src->bi_blkg);
1871                 dst->bi_blkg = src->bi_blkg;
1872         }
1873 }
1874 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_clone_blkg_association);
1875
1876 static int blk_cgroup_io_type(struct bio *bio)
1877 {
1878         if (op_is_discard(bio->bi_opf))
1879                 return BLKG_IOSTAT_DISCARD;
1880         if (op_is_write(bio->bi_opf))
1881                 return BLKG_IOSTAT_WRITE;
1882         return BLKG_IOSTAT_READ;
1883 }
1884
1885 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio)
1886 {
1887         int rwd = blk_cgroup_io_type(bio), cpu;
1888         struct blkg_iostat_set *bis;
1889
1890         cpu = get_cpu();
1891         bis = per_cpu_ptr(bio->bi_blkg->iostat_cpu, cpu);
1892         u64_stats_update_begin(&bis->sync);
1893
1894         /*
1895          * If the bio is flagged with BIO_CGROUP_ACCT it means this is a split
1896          * bio and we would have already accounted for the size of the bio.
1897          */
1898         if (!bio_flagged(bio, BIO_CGROUP_ACCT)) {
1899                 bio_set_flag(bio, BIO_CGROUP_ACCT);
1900                 bis->cur.bytes[rwd] += bio->bi_iter.bi_size;
1901         }
1902         bis->cur.ios[rwd]++;
1903
1904         u64_stats_update_end(&bis->sync);
1905         if (cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys))
1906                 cgroup_rstat_updated(bio->bi_blkg->blkcg->css.cgroup, cpu);
1907         put_cpu();
1908 }
1909
1910 static int __init blkcg_init(void)
1911 {
1912         blkcg_punt_bio_wq = alloc_workqueue("blkcg_punt_bio",
1913                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
1914                                             WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
1915         if (!blkcg_punt_bio_wq)
1916                 return -ENOMEM;
1917         return 0;
1918 }
1919 subsys_initcall(blkcg_init);
1920
1921 module_param(blkcg_debug_stats, bool, 0644);
1922 MODULE_PARM_DESC(blkcg_debug_stats, "True if you want debug stats, false if not");