libsubcmd: Fix OPT_CALLBACK_SET()
[linux-2.6-microblaze.git] / block / blk-mq.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Block multiqueue core code
4  *
5  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
6  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/backing-dev.h>
11 #include <linux/bio.h>
12 #include <linux/blkdev.h>
13 #include <linux/kmemleak.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/workqueue.h>
18 #include <linux/smp.h>
19 #include <linux/llist.h>
20 #include <linux/list_sort.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cache.h>
23 #include <linux/sched/sysctl.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25 #include <linux/sched/signal.h>
26 #include <linux/delay.h>
27 #include <linux/crash_dump.h>
28 #include <linux/prefetch.h>
29 #include <linux/blk-crypto.h>
30
31 #include <trace/events/block.h>
32
33 #include <linux/blk-mq.h>
34 #include <linux/t10-pi.h>
35 #include "blk.h"
36 #include "blk-mq.h"
37 #include "blk-mq-debugfs.h"
38 #include "blk-mq-tag.h"
39 #include "blk-pm.h"
40 #include "blk-stat.h"
41 #include "blk-mq-sched.h"
42 #include "blk-rq-qos.h"
43
44 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q);
45 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb);
46
47 static int blk_mq_poll_stats_bkt(const struct request *rq)
48 {
49         int ddir, sectors, bucket;
50
51         ddir = rq_data_dir(rq);
52         sectors = blk_rq_stats_sectors(rq);
53
54         bucket = ddir + 2 * ilog2(sectors);
55
56         if (bucket < 0)
57                 return -1;
58         else if (bucket >= BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS)
59                 return ddir + BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS - 2;
60
61         return bucket;
62 }
63
64 /*
65  * Check if any of the ctx, dispatch list or elevator
66  * have pending work in this hardware queue.
67  */
68 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
69 {
70         return !list_empty_careful(&hctx->dispatch) ||
71                 sbitmap_any_bit_set(&hctx->ctx_map) ||
72                         blk_mq_sched_has_work(hctx);
73 }
74
75 /*
76  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
77  */
78 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
79                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
80 {
81         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
82
83         if (!sbitmap_test_bit(&hctx->ctx_map, bit))
84                 sbitmap_set_bit(&hctx->ctx_map, bit);
85 }
86
87 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
88                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
89 {
90         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
91
92         sbitmap_clear_bit(&hctx->ctx_map, bit);
93 }
94
95 struct mq_inflight {
96         struct hd_struct *part;
97         unsigned int inflight[2];
98 };
99
100 static bool blk_mq_check_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
101                                   struct request *rq, void *priv,
102                                   bool reserved)
103 {
104         struct mq_inflight *mi = priv;
105
106         if (rq->part == mi->part)
107                 mi->inflight[rq_data_dir(rq)]++;
108
109         return true;
110 }
111
112 unsigned int blk_mq_in_flight(struct request_queue *q, struct hd_struct *part)
113 {
114         struct mq_inflight mi = { .part = part };
115
116         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
117
118         return mi.inflight[0] + mi.inflight[1];
119 }
120
121 void blk_mq_in_flight_rw(struct request_queue *q, struct hd_struct *part,
122                          unsigned int inflight[2])
123 {
124         struct mq_inflight mi = { .part = part };
125
126         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
127         inflight[0] = mi.inflight[0];
128         inflight[1] = mi.inflight[1];
129 }
130
131 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
132 {
133         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
134         if (++q->mq_freeze_depth == 1) {
135                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
136                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
137                 if (queue_is_mq(q))
138                         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
139         } else {
140                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
141         }
142 }
143 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_freeze_queue_start);
144
145 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
146 {
147         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
148 }
149 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait);
150
151 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
152                                      unsigned long timeout)
153 {
154         return wait_event_timeout(q->mq_freeze_wq,
155                                         percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter),
156                                         timeout);
157 }
158 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait_timeout);
159
160 /*
161  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
162  * the queue afterward.
163  */
164 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
165 {
166         /*
167          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
168          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
169          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
170          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
171          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
172          */
173         blk_freeze_queue_start(q);
174         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
175 }
176
177 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
178 {
179         /*
180          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
181          * in the blk_mq_* namespace
182          */
183         blk_freeze_queue(q);
184 }
185 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
186
187 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
188 {
189         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
190         q->mq_freeze_depth--;
191         WARN_ON_ONCE(q->mq_freeze_depth < 0);
192         if (!q->mq_freeze_depth) {
193                 percpu_ref_resurrect(&q->q_usage_counter);
194                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
195         }
196         mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
197 }
198 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
199
200 /*
201  * FIXME: replace the scsi_internal_device_*block_nowait() calls in the
202  * mpt3sas driver such that this function can be removed.
203  */
204 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q)
205 {
206         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
207 }
208 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue_nowait);
209
210 /**
211  * blk_mq_quiesce_queue() - wait until all ongoing dispatches have finished
212  * @q: request queue.
213  *
214  * Note: this function does not prevent that the struct request end_io()
215  * callback function is invoked. Once this function is returned, we make
216  * sure no dispatch can happen until the queue is unquiesced via
217  * blk_mq_unquiesce_queue().
218  */
219 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q)
220 {
221         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
222         unsigned int i;
223         bool rcu = false;
224
225         blk_mq_quiesce_queue_nowait(q);
226
227         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
228                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
229                         synchronize_srcu(hctx->srcu);
230                 else
231                         rcu = true;
232         }
233         if (rcu)
234                 synchronize_rcu();
235 }
236 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue);
237
238 /*
239  * blk_mq_unquiesce_queue() - counterpart of blk_mq_quiesce_queue()
240  * @q: request queue.
241  *
242  * This function recovers queue into the state before quiescing
243  * which is done by blk_mq_quiesce_queue.
244  */
245 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q)
246 {
247         blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
248
249         /* dispatch requests which are inserted during quiescing */
250         blk_mq_run_hw_queues(q, true);
251 }
252 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unquiesce_queue);
253
254 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
255 {
256         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
257         unsigned int i;
258
259         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
260                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
261                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
262 }
263
264 /*
265  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
266  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
267  */
268 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
269 {
270         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS)) || rq->q->elevator;
271 }
272
273 static struct request *blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_alloc_data *data,
274                 unsigned int tag, u64 alloc_time_ns)
275 {
276         struct blk_mq_tags *tags = blk_mq_tags_from_data(data);
277         struct request *rq = tags->static_rqs[tag];
278         req_flags_t rq_flags = 0;
279
280         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_INTERNAL) {
281                 rq->tag = BLK_MQ_NO_TAG;
282                 rq->internal_tag = tag;
283         } else {
284                 if (data->hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED) {
285                         rq_flags = RQF_MQ_INFLIGHT;
286                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
287                 }
288                 rq->tag = tag;
289                 rq->internal_tag = BLK_MQ_NO_TAG;
290                 data->hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
291         }
292
293         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
294         rq->q = data->q;
295         rq->mq_ctx = data->ctx;
296         rq->mq_hctx = data->hctx;
297         rq->rq_flags = rq_flags;
298         rq->cmd_flags = data->cmd_flags;
299         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT)
300                 rq->rq_flags |= RQF_PREEMPT;
301         if (blk_queue_io_stat(data->q))
302                 rq->rq_flags |= RQF_IO_STAT;
303         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
304         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
305         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
306         rq->rq_disk = NULL;
307         rq->part = NULL;
308 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
309         rq->alloc_time_ns = alloc_time_ns;
310 #endif
311         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
312                 rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
313         else
314                 rq->start_time_ns = 0;
315         rq->io_start_time_ns = 0;
316         rq->stats_sectors = 0;
317         rq->nr_phys_segments = 0;
318 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
319         rq->nr_integrity_segments = 0;
320 #endif
321         blk_crypto_rq_set_defaults(rq);
322         /* tag was already set */
323         WRITE_ONCE(rq->deadline, 0);
324
325         rq->timeout = 0;
326
327         rq->end_io = NULL;
328         rq->end_io_data = NULL;
329
330         data->ctx->rq_dispatched[op_is_sync(data->cmd_flags)]++;
331         refcount_set(&rq->ref, 1);
332
333         if (!op_is_flush(data->cmd_flags)) {
334                 struct elevator_queue *e = data->q->elevator;
335
336                 rq->elv.icq = NULL;
337                 if (e && e->type->ops.prepare_request) {
338                         if (e->type->icq_cache)
339                                 blk_mq_sched_assign_ioc(rq);
340
341                         e->type->ops.prepare_request(rq);
342                         rq->rq_flags |= RQF_ELVPRIV;
343                 }
344         }
345
346         data->hctx->queued++;
347         return rq;
348 }
349
350 static struct request *__blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data)
351 {
352         struct request_queue *q = data->q;
353         struct elevator_queue *e = q->elevator;
354         u64 alloc_time_ns = 0;
355         unsigned int tag;
356
357         /* alloc_time includes depth and tag waits */
358         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
359                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
360
361         if (data->cmd_flags & REQ_NOWAIT)
362                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_NOWAIT;
363
364         if (e) {
365                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_INTERNAL;
366
367                 /*
368                  * Flush requests are special and go directly to the
369                  * dispatch list. Don't include reserved tags in the
370                  * limiting, as it isn't useful.
371                  */
372                 if (!op_is_flush(data->cmd_flags) &&
373                     e->type->ops.limit_depth &&
374                     !(data->flags & BLK_MQ_REQ_RESERVED))
375                         e->type->ops.limit_depth(data->cmd_flags, data);
376         }
377
378 retry:
379         data->ctx = blk_mq_get_ctx(q);
380         data->hctx = blk_mq_map_queue(q, data->cmd_flags, data->ctx);
381         if (!(data->flags & BLK_MQ_REQ_INTERNAL))
382                 blk_mq_tag_busy(data->hctx);
383
384         /*
385          * Waiting allocations only fail because of an inactive hctx.  In that
386          * case just retry the hctx assignment and tag allocation as CPU hotplug
387          * should have migrated us to an online CPU by now.
388          */
389         tag = blk_mq_get_tag(data);
390         if (tag == BLK_MQ_NO_TAG) {
391                 if (data->flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
392                         return NULL;
393
394                 /*
395                  * Give up the CPU and sleep for a random short time to ensure
396                  * that thread using a realtime scheduling class are migrated
397                  * off the the CPU, and thus off the hctx that is going away.
398                  */
399                 msleep(3);
400                 goto retry;
401         }
402         return blk_mq_rq_ctx_init(data, tag, alloc_time_ns);
403 }
404
405 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
406                 blk_mq_req_flags_t flags)
407 {
408         struct blk_mq_alloc_data data = {
409                 .q              = q,
410                 .flags          = flags,
411                 .cmd_flags      = op,
412         };
413         struct request *rq;
414         int ret;
415
416         ret = blk_queue_enter(q, flags);
417         if (ret)
418                 return ERR_PTR(ret);
419
420         rq = __blk_mq_alloc_request(&data);
421         if (!rq)
422                 goto out_queue_exit;
423         rq->__data_len = 0;
424         rq->__sector = (sector_t) -1;
425         rq->bio = rq->biotail = NULL;
426         return rq;
427 out_queue_exit:
428         blk_queue_exit(q);
429         return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
430 }
431 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
432
433 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
434         unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags, unsigned int hctx_idx)
435 {
436         struct blk_mq_alloc_data data = {
437                 .q              = q,
438                 .flags          = flags,
439                 .cmd_flags      = op,
440         };
441         u64 alloc_time_ns = 0;
442         unsigned int cpu;
443         unsigned int tag;
444         int ret;
445
446         /* alloc_time includes depth and tag waits */
447         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
448                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
449
450         /*
451          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
452          * different hardware context.  No need to complicate the low level
453          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
454          * a specific queue.
455          */
456         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & (BLK_MQ_REQ_NOWAIT | BLK_MQ_REQ_RESERVED))))
457                 return ERR_PTR(-EINVAL);
458
459         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
460                 return ERR_PTR(-EIO);
461
462         ret = blk_queue_enter(q, flags);
463         if (ret)
464                 return ERR_PTR(ret);
465
466         /*
467          * Check if the hardware context is actually mapped to anything.
468          * If not tell the caller that it should skip this queue.
469          */
470         ret = -EXDEV;
471         data.hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
472         if (!blk_mq_hw_queue_mapped(data.hctx))
473                 goto out_queue_exit;
474         cpu = cpumask_first_and(data.hctx->cpumask, cpu_online_mask);
475         data.ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
476
477         if (q->elevator)
478                 data.flags |= BLK_MQ_REQ_INTERNAL;
479         else
480                 blk_mq_tag_busy(data.hctx);
481
482         ret = -EWOULDBLOCK;
483         tag = blk_mq_get_tag(&data);
484         if (tag == BLK_MQ_NO_TAG)
485                 goto out_queue_exit;
486         return blk_mq_rq_ctx_init(&data, tag, alloc_time_ns);
487
488 out_queue_exit:
489         blk_queue_exit(q);
490         return ERR_PTR(ret);
491 }
492 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
493
494 static void __blk_mq_free_request(struct request *rq)
495 {
496         struct request_queue *q = rq->q;
497         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
498         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
499         const int sched_tag = rq->internal_tag;
500
501         blk_crypto_free_request(rq);
502         blk_pm_mark_last_busy(rq);
503         rq->mq_hctx = NULL;
504         if (rq->tag != BLK_MQ_NO_TAG)
505                 blk_mq_put_tag(hctx->tags, ctx, rq->tag);
506         if (sched_tag != BLK_MQ_NO_TAG)
507                 blk_mq_put_tag(hctx->sched_tags, ctx, sched_tag);
508         blk_mq_sched_restart(hctx);
509         blk_queue_exit(q);
510 }
511
512 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
513 {
514         struct request_queue *q = rq->q;
515         struct elevator_queue *e = q->elevator;
516         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
517         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
518
519         if (rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) {
520                 if (e && e->type->ops.finish_request)
521                         e->type->ops.finish_request(rq);
522                 if (rq->elv.icq) {
523                         put_io_context(rq->elv.icq->ioc);
524                         rq->elv.icq = NULL;
525                 }
526         }
527
528         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
529         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_INFLIGHT)
530                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
531
532         if (unlikely(laptop_mode && !blk_rq_is_passthrough(rq)))
533                 laptop_io_completion(q->backing_dev_info);
534
535         rq_qos_done(q, rq);
536
537         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
538         if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
539                 __blk_mq_free_request(rq);
540 }
541 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
542
543 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
544 {
545         u64 now = 0;
546
547         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
548                 now = ktime_get_ns();
549
550         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
551                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
552                 blk_stat_add(rq, now);
553         }
554
555         if (rq->internal_tag != BLK_MQ_NO_TAG)
556                 blk_mq_sched_completed_request(rq, now);
557
558         blk_account_io_done(rq, now);
559
560         if (rq->end_io) {
561                 rq_qos_done(rq->q, rq);
562                 rq->end_io(rq, error);
563         } else {
564                 blk_mq_free_request(rq);
565         }
566 }
567 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
568
569 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
570 {
571         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
572                 BUG();
573         __blk_mq_end_request(rq, error);
574 }
575 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
576
577 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
578 {
579         struct request *rq = data;
580         struct request_queue *q = rq->q;
581
582         q->mq_ops->complete(rq);
583 }
584
585 /**
586  * blk_mq_force_complete_rq() - Force complete the request, bypassing any error
587  *                              injection that could drop the completion.
588  * @rq: Request to be force completed
589  *
590  * Drivers should use blk_mq_complete_request() to complete requests in their
591  * normal IO path. For timeout error recovery, drivers may call this forced
592  * completion routine after they've reclaimed timed out requests to bypass
593  * potentially subsequent fake timeouts.
594  */
595 void blk_mq_force_complete_rq(struct request *rq)
596 {
597         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
598         struct request_queue *q = rq->q;
599         bool shared = false;
600         int cpu;
601
602         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
603         /*
604          * Most of single queue controllers, there is only one irq vector
605          * for handling IO completion, and the only irq's affinity is set
606          * as all possible CPUs. On most of ARCHs, this affinity means the
607          * irq is handled on one specific CPU.
608          *
609          * So complete IO reqeust in softirq context in case of single queue
610          * for not degrading IO performance by irqsoff latency.
611          */
612         if (q->nr_hw_queues == 1) {
613                 __blk_complete_request(rq);
614                 return;
615         }
616
617         /*
618          * For a polled request, always complete locallly, it's pointless
619          * to redirect the completion.
620          */
621         if ((rq->cmd_flags & REQ_HIPRI) ||
622             !test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &q->queue_flags)) {
623                 q->mq_ops->complete(rq);
624                 return;
625         }
626
627         cpu = get_cpu();
628         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &q->queue_flags))
629                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
630
631         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
632                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
633                 rq->csd.info = rq;
634                 rq->csd.flags = 0;
635                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
636         } else {
637                 q->mq_ops->complete(rq);
638         }
639         put_cpu();
640 }
641 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_force_complete_rq);
642
643 static void hctx_unlock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int srcu_idx)
644         __releases(hctx->srcu)
645 {
646         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING))
647                 rcu_read_unlock();
648         else
649                 srcu_read_unlock(hctx->srcu, srcu_idx);
650 }
651
652 static void hctx_lock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int *srcu_idx)
653         __acquires(hctx->srcu)
654 {
655         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
656                 /* shut up gcc false positive */
657                 *srcu_idx = 0;
658                 rcu_read_lock();
659         } else
660                 *srcu_idx = srcu_read_lock(hctx->srcu);
661 }
662
663 /**
664  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
665  * @rq:         the request being processed
666  *
667  * Description:
668  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
669  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
670  **/
671 bool blk_mq_complete_request(struct request *rq)
672 {
673         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
674                 return false;
675         blk_mq_force_complete_rq(rq);
676         return true;
677 }
678 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
679
680 /**
681  * blk_mq_start_request - Start processing a request
682  * @rq: Pointer to request to be started
683  *
684  * Function used by device drivers to notify the block layer that a request
685  * is going to be processed now, so blk layer can do proper initializations
686  * such as starting the timeout timer.
687  */
688 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
689 {
690         struct request_queue *q = rq->q;
691
692         trace_block_rq_issue(q, rq);
693
694         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
695                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
696                 rq->stats_sectors = blk_rq_sectors(rq);
697                 rq->rq_flags |= RQF_STATS;
698                 rq_qos_issue(q, rq);
699         }
700
701         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
702
703         blk_add_timer(rq);
704         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
705
706 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
707         if (blk_integrity_rq(rq) && req_op(rq) == REQ_OP_WRITE)
708                 q->integrity.profile->prepare_fn(rq);
709 #endif
710 }
711 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
712
713 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
714 {
715         struct request_queue *q = rq->q;
716
717         blk_mq_put_driver_tag(rq);
718
719         trace_block_rq_requeue(q, rq);
720         rq_qos_requeue(q, rq);
721
722         if (blk_mq_request_started(rq)) {
723                 WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
724                 rq->rq_flags &= ~RQF_TIMED_OUT;
725         }
726 }
727
728 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list)
729 {
730         __blk_mq_requeue_request(rq);
731
732         /* this request will be re-inserted to io scheduler queue */
733         blk_mq_sched_requeue_request(rq);
734
735         BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
736         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true, kick_requeue_list);
737 }
738 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
739
740 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
741 {
742         struct request_queue *q =
743                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
744         LIST_HEAD(rq_list);
745         struct request *rq, *next;
746
747         spin_lock_irq(&q->requeue_lock);
748         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
749         spin_unlock_irq(&q->requeue_lock);
750
751         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
752                 if (!(rq->rq_flags & (RQF_SOFTBARRIER | RQF_DONTPREP)))
753                         continue;
754
755                 rq->rq_flags &= ~RQF_SOFTBARRIER;
756                 list_del_init(&rq->queuelist);
757                 /*
758                  * If RQF_DONTPREP, rq has contained some driver specific
759                  * data, so insert it to hctx dispatch list to avoid any
760                  * merge.
761                  */
762                 if (rq->rq_flags & RQF_DONTPREP)
763                         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, false);
764                 else
765                         blk_mq_sched_insert_request(rq, true, false, false);
766         }
767
768         while (!list_empty(&rq_list)) {
769                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
770                 list_del_init(&rq->queuelist);
771                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, false, false);
772         }
773
774         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
775 }
776
777 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head,
778                                 bool kick_requeue_list)
779 {
780         struct request_queue *q = rq->q;
781         unsigned long flags;
782
783         /*
784          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
785          * request head insertion from the workqueue.
786          */
787         BUG_ON(rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER);
788
789         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
790         if (at_head) {
791                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
792                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
793         } else {
794                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
795         }
796         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
797
798         if (kick_requeue_list)
799                 blk_mq_kick_requeue_list(q);
800 }
801
802 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
803 {
804         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work, 0);
805 }
806 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
807
808 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
809                                     unsigned long msecs)
810 {
811         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work,
812                                     msecs_to_jiffies(msecs));
813 }
814 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
815
816 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
817 {
818         if (tag < tags->nr_tags) {
819                 prefetch(tags->rqs[tag]);
820                 return tags->rqs[tag];
821         }
822
823         return NULL;
824 }
825 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
826
827 static bool blk_mq_rq_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
828                                void *priv, bool reserved)
829 {
830         /*
831          * If we find a request that isn't idle and the queue matches,
832          * we know the queue is busy. Return false to stop the iteration.
833          */
834         if (blk_mq_request_started(rq) && rq->q == hctx->queue) {
835                 bool *busy = priv;
836
837                 *busy = true;
838                 return false;
839         }
840
841         return true;
842 }
843
844 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q)
845 {
846         bool busy = false;
847
848         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_rq_inflight, &busy);
849         return busy;
850 }
851 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_queue_inflight);
852
853 static void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
854 {
855         req->rq_flags |= RQF_TIMED_OUT;
856         if (req->q->mq_ops->timeout) {
857                 enum blk_eh_timer_return ret;
858
859                 ret = req->q->mq_ops->timeout(req, reserved);
860                 if (ret == BLK_EH_DONE)
861                         return;
862                 WARN_ON_ONCE(ret != BLK_EH_RESET_TIMER);
863         }
864
865         blk_add_timer(req);
866 }
867
868 static bool blk_mq_req_expired(struct request *rq, unsigned long *next)
869 {
870         unsigned long deadline;
871
872         if (blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IN_FLIGHT)
873                 return false;
874         if (rq->rq_flags & RQF_TIMED_OUT)
875                 return false;
876
877         deadline = READ_ONCE(rq->deadline);
878         if (time_after_eq(jiffies, deadline))
879                 return true;
880
881         if (*next == 0)
882                 *next = deadline;
883         else if (time_after(*next, deadline))
884                 *next = deadline;
885         return false;
886 }
887
888 static bool blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
889                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
890 {
891         unsigned long *next = priv;
892
893         /*
894          * Just do a quick check if it is expired before locking the request in
895          * so we're not unnecessarilly synchronizing across CPUs.
896          */
897         if (!blk_mq_req_expired(rq, next))
898                 return true;
899
900         /*
901          * We have reason to believe the request may be expired. Take a
902          * reference on the request to lock this request lifetime into its
903          * currently allocated context to prevent it from being reallocated in
904          * the event the completion by-passes this timeout handler.
905          *
906          * If the reference was already released, then the driver beat the
907          * timeout handler to posting a natural completion.
908          */
909         if (!refcount_inc_not_zero(&rq->ref))
910                 return true;
911
912         /*
913          * The request is now locked and cannot be reallocated underneath the
914          * timeout handler's processing. Re-verify this exact request is truly
915          * expired; if it is not expired, then the request was completed and
916          * reallocated as a new request.
917          */
918         if (blk_mq_req_expired(rq, next))
919                 blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
920
921         if (is_flush_rq(rq, hctx))
922                 rq->end_io(rq, 0);
923         else if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
924                 __blk_mq_free_request(rq);
925
926         return true;
927 }
928
929 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
930 {
931         struct request_queue *q =
932                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
933         unsigned long next = 0;
934         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
935         int i;
936
937         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
938          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
939          * completion, since the timeout code would not be able to
940          * acquire the queue reference here.
941          *
942          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
943          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
944          * obtain a reference even in the short window between the queue
945          * starting to freeze, by dropping the first reference in
946          * blk_freeze_queue_start, and the moment the last request is
947          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
948          * zero.
949          */
950         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
951                 return;
952
953         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &next);
954
955         if (next != 0) {
956                 mod_timer(&q->timeout, next);
957         } else {
958                 /*
959                  * Request timeouts are handled as a forward rolling timer. If
960                  * we end up here it means that no requests are pending and
961                  * also that no request has been pending for a while. Mark
962                  * each hctx as idle.
963                  */
964                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
965                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
966                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
967                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
968                 }
969         }
970         blk_queue_exit(q);
971 }
972
973 struct flush_busy_ctx_data {
974         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
975         struct list_head *list;
976 };
977
978 static bool flush_busy_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr, void *data)
979 {
980         struct flush_busy_ctx_data *flush_data = data;
981         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = flush_data->hctx;
982         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
983         enum hctx_type type = hctx->type;
984
985         spin_lock(&ctx->lock);
986         list_splice_tail_init(&ctx->rq_lists[type], flush_data->list);
987         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
988         spin_unlock(&ctx->lock);
989         return true;
990 }
991
992 /*
993  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
994  * to the for-dispatch
995  */
996 void blk_mq_flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
997 {
998         struct flush_busy_ctx_data data = {
999                 .hctx = hctx,
1000                 .list = list,
1001         };
1002
1003         sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, flush_busy_ctx, &data);
1004 }
1005 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_flush_busy_ctxs);
1006
1007 struct dispatch_rq_data {
1008         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1009         struct request *rq;
1010 };
1011
1012 static bool dispatch_rq_from_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr,
1013                 void *data)
1014 {
1015         struct dispatch_rq_data *dispatch_data = data;
1016         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = dispatch_data->hctx;
1017         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
1018         enum hctx_type type = hctx->type;
1019
1020         spin_lock(&ctx->lock);
1021         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
1022                 dispatch_data->rq = list_entry_rq(ctx->rq_lists[type].next);
1023                 list_del_init(&dispatch_data->rq->queuelist);
1024                 if (list_empty(&ctx->rq_lists[type]))
1025                         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
1026         }
1027         spin_unlock(&ctx->lock);
1028
1029         return !dispatch_data->rq;
1030 }
1031
1032 struct request *blk_mq_dequeue_from_ctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1033                                         struct blk_mq_ctx *start)
1034 {
1035         unsigned off = start ? start->index_hw[hctx->type] : 0;
1036         struct dispatch_rq_data data = {
1037                 .hctx = hctx,
1038                 .rq   = NULL,
1039         };
1040
1041         __sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, off,
1042                                dispatch_rq_from_ctx, &data);
1043
1044         return data.rq;
1045 }
1046
1047 static inline unsigned int queued_to_index(unsigned int queued)
1048 {
1049         if (!queued)
1050                 return 0;
1051
1052         return min(BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1, ilog2(queued) + 1);
1053 }
1054
1055 static int blk_mq_dispatch_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
1056                                 int flags, void *key)
1057 {
1058         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1059
1060         hctx = container_of(wait, struct blk_mq_hw_ctx, dispatch_wait);
1061
1062         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1063         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1064                 struct sbitmap_queue *sbq;
1065
1066                 list_del_init(&wait->entry);
1067                 sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1068                 atomic_dec(&sbq->ws_active);
1069         }
1070         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1071
1072         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1073         return 1;
1074 }
1075
1076 /*
1077  * Mark us waiting for a tag. For shared tags, this involves hooking us into
1078  * the tag wakeups. For non-shared tags, we can simply mark us needing a
1079  * restart. For both cases, take care to check the condition again after
1080  * marking us as waiting.
1081  */
1082 static bool blk_mq_mark_tag_wait(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1083                                  struct request *rq)
1084 {
1085         struct sbitmap_queue *sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1086         struct wait_queue_head *wq;
1087         wait_queue_entry_t *wait;
1088         bool ret;
1089
1090         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1091                 blk_mq_sched_mark_restart_hctx(hctx);
1092
1093                 /*
1094                  * It's possible that a tag was freed in the window between the
1095                  * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1096                  * queue.
1097                  *
1098                  * Don't clear RESTART here, someone else could have set it.
1099                  * At most this will cost an extra queue run.
1100                  */
1101                 return blk_mq_get_driver_tag(rq);
1102         }
1103
1104         wait = &hctx->dispatch_wait;
1105         if (!list_empty_careful(&wait->entry))
1106                 return false;
1107
1108         wq = &bt_wait_ptr(sbq, hctx)->wait;
1109
1110         spin_lock_irq(&wq->lock);
1111         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1112         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1113                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1114                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1115                 return false;
1116         }
1117
1118         atomic_inc(&sbq->ws_active);
1119         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1120         __add_wait_queue(wq, wait);
1121
1122         /*
1123          * It's possible that a tag was freed in the window between the
1124          * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1125          * queue.
1126          */
1127         ret = blk_mq_get_driver_tag(rq);
1128         if (!ret) {
1129                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1130                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1131                 return false;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * We got a tag, remove ourselves from the wait queue to ensure
1136          * someone else gets the wakeup.
1137          */
1138         list_del_init(&wait->entry);
1139         atomic_dec(&sbq->ws_active);
1140         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1141         spin_unlock_irq(&wq->lock);
1142
1143         return true;
1144 }
1145
1146 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT  8
1147 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR  4
1148 /*
1149  * Update dispatch busy with the Exponential Weighted Moving Average(EWMA):
1150  * - EWMA is one simple way to compute running average value
1151  * - weight(7/8 and 1/8) is applied so that it can decrease exponentially
1152  * - take 4 as factor for avoiding to get too small(0) result, and this
1153  *   factor doesn't matter because EWMA decreases exponentially
1154  */
1155 static void blk_mq_update_dispatch_busy(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool busy)
1156 {
1157         unsigned int ewma;
1158
1159         if (hctx->queue->elevator)
1160                 return;
1161
1162         ewma = hctx->dispatch_busy;
1163
1164         if (!ewma && !busy)
1165                 return;
1166
1167         ewma *= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT - 1;
1168         if (busy)
1169                 ewma += 1 << BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR;
1170         ewma /= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT;
1171
1172         hctx->dispatch_busy = ewma;
1173 }
1174
1175 #define BLK_MQ_RESOURCE_DELAY   3               /* ms units */
1176
1177 static void blk_mq_handle_dev_resource(struct request *rq,
1178                                        struct list_head *list)
1179 {
1180         struct request *next =
1181                 list_first_entry_or_null(list, struct request, queuelist);
1182
1183         /*
1184          * If an I/O scheduler has been configured and we got a driver tag for
1185          * the next request already, free it.
1186          */
1187         if (next)
1188                 blk_mq_put_driver_tag(next);
1189
1190         list_add(&rq->queuelist, list);
1191         __blk_mq_requeue_request(rq);
1192 }
1193
1194 static void blk_mq_handle_zone_resource(struct request *rq,
1195                                         struct list_head *zone_list)
1196 {
1197         /*
1198          * If we end up here it is because we cannot dispatch a request to a
1199          * specific zone due to LLD level zone-write locking or other zone
1200          * related resource not being available. In this case, set the request
1201          * aside in zone_list for retrying it later.
1202          */
1203         list_add(&rq->queuelist, zone_list);
1204         __blk_mq_requeue_request(rq);
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Returns true if we did some work AND can potentially do more.
1209  */
1210 bool blk_mq_dispatch_rq_list(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1211                              bool got_budget)
1212 {
1213         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1214         struct request *rq, *nxt;
1215         bool no_tag = false;
1216         int errors, queued;
1217         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
1218         bool no_budget_avail = false;
1219         LIST_HEAD(zone_list);
1220
1221         if (list_empty(list))
1222                 return false;
1223
1224         WARN_ON(!list_is_singular(list) && got_budget);
1225
1226         /*
1227          * Now process all the entries, sending them to the driver.
1228          */
1229         errors = queued = 0;
1230         do {
1231                 struct blk_mq_queue_data bd;
1232
1233                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1234
1235                 hctx = rq->mq_hctx;
1236                 if (!got_budget && !blk_mq_get_dispatch_budget(hctx)) {
1237                         blk_mq_put_driver_tag(rq);
1238                         no_budget_avail = true;
1239                         break;
1240                 }
1241
1242                 if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1243                         /*
1244                          * The initial allocation attempt failed, so we need to
1245                          * rerun the hardware queue when a tag is freed. The
1246                          * waitqueue takes care of that. If the queue is run
1247                          * before we add this entry back on the dispatch list,
1248                          * we'll re-run it below.
1249                          */
1250                         if (!blk_mq_mark_tag_wait(hctx, rq)) {
1251                                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1252                                 /*
1253                                  * For non-shared tags, the RESTART check
1254                                  * will suffice.
1255                                  */
1256                                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1257                                         no_tag = true;
1258                                 break;
1259                         }
1260                 }
1261
1262                 list_del_init(&rq->queuelist);
1263
1264                 bd.rq = rq;
1265
1266                 /*
1267                  * Flag last if we have no more requests, or if we have more
1268                  * but can't assign a driver tag to it.
1269                  */
1270                 if (list_empty(list))
1271                         bd.last = true;
1272                 else {
1273                         nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1274                         bd.last = !blk_mq_get_driver_tag(nxt);
1275                 }
1276
1277                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1278                 if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1279                         blk_mq_handle_dev_resource(rq, list);
1280                         break;
1281                 } else if (ret == BLK_STS_ZONE_RESOURCE) {
1282                         /*
1283                          * Move the request to zone_list and keep going through
1284                          * the dispatch list to find more requests the drive can
1285                          * accept.
1286                          */
1287                         blk_mq_handle_zone_resource(rq, &zone_list);
1288                         if (list_empty(list))
1289                                 break;
1290                         continue;
1291                 }
1292
1293                 if (unlikely(ret != BLK_STS_OK)) {
1294                         errors++;
1295                         blk_mq_end_request(rq, BLK_STS_IOERR);
1296                         continue;
1297                 }
1298
1299                 queued++;
1300         } while (!list_empty(list));
1301
1302         if (!list_empty(&zone_list))
1303                 list_splice_tail_init(&zone_list, list);
1304
1305         hctx->dispatched[queued_to_index(queued)]++;
1306
1307         /*
1308          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
1309          * that is where we will continue on next queue run.
1310          */
1311         if (!list_empty(list)) {
1312                 bool needs_restart;
1313
1314                 /*
1315                  * If we didn't flush the entire list, we could have told
1316                  * the driver there was more coming, but that turned out to
1317                  * be a lie.
1318                  */
1319                 if (q->mq_ops->commit_rqs && queued)
1320                         q->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1321
1322                 spin_lock(&hctx->lock);
1323                 list_splice_tail_init(list, &hctx->dispatch);
1324                 spin_unlock(&hctx->lock);
1325
1326                 /*
1327                  * If SCHED_RESTART was set by the caller of this function and
1328                  * it is no longer set that means that it was cleared by another
1329                  * thread and hence that a queue rerun is needed.
1330                  *
1331                  * If 'no_tag' is set, that means that we failed getting
1332                  * a driver tag with an I/O scheduler attached. If our dispatch
1333                  * waitqueue is no longer active, ensure that we run the queue
1334                  * AFTER adding our entries back to the list.
1335                  *
1336                  * If no I/O scheduler has been configured it is possible that
1337                  * the hardware queue got stopped and restarted before requests
1338                  * were pushed back onto the dispatch list. Rerun the queue to
1339                  * avoid starvation. Notes:
1340                  * - blk_mq_run_hw_queue() checks whether or not a queue has
1341                  *   been stopped before rerunning a queue.
1342                  * - Some but not all block drivers stop a queue before
1343                  *   returning BLK_STS_RESOURCE. Two exceptions are scsi-mq
1344                  *   and dm-rq.
1345                  *
1346                  * If driver returns BLK_STS_RESOURCE and SCHED_RESTART
1347                  * bit is set, run queue after a delay to avoid IO stalls
1348                  * that could otherwise occur if the queue is idle.  We'll do
1349                  * similar if we couldn't get budget and SCHED_RESTART is set.
1350                  */
1351                 needs_restart = blk_mq_sched_needs_restart(hctx);
1352                 if (!needs_restart ||
1353                     (no_tag && list_empty_careful(&hctx->dispatch_wait.entry)))
1354                         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1355                 else if (needs_restart && (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1356                                            no_budget_avail))
1357                         blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, BLK_MQ_RESOURCE_DELAY);
1358
1359                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1360                 return false;
1361         } else
1362                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1363
1364         /*
1365          * If the host/device is unable to accept more work, inform the
1366          * caller of that.
1367          */
1368         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1369                 return false;
1370
1371         return (queued + errors) != 0;
1372 }
1373
1374 /**
1375  * __blk_mq_run_hw_queue - Run a hardware queue.
1376  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1377  *
1378  * Send pending requests to the hardware.
1379  */
1380 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1381 {
1382         int srcu_idx;
1383
1384         /*
1385          * We should be running this queue from one of the CPUs that
1386          * are mapped to it.
1387          *
1388          * There are at least two related races now between setting
1389          * hctx->next_cpu from blk_mq_hctx_next_cpu() and running
1390          * __blk_mq_run_hw_queue():
1391          *
1392          * - hctx->next_cpu is found offline in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1393          *   but later it becomes online, then this warning is harmless
1394          *   at all
1395          *
1396          * - hctx->next_cpu is found online in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1397          *   but later it becomes offline, then the warning can't be
1398          *   triggered, and we depend on blk-mq timeout handler to
1399          *   handle dispatched requests to this hctx
1400          */
1401         if (!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
1402                 cpu_online(hctx->next_cpu)) {
1403                 printk(KERN_WARNING "run queue from wrong CPU %d, hctx %s\n",
1404                         raw_smp_processor_id(),
1405                         cpumask_empty(hctx->cpumask) ? "inactive": "active");
1406                 dump_stack();
1407         }
1408
1409         /*
1410          * We can't run the queue inline with ints disabled. Ensure that
1411          * we catch bad users of this early.
1412          */
1413         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
1414
1415         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1416
1417         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1418         blk_mq_sched_dispatch_requests(hctx);
1419         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1420 }
1421
1422 static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1423 {
1424         int cpu = cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask);
1425
1426         if (cpu >= nr_cpu_ids)
1427                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1428         return cpu;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
1433  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
1434  * For now we just round-robin here, switching for every
1435  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
1436  */
1437 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1438 {
1439         bool tried = false;
1440         int next_cpu = hctx->next_cpu;
1441
1442         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
1443                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1444
1445         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
1446 select_cpu:
1447                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, hctx->cpumask,
1448                                 cpu_online_mask);
1449                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
1450                         next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
1451                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1452         }
1453
1454         /*
1455          * Do unbound schedule if we can't find a online CPU for this hctx,
1456          * and it should only happen in the path of handling CPU DEAD.
1457          */
1458         if (!cpu_online(next_cpu)) {
1459                 if (!tried) {
1460                         tried = true;
1461                         goto select_cpu;
1462                 }
1463
1464                 /*
1465                  * Make sure to re-select CPU next time once after CPUs
1466                  * in hctx->cpumask become online again.
1467                  */
1468                 hctx->next_cpu = next_cpu;
1469                 hctx->next_cpu_batch = 1;
1470                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1471         }
1472
1473         hctx->next_cpu = next_cpu;
1474         return next_cpu;
1475 }
1476
1477 /**
1478  * __blk_mq_delay_run_hw_queue - Run (or schedule to run) a hardware queue.
1479  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1480  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1481  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1482  *
1483  * If !@async, try to run the queue now. Else, run the queue asynchronously and
1484  * with a delay of @msecs.
1485  */
1486 static void __blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async,
1487                                         unsigned long msecs)
1488 {
1489         if (unlikely(blk_mq_hctx_stopped(hctx)))
1490                 return;
1491
1492         if (!async && !(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
1493                 int cpu = get_cpu();
1494                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
1495                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1496                         put_cpu();
1497                         return;
1498                 }
1499
1500                 put_cpu();
1501         }
1502
1503         kblockd_mod_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work,
1504                                     msecs_to_jiffies(msecs));
1505 }
1506
1507 /**
1508  * blk_mq_delay_run_hw_queue - Run a hardware queue asynchronously.
1509  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1510  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1511  *
1512  * Run a hardware queue asynchronously with a delay of @msecs.
1513  */
1514 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1515 {
1516         __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, true, msecs);
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queue);
1519
1520 /**
1521  * blk_mq_run_hw_queue - Start to run a hardware queue.
1522  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1523  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1524  *
1525  * Check if the request queue is not in a quiesced state and if there are
1526  * pending requests to be sent. If this is true, run the queue to send requests
1527  * to hardware.
1528  */
1529 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1530 {
1531         int srcu_idx;
1532         bool need_run;
1533
1534         /*
1535          * When queue is quiesced, we may be switching io scheduler, or
1536          * updating nr_hw_queues, or other things, and we can't run queue
1537          * any more, even __blk_mq_hctx_has_pending() can't be called safely.
1538          *
1539          * And queue will be rerun in blk_mq_unquiesce_queue() if it is
1540          * quiesced.
1541          */
1542         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1543         need_run = !blk_queue_quiesced(hctx->queue) &&
1544                 blk_mq_hctx_has_pending(hctx);
1545         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1546
1547         if (need_run)
1548                 __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, async, 0);
1549 }
1550 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queue);
1551
1552 /**
1553  * blk_mq_run_hw_queue - Run all hardware queues in a request queue.
1554  * @q: Pointer to the request queue to run.
1555  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1556  */
1557 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1558 {
1559         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1560         int i;
1561
1562         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1563                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1564                         continue;
1565
1566                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1567         }
1568 }
1569 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
1570
1571 /**
1572  * blk_mq_delay_run_hw_queues - Run all hardware queues asynchronously.
1573  * @q: Pointer to the request queue to run.
1574  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queues.
1575  */
1576 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs)
1577 {
1578         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1579         int i;
1580
1581         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1582                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1583                         continue;
1584
1585                 blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, msecs);
1586         }
1587 }
1588 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queues);
1589
1590 /**
1591  * blk_mq_queue_stopped() - check whether one or more hctxs have been stopped
1592  * @q: request queue.
1593  *
1594  * The caller is responsible for serializing this function against
1595  * blk_mq_{start,stop}_hw_queue().
1596  */
1597 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q)
1598 {
1599         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1600         int i;
1601
1602         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1603                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1604                         return true;
1605
1606         return false;
1607 }
1608 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_queue_stopped);
1609
1610 /*
1611  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1612  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1613  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1614  *
1615  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1616  * after blk_mq_stop_hw_queue() returns. Please use
1617  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1618  */
1619 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1620 {
1621         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
1622
1623         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1624 }
1625 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
1626
1627 /*
1628  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1629  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1630  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1631  *
1632  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1633  * after blk_mq_stop_hw_queues() returns. Please use
1634  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1635  */
1636 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
1637 {
1638         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1639         int i;
1640
1641         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1642                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
1643 }
1644 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
1645
1646 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1647 {
1648         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1649
1650         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1651 }
1652 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
1653
1654 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
1655 {
1656         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1657         int i;
1658
1659         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1660                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1661 }
1662 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1663
1664 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1665 {
1666         if (!blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1667                 return;
1668
1669         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1670         blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1671 }
1672 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_start_stopped_hw_queue);
1673
1674 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1675 {
1676         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1677         int i;
1678
1679         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1680                 blk_mq_start_stopped_hw_queue(hctx, async);
1681 }
1682 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1683
1684 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1685 {
1686         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1687
1688         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1689
1690         /*
1691          * If we are stopped, don't run the queue.
1692          */
1693         if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1694                 return;
1695
1696         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1697 }
1698
1699 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1700                                             struct request *rq,
1701                                             bool at_head)
1702 {
1703         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1704         enum hctx_type type = hctx->type;
1705
1706         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1707
1708         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1709
1710         if (at_head)
1711                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1712         else
1713                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1714 }
1715
1716 void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
1717                              bool at_head)
1718 {
1719         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1720
1721         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1722
1723         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1724         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1725 }
1726
1727 /**
1728  * blk_mq_request_bypass_insert - Insert a request at dispatch list.
1729  * @rq: Pointer to request to be inserted.
1730  * @run_queue: If we should run the hardware queue after inserting the request.
1731  *
1732  * Should only be used carefully, when the caller knows we want to
1733  * bypass a potential IO scheduler on the target device.
1734  */
1735 void blk_mq_request_bypass_insert(struct request *rq, bool at_head,
1736                                   bool run_queue)
1737 {
1738         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1739
1740         spin_lock(&hctx->lock);
1741         if (at_head)
1742                 list_add(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1743         else
1744                 list_add_tail(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1745         spin_unlock(&hctx->lock);
1746
1747         if (run_queue)
1748                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1749 }
1750
1751 void blk_mq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct blk_mq_ctx *ctx,
1752                             struct list_head *list)
1753
1754 {
1755         struct request *rq;
1756         enum hctx_type type = hctx->type;
1757
1758         /*
1759          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1760          * offline now
1761          */
1762         list_for_each_entry(rq, list, queuelist) {
1763                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1764                 trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1765         }
1766
1767         spin_lock(&ctx->lock);
1768         list_splice_tail_init(list, &ctx->rq_lists[type]);
1769         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1770         spin_unlock(&ctx->lock);
1771 }
1772
1773 static int plug_rq_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1774 {
1775         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1776         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1777
1778         if (rqa->mq_ctx != rqb->mq_ctx)
1779                 return rqa->mq_ctx > rqb->mq_ctx;
1780         if (rqa->mq_hctx != rqb->mq_hctx)
1781                 return rqa->mq_hctx > rqb->mq_hctx;
1782
1783         return blk_rq_pos(rqa) > blk_rq_pos(rqb);
1784 }
1785
1786 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1787 {
1788         LIST_HEAD(list);
1789
1790         if (list_empty(&plug->mq_list))
1791                 return;
1792         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1793
1794         if (plug->rq_count > 2 && plug->multiple_queues)
1795                 list_sort(NULL, &list, plug_rq_cmp);
1796
1797         plug->rq_count = 0;
1798
1799         do {
1800                 struct list_head rq_list;
1801                 struct request *rq, *head_rq = list_entry_rq(list.next);
1802                 struct list_head *pos = &head_rq->queuelist; /* skip first */
1803                 struct blk_mq_hw_ctx *this_hctx = head_rq->mq_hctx;
1804                 struct blk_mq_ctx *this_ctx = head_rq->mq_ctx;
1805                 unsigned int depth = 1;
1806
1807                 list_for_each_continue(pos, &list) {
1808                         rq = list_entry_rq(pos);
1809                         BUG_ON(!rq->q);
1810                         if (rq->mq_hctx != this_hctx || rq->mq_ctx != this_ctx)
1811                                 break;
1812                         depth++;
1813                 }
1814
1815                 list_cut_before(&rq_list, &list, pos);
1816                 trace_block_unplug(head_rq->q, depth, !from_schedule);
1817                 blk_mq_sched_insert_requests(this_hctx, this_ctx, &rq_list,
1818                                                 from_schedule);
1819         } while(!list_empty(&list));
1820 }
1821
1822 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio,
1823                 unsigned int nr_segs)
1824 {
1825         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
1826                 rq->cmd_flags |= REQ_FAILFAST_MASK;
1827
1828         rq->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1829         rq->write_hint = bio->bi_write_hint;
1830         blk_rq_bio_prep(rq, bio, nr_segs);
1831         blk_crypto_rq_bio_prep(rq, bio, GFP_NOIO);
1832
1833         blk_account_io_start(rq);
1834 }
1835
1836 static blk_status_t __blk_mq_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1837                                             struct request *rq,
1838                                             blk_qc_t *cookie, bool last)
1839 {
1840         struct request_queue *q = rq->q;
1841         struct blk_mq_queue_data bd = {
1842                 .rq = rq,
1843                 .last = last,
1844         };
1845         blk_qc_t new_cookie;
1846         blk_status_t ret;
1847
1848         new_cookie = request_to_qc_t(hctx, rq);
1849
1850         /*
1851          * For OK queue, we are done. For error, caller may kill it.
1852          * Any other error (busy), just add it to our list as we
1853          * previously would have done.
1854          */
1855         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1856         switch (ret) {
1857         case BLK_STS_OK:
1858                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1859                 *cookie = new_cookie;
1860                 break;
1861         case BLK_STS_RESOURCE:
1862         case BLK_STS_DEV_RESOURCE:
1863                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1864                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1865                 break;
1866         default:
1867                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1868                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1869                 break;
1870         }
1871
1872         return ret;
1873 }
1874
1875 static blk_status_t __blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1876                                                 struct request *rq,
1877                                                 blk_qc_t *cookie,
1878                                                 bool bypass_insert, bool last)
1879 {
1880         struct request_queue *q = rq->q;
1881         bool run_queue = true;
1882
1883         /*
1884          * RCU or SRCU read lock is needed before checking quiesced flag.
1885          *
1886          * When queue is stopped or quiesced, ignore 'bypass_insert' from
1887          * blk_mq_request_issue_directly(), and return BLK_STS_OK to caller,
1888          * and avoid driver to try to dispatch again.
1889          */
1890         if (blk_mq_hctx_stopped(hctx) || blk_queue_quiesced(q)) {
1891                 run_queue = false;
1892                 bypass_insert = false;
1893                 goto insert;
1894         }
1895
1896         if (q->elevator && !bypass_insert)
1897                 goto insert;
1898
1899         if (!blk_mq_get_dispatch_budget(hctx))
1900                 goto insert;
1901
1902         if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1903                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1904                 goto insert;
1905         }
1906
1907         return __blk_mq_issue_directly(hctx, rq, cookie, last);
1908 insert:
1909         if (bypass_insert)
1910                 return BLK_STS_RESOURCE;
1911
1912         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, run_queue);
1913         return BLK_STS_OK;
1914 }
1915
1916 /**
1917  * blk_mq_try_issue_directly - Try to send a request directly to device driver.
1918  * @hctx: Pointer of the associated hardware queue.
1919  * @rq: Pointer to request to be sent.
1920  * @cookie: Request queue cookie.
1921  *
1922  * If the device has enough resources to accept a new request now, send the
1923  * request directly to device driver. Else, insert at hctx->dispatch queue, so
1924  * we can try send it another time in the future. Requests inserted at this
1925  * queue have higher priority.
1926  */
1927 static void blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1928                 struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1929 {
1930         blk_status_t ret;
1931         int srcu_idx;
1932
1933         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1934
1935         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1936
1937         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, cookie, false, true);
1938         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1939                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, true);
1940         else if (ret != BLK_STS_OK)
1941                 blk_mq_end_request(rq, ret);
1942
1943         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1944 }
1945
1946 blk_status_t blk_mq_request_issue_directly(struct request *rq, bool last)
1947 {
1948         blk_status_t ret;
1949         int srcu_idx;
1950         blk_qc_t unused_cookie;
1951         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1952
1953         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1954         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, &unused_cookie, true, last);
1955         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1956
1957         return ret;
1958 }
1959
1960 void blk_mq_try_issue_list_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1961                 struct list_head *list)
1962 {
1963         int queued = 0;
1964
1965         while (!list_empty(list)) {
1966                 blk_status_t ret;
1967                 struct request *rq = list_first_entry(list, struct request,
1968                                 queuelist);
1969
1970                 list_del_init(&rq->queuelist);
1971                 ret = blk_mq_request_issue_directly(rq, list_empty(list));
1972                 if (ret != BLK_STS_OK) {
1973                         if (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1974                                         ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1975                                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false,
1976                                                         list_empty(list));
1977                                 break;
1978                         }
1979                         blk_mq_end_request(rq, ret);
1980                 } else
1981                         queued++;
1982         }
1983
1984         /*
1985          * If we didn't flush the entire list, we could have told
1986          * the driver there was more coming, but that turned out to
1987          * be a lie.
1988          */
1989         if (!list_empty(list) && hctx->queue->mq_ops->commit_rqs && queued)
1990                 hctx->queue->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1991 }
1992
1993 static void blk_add_rq_to_plug(struct blk_plug *plug, struct request *rq)
1994 {
1995         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1996         plug->rq_count++;
1997         if (!plug->multiple_queues && !list_is_singular(&plug->mq_list)) {
1998                 struct request *tmp;
1999
2000                 tmp = list_first_entry(&plug->mq_list, struct request,
2001                                                 queuelist);
2002                 if (tmp->q != rq->q)
2003                         plug->multiple_queues = true;
2004         }
2005 }
2006
2007 /**
2008  * blk_mq_make_request - Create and send a request to block device.
2009  * @q: Request queue pointer.
2010  * @bio: Bio pointer.
2011  *
2012  * Builds up a request structure from @q and @bio and send to the device. The
2013  * request may not be queued directly to hardware if:
2014  * * This request can be merged with another one
2015  * * We want to place request at plug queue for possible future merging
2016  * * There is an IO scheduler active at this queue
2017  *
2018  * It will not queue the request if there is an error with the bio, or at the
2019  * request creation.
2020  *
2021  * Returns: Request queue cookie.
2022  */
2023 blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
2024 {
2025         const int is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
2026         const int is_flush_fua = op_is_flush(bio->bi_opf);
2027         struct blk_mq_alloc_data data = {
2028                 .q              = q,
2029         };
2030         struct request *rq;
2031         struct blk_plug *plug;
2032         struct request *same_queue_rq = NULL;
2033         unsigned int nr_segs;
2034         blk_qc_t cookie;
2035         blk_status_t ret;
2036
2037         blk_queue_bounce(q, &bio);
2038         __blk_queue_split(q, &bio, &nr_segs);
2039
2040         if (!bio_integrity_prep(bio))
2041                 goto queue_exit;
2042
2043         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
2044             blk_attempt_plug_merge(q, bio, nr_segs, &same_queue_rq))
2045                 goto queue_exit;
2046
2047         if (blk_mq_sched_bio_merge(q, bio, nr_segs))
2048                 goto queue_exit;
2049
2050         rq_qos_throttle(q, bio);
2051
2052         data.cmd_flags = bio->bi_opf;
2053         rq = __blk_mq_alloc_request(&data);
2054         if (unlikely(!rq)) {
2055                 rq_qos_cleanup(q, bio);
2056                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT)
2057                         bio_wouldblock_error(bio);
2058                 goto queue_exit;
2059         }
2060
2061         trace_block_getrq(q, bio, bio->bi_opf);
2062
2063         rq_qos_track(q, rq, bio);
2064
2065         cookie = request_to_qc_t(data.hctx, rq);
2066
2067         blk_mq_bio_to_request(rq, bio, nr_segs);
2068
2069         ret = blk_crypto_init_request(rq);
2070         if (ret != BLK_STS_OK) {
2071                 bio->bi_status = ret;
2072                 bio_endio(bio);
2073                 blk_mq_free_request(rq);
2074                 return BLK_QC_T_NONE;
2075         }
2076
2077         plug = blk_mq_plug(q, bio);
2078         if (unlikely(is_flush_fua)) {
2079                 /* Bypass scheduler for flush requests */
2080                 blk_insert_flush(rq);
2081                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, true);
2082         } else if (plug && (q->nr_hw_queues == 1 || q->mq_ops->commit_rqs ||
2083                                 !blk_queue_nonrot(q))) {
2084                 /*
2085                  * Use plugging if we have a ->commit_rqs() hook as well, as
2086                  * we know the driver uses bd->last in a smart fashion.
2087                  *
2088                  * Use normal plugging if this disk is slow HDD, as sequential
2089                  * IO may benefit a lot from plug merging.
2090                  */
2091                 unsigned int request_count = plug->rq_count;
2092                 struct request *last = NULL;
2093
2094                 if (!request_count)
2095                         trace_block_plug(q);
2096                 else
2097                         last = list_entry_rq(plug->mq_list.prev);
2098
2099                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT || (last &&
2100                     blk_rq_bytes(last) >= BLK_PLUG_FLUSH_SIZE)) {
2101                         blk_flush_plug_list(plug, false);
2102                         trace_block_plug(q);
2103                 }
2104
2105                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2106         } else if (q->elevator) {
2107                 /* Insert the request at the IO scheduler queue */
2108                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2109         } else if (plug && !blk_queue_nomerges(q)) {
2110                 /*
2111                  * We do limited plugging. If the bio can be merged, do that.
2112                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
2113                  * issued. So the plug list will have one request at most
2114                  * The plug list might get flushed before this. If that happens,
2115                  * the plug list is empty, and same_queue_rq is invalid.
2116                  */
2117                 if (list_empty(&plug->mq_list))
2118                         same_queue_rq = NULL;
2119                 if (same_queue_rq) {
2120                         list_del_init(&same_queue_rq->queuelist);
2121                         plug->rq_count--;
2122                 }
2123                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2124                 trace_block_plug(q);
2125
2126                 if (same_queue_rq) {
2127                         data.hctx = same_queue_rq->mq_hctx;
2128                         trace_block_unplug(q, 1, true);
2129                         blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, same_queue_rq,
2130                                         &cookie);
2131                 }
2132         } else if ((q->nr_hw_queues > 1 && is_sync) ||
2133                         !data.hctx->dispatch_busy) {
2134                 /*
2135                  * There is no scheduler and we can try to send directly
2136                  * to the hardware.
2137                  */
2138                 blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, rq, &cookie);
2139         } else {
2140                 /* Default case. */
2141                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2142         }
2143
2144         return cookie;
2145 queue_exit:
2146         blk_queue_exit(q);
2147         return BLK_QC_T_NONE;
2148 }
2149 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_make_request); /* only for request based dm */
2150
2151 void blk_mq_free_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2152                      unsigned int hctx_idx)
2153 {
2154         struct page *page;
2155
2156         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
2157                 int i;
2158
2159                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
2160                         struct request *rq = tags->static_rqs[i];
2161
2162                         if (!rq)
2163                                 continue;
2164                         set->ops->exit_request(set, rq, hctx_idx);
2165                         tags->static_rqs[i] = NULL;
2166                 }
2167         }
2168
2169         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
2170                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
2171                 list_del_init(&page->lru);
2172                 /*
2173                  * Remove kmemleak object previously allocated in
2174                  * blk_mq_alloc_rqs().
2175                  */
2176                 kmemleak_free(page_address(page));
2177                 __free_pages(page, page->private);
2178         }
2179 }
2180
2181 void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tags *tags)
2182 {
2183         kfree(tags->rqs);
2184         tags->rqs = NULL;
2185         kfree(tags->static_rqs);
2186         tags->static_rqs = NULL;
2187
2188         blk_mq_free_tags(tags);
2189 }
2190
2191 struct blk_mq_tags *blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
2192                                         unsigned int hctx_idx,
2193                                         unsigned int nr_tags,
2194                                         unsigned int reserved_tags)
2195 {
2196         struct blk_mq_tags *tags;
2197         int node;
2198
2199         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2200         if (node == NUMA_NO_NODE)
2201                 node = set->numa_node;
2202
2203         tags = blk_mq_init_tags(nr_tags, reserved_tags, node,
2204                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
2205         if (!tags)
2206                 return NULL;
2207
2208         tags->rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2209                                  GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2210                                  node);
2211         if (!tags->rqs) {
2212                 blk_mq_free_tags(tags);
2213                 return NULL;
2214         }
2215
2216         tags->static_rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2217                                         GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2218                                         node);
2219         if (!tags->static_rqs) {
2220                 kfree(tags->rqs);
2221                 blk_mq_free_tags(tags);
2222                 return NULL;
2223         }
2224
2225         return tags;
2226 }
2227
2228 static size_t order_to_size(unsigned int order)
2229 {
2230         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
2231 }
2232
2233 static int blk_mq_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2234                                unsigned int hctx_idx, int node)
2235 {
2236         int ret;
2237
2238         if (set->ops->init_request) {
2239                 ret = set->ops->init_request(set, rq, hctx_idx, node);
2240                 if (ret)
2241                         return ret;
2242         }
2243
2244         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
2245         return 0;
2246 }
2247
2248 int blk_mq_alloc_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2249                      unsigned int hctx_idx, unsigned int depth)
2250 {
2251         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
2252         size_t rq_size, left;
2253         int node;
2254
2255         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2256         if (node == NUMA_NO_NODE)
2257                 node = set->numa_node;
2258
2259         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
2260
2261         /*
2262          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
2263          * to the cacheline size
2264          */
2265         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
2266                                 cache_line_size());
2267         left = rq_size * depth;
2268
2269         for (i = 0; i < depth; ) {
2270                 int this_order = max_order;
2271                 struct page *page;
2272                 int to_do;
2273                 void *p;
2274
2275                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
2276                         this_order--;
2277
2278                 do {
2279                         page = alloc_pages_node(node,
2280                                 GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
2281                                 this_order);
2282                         if (page)
2283                                 break;
2284                         if (!this_order--)
2285                                 break;
2286                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
2287                                 break;
2288                 } while (1);
2289
2290                 if (!page)
2291                         goto fail;
2292
2293                 page->private = this_order;
2294                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
2295
2296                 p = page_address(page);
2297                 /*
2298                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
2299                  * to additional allocations like via ops->init_request().
2300                  */
2301                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_NOIO);
2302                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
2303                 to_do = min(entries_per_page, depth - i);
2304                 left -= to_do * rq_size;
2305                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
2306                         struct request *rq = p;
2307
2308                         tags->static_rqs[i] = rq;
2309                         if (blk_mq_init_request(set, rq, hctx_idx, node)) {
2310                                 tags->static_rqs[i] = NULL;
2311                                 goto fail;
2312                         }
2313
2314                         p += rq_size;
2315                         i++;
2316                 }
2317         }
2318         return 0;
2319
2320 fail:
2321         blk_mq_free_rqs(set, tags, hctx_idx);
2322         return -ENOMEM;
2323 }
2324
2325 struct rq_iter_data {
2326         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2327         bool has_rq;
2328 };
2329
2330 static bool blk_mq_has_request(struct request *rq, void *data, bool reserved)
2331 {
2332         struct rq_iter_data *iter_data = data;
2333
2334         if (rq->mq_hctx != iter_data->hctx)
2335                 return true;
2336         iter_data->has_rq = true;
2337         return false;
2338 }
2339
2340 static bool blk_mq_hctx_has_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2341 {
2342         struct blk_mq_tags *tags = hctx->sched_tags ?
2343                         hctx->sched_tags : hctx->tags;
2344         struct rq_iter_data data = {
2345                 .hctx   = hctx,
2346         };
2347
2348         blk_mq_all_tag_iter(tags, blk_mq_has_request, &data);
2349         return data.has_rq;
2350 }
2351
2352 static inline bool blk_mq_last_cpu_in_hctx(unsigned int cpu,
2353                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2354 {
2355         if (cpumask_next_and(-1, hctx->cpumask, cpu_online_mask) != cpu)
2356                 return false;
2357         if (cpumask_next_and(cpu, hctx->cpumask, cpu_online_mask) < nr_cpu_ids)
2358                 return false;
2359         return true;
2360 }
2361
2362 static int blk_mq_hctx_notify_offline(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2363 {
2364         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hlist_entry_safe(node,
2365                         struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_online);
2366
2367         if (!cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask) ||
2368             !blk_mq_last_cpu_in_hctx(cpu, hctx))
2369                 return 0;
2370
2371         /*
2372          * Prevent new request from being allocated on the current hctx.
2373          *
2374          * The smp_mb__after_atomic() Pairs with the implied barrier in
2375          * test_and_set_bit_lock in sbitmap_get().  Ensures the inactive flag is
2376          * seen once we return from the tag allocator.
2377          */
2378         set_bit(BLK_MQ_S_INACTIVE, &hctx->state);
2379         smp_mb__after_atomic();
2380
2381         /*
2382          * Try to grab a reference to the queue and wait for any outstanding
2383          * requests.  If we could not grab a reference the queue has been
2384          * frozen and there are no requests.
2385          */
2386         if (percpu_ref_tryget(&hctx->queue->q_usage_counter)) {
2387                 while (blk_mq_hctx_has_requests(hctx))
2388                         msleep(5);
2389                 percpu_ref_put(&hctx->queue->q_usage_counter);
2390         }
2391
2392         return 0;
2393 }
2394
2395 static int blk_mq_hctx_notify_online(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2396 {
2397         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hlist_entry_safe(node,
2398                         struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_online);
2399
2400         if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask))
2401                 clear_bit(BLK_MQ_S_INACTIVE, &hctx->state);
2402         return 0;
2403 }
2404
2405 /*
2406  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
2407  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
2408  * gets run.
2409  */
2410 static int blk_mq_hctx_notify_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2411 {
2412         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2413         struct blk_mq_ctx *ctx;
2414         LIST_HEAD(tmp);
2415         enum hctx_type type;
2416
2417         hctx = hlist_entry_safe(node, struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_dead);
2418         if (!cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask))
2419                 return 0;
2420
2421         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
2422         type = hctx->type;
2423
2424         spin_lock(&ctx->lock);
2425         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
2426                 list_splice_init(&ctx->rq_lists[type], &tmp);
2427                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
2428         }
2429         spin_unlock(&ctx->lock);
2430
2431         if (list_empty(&tmp))
2432                 return 0;
2433
2434         spin_lock(&hctx->lock);
2435         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
2436         spin_unlock(&hctx->lock);
2437
2438         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
2439         return 0;
2440 }
2441
2442 static void blk_mq_remove_cpuhp(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2443 {
2444         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_STACKING))
2445                 cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_AP_BLK_MQ_ONLINE,
2446                                                     &hctx->cpuhp_online);
2447         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD,
2448                                             &hctx->cpuhp_dead);
2449 }
2450
2451 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
2452 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
2453                 struct blk_mq_tag_set *set,
2454                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
2455 {
2456         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
2457                 blk_mq_tag_idle(hctx);
2458
2459         if (set->ops->exit_request)
2460                 set->ops->exit_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx);
2461
2462         if (set->ops->exit_hctx)
2463                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2464
2465         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2466
2467         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2468         list_add(&hctx->hctx_list, &q->unused_hctx_list);
2469         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2470 }
2471
2472 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
2473                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
2474 {
2475         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2476         unsigned int i;
2477
2478         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2479                 if (i == nr_queue)
2480                         break;
2481                 blk_mq_debugfs_unregister_hctx(hctx);
2482                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
2483         }
2484 }
2485
2486 static int blk_mq_hw_ctx_size(struct blk_mq_tag_set *tag_set)
2487 {
2488         int hw_ctx_size = sizeof(struct blk_mq_hw_ctx);
2489
2490         BUILD_BUG_ON(ALIGN(offsetof(struct blk_mq_hw_ctx, srcu),
2491                            __alignof__(struct blk_mq_hw_ctx)) !=
2492                      sizeof(struct blk_mq_hw_ctx));
2493
2494         if (tag_set->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2495                 hw_ctx_size += sizeof(struct srcu_struct);
2496
2497         return hw_ctx_size;
2498 }
2499
2500 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
2501                 struct blk_mq_tag_set *set,
2502                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
2503 {
2504         hctx->queue_num = hctx_idx;
2505
2506         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_STACKING))
2507                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_AP_BLK_MQ_ONLINE,
2508                                 &hctx->cpuhp_online);
2509         cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, &hctx->cpuhp_dead);
2510
2511         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
2512
2513         if (set->ops->init_hctx &&
2514             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
2515                 goto unregister_cpu_notifier;
2516
2517         if (blk_mq_init_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
2518                                 hctx->numa_node))
2519                 goto exit_hctx;
2520         return 0;
2521
2522  exit_hctx:
2523         if (set->ops->exit_hctx)
2524                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2525  unregister_cpu_notifier:
2526         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2527         return -1;
2528 }
2529
2530 static struct blk_mq_hw_ctx *
2531 blk_mq_alloc_hctx(struct request_queue *q, struct blk_mq_tag_set *set,
2532                 int node)
2533 {
2534         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2535         gfp_t gfp = GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY;
2536
2537         hctx = kzalloc_node(blk_mq_hw_ctx_size(set), gfp, node);
2538         if (!hctx)
2539                 goto fail_alloc_hctx;
2540
2541         if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctx->cpumask, gfp, node))
2542                 goto free_hctx;
2543
2544         atomic_set(&hctx->nr_active, 0);
2545         if (node == NUMA_NO_NODE)
2546                 node = set->numa_node;
2547         hctx->numa_node = node;
2548
2549         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
2550         spin_lock_init(&hctx->lock);
2551         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
2552         hctx->queue = q;
2553         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2554
2555         INIT_LIST_HEAD(&hctx->hctx_list);
2556
2557         /*
2558          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
2559          * runtime
2560          */
2561         hctx->ctxs = kmalloc_array_node(nr_cpu_ids, sizeof(void *),
2562                         gfp, node);
2563         if (!hctx->ctxs)
2564                 goto free_cpumask;
2565
2566         if (sbitmap_init_node(&hctx->ctx_map, nr_cpu_ids, ilog2(8),
2567                                 gfp, node))
2568                 goto free_ctxs;
2569         hctx->nr_ctx = 0;
2570
2571         spin_lock_init(&hctx->dispatch_wait_lock);
2572         init_waitqueue_func_entry(&hctx->dispatch_wait, blk_mq_dispatch_wake);
2573         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch_wait.entry);
2574
2575         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(hctx->numa_node, set->cmd_size, gfp);
2576         if (!hctx->fq)
2577                 goto free_bitmap;
2578
2579         if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2580                 init_srcu_struct(hctx->srcu);
2581         blk_mq_hctx_kobj_init(hctx);
2582
2583         return hctx;
2584
2585  free_bitmap:
2586         sbitmap_free(&hctx->ctx_map);
2587  free_ctxs:
2588         kfree(hctx->ctxs);
2589  free_cpumask:
2590         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2591  free_hctx:
2592         kfree(hctx);
2593  fail_alloc_hctx:
2594         return NULL;
2595 }
2596
2597 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
2598                                    unsigned int nr_hw_queues)
2599 {
2600         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2601         unsigned int i, j;
2602
2603         for_each_possible_cpu(i) {
2604                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2605                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2606                 int k;
2607
2608                 __ctx->cpu = i;
2609                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
2610                 for (k = HCTX_TYPE_DEFAULT; k < HCTX_MAX_TYPES; k++)
2611                         INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_lists[k]);
2612
2613                 __ctx->queue = q;
2614
2615                 /*
2616                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
2617                  * not, we remain on the home node of the device
2618                  */
2619                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2620                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2621                         if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
2622                                 hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
2623                 }
2624         }
2625 }
2626
2627 static bool __blk_mq_alloc_map_and_request(struct blk_mq_tag_set *set,
2628                                         int hctx_idx)
2629 {
2630         int ret = 0;
2631
2632         set->tags[hctx_idx] = blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx,
2633                                         set->queue_depth, set->reserved_tags);
2634         if (!set->tags[hctx_idx])
2635                 return false;
2636
2637         ret = blk_mq_alloc_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx,
2638                                 set->queue_depth);
2639         if (!ret)
2640                 return true;
2641
2642         blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2643         set->tags[hctx_idx] = NULL;
2644         return false;
2645 }
2646
2647 static void blk_mq_free_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set,
2648                                          unsigned int hctx_idx)
2649 {
2650         if (set->tags && set->tags[hctx_idx]) {
2651                 blk_mq_free_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx);
2652                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2653                 set->tags[hctx_idx] = NULL;
2654         }
2655 }
2656
2657 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
2658 {
2659         unsigned int i, j, hctx_idx;
2660         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2661         struct blk_mq_ctx *ctx;
2662         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2663
2664         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2665                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
2666                 hctx->nr_ctx = 0;
2667                 hctx->dispatch_from = NULL;
2668         }
2669
2670         /*
2671          * Map software to hardware queues.
2672          *
2673          * If the cpu isn't present, the cpu is mapped to first hctx.
2674          */
2675         for_each_possible_cpu(i) {
2676
2677                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2678                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2679                         if (!set->map[j].nr_queues) {
2680                                 ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2681                                                 HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2682                                 continue;
2683                         }
2684                         hctx_idx = set->map[j].mq_map[i];
2685                         /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
2686                         if (!set->tags[hctx_idx] &&
2687                             !__blk_mq_alloc_map_and_request(set, hctx_idx)) {
2688                                 /*
2689                                  * If tags initialization fail for some hctx,
2690                                  * that hctx won't be brought online.  In this
2691                                  * case, remap the current ctx to hctx[0] which
2692                                  * is guaranteed to always have tags allocated
2693                                  */
2694                                 set->map[j].mq_map[i] = 0;
2695                         }
2696
2697                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2698                         ctx->hctxs[j] = hctx;
2699                         /*
2700                          * If the CPU is already set in the mask, then we've
2701                          * mapped this one already. This can happen if
2702                          * devices share queues across queue maps.
2703                          */
2704                         if (cpumask_test_cpu(i, hctx->cpumask))
2705                                 continue;
2706
2707                         cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
2708                         hctx->type = j;
2709                         ctx->index_hw[hctx->type] = hctx->nr_ctx;
2710                         hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
2711
2712                         /*
2713                          * If the nr_ctx type overflows, we have exceeded the
2714                          * amount of sw queues we can support.
2715                          */
2716                         BUG_ON(!hctx->nr_ctx);
2717                 }
2718
2719                 for (; j < HCTX_MAX_TYPES; j++)
2720                         ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2721                                         HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2722         }
2723
2724         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2725                 /*
2726                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
2727                  * disable it and free the request entries.
2728                  */
2729                 if (!hctx->nr_ctx) {
2730                         /* Never unmap queue 0.  We need it as a
2731                          * fallback in case of a new remap fails
2732                          * allocation
2733                          */
2734                         if (i && set->tags[i])
2735                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2736
2737                         hctx->tags = NULL;
2738                         continue;
2739                 }
2740
2741                 hctx->tags = set->tags[i];
2742                 WARN_ON(!hctx->tags);
2743
2744                 /*
2745                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
2746                  * This is more accurate and more efficient than looping
2747                  * over all possibly mapped software queues.
2748                  */
2749                 sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
2750
2751                 /*
2752                  * Initialize batch roundrobin counts
2753                  */
2754                 hctx->next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
2755                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
2756         }
2757 }
2758
2759 /*
2760  * Caller needs to ensure that we're either frozen/quiesced, or that
2761  * the queue isn't live yet.
2762  */
2763 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
2764 {
2765         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2766         int i;
2767
2768         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2769                 if (shared)
2770                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2771                 else
2772                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2773         }
2774 }
2775
2776 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set,
2777                                         bool shared)
2778 {
2779         struct request_queue *q;
2780
2781         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
2782
2783         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2784                 blk_mq_freeze_queue(q);
2785                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
2786                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2787         }
2788 }
2789
2790 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
2791 {
2792         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2793
2794         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2795         list_del_rcu(&q->tag_set_list);
2796         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
2797                 /* just transitioned to unshared */
2798                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2799                 /* update existing queue */
2800                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
2801         }
2802         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2803         INIT_LIST_HEAD(&q->tag_set_list);
2804 }
2805
2806 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
2807                                      struct request_queue *q)
2808 {
2809         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2810
2811         /*
2812          * Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues).
2813          */
2814         if (!list_empty(&set->tag_list) &&
2815             !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
2816                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2817                 /* update existing queue */
2818                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
2819         }
2820         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
2821                 queue_set_hctx_shared(q, true);
2822         list_add_tail_rcu(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
2823
2824         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2825 }
2826
2827 /* All allocations will be freed in release handler of q->mq_kobj */
2828 static int blk_mq_alloc_ctxs(struct request_queue *q)
2829 {
2830         struct blk_mq_ctxs *ctxs;
2831         int cpu;
2832
2833         ctxs = kzalloc(sizeof(*ctxs), GFP_KERNEL);
2834         if (!ctxs)
2835                 return -ENOMEM;
2836
2837         ctxs->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2838         if (!ctxs->queue_ctx)
2839                 goto fail;
2840
2841         for_each_possible_cpu(cpu) {
2842                 struct blk_mq_ctx *ctx = per_cpu_ptr(ctxs->queue_ctx, cpu);
2843                 ctx->ctxs = ctxs;
2844         }
2845
2846         q->mq_kobj = &ctxs->kobj;
2847         q->queue_ctx = ctxs->queue_ctx;
2848
2849         return 0;
2850  fail:
2851         kfree(ctxs);
2852         return -ENOMEM;
2853 }
2854
2855 /*
2856  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
2857  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
2858  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
2859  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
2860  */
2861 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
2862 {
2863         struct blk_mq_hw_ctx *hctx, *next;
2864         int i;
2865
2866         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
2867                 WARN_ON_ONCE(hctx && list_empty(&hctx->hctx_list));
2868
2869         /* all hctx are in .unused_hctx_list now */
2870         list_for_each_entry_safe(hctx, next, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2871                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2872                 kobject_put(&hctx->kobj);
2873         }
2874
2875         kfree(q->queue_hw_ctx);
2876
2877         /*
2878          * release .mq_kobj and sw queue's kobject now because
2879          * both share lifetime with request queue.
2880          */
2881         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2882 }
2883
2884 struct request_queue *blk_mq_init_queue_data(struct blk_mq_tag_set *set,
2885                 void *queuedata)
2886 {
2887         struct request_queue *uninit_q, *q;
2888
2889         uninit_q = __blk_alloc_queue(set->numa_node);
2890         if (!uninit_q)
2891                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2892         uninit_q->queuedata = queuedata;
2893
2894         /*
2895          * Initialize the queue without an elevator. device_add_disk() will do
2896          * the initialization.
2897          */
2898         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q, false);
2899         if (IS_ERR(q))
2900                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2901
2902         return q;
2903 }
2904 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_init_queue_data);
2905
2906 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2907 {
2908         return blk_mq_init_queue_data(set, NULL);
2909 }
2910 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2911
2912 /*
2913  * Helper for setting up a queue with mq ops, given queue depth, and
2914  * the passed in mq ops flags.
2915  */
2916 struct request_queue *blk_mq_init_sq_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2917                                            const struct blk_mq_ops *ops,
2918                                            unsigned int queue_depth,
2919                                            unsigned int set_flags)
2920 {
2921         struct request_queue *q;
2922         int ret;
2923
2924         memset(set, 0, sizeof(*set));
2925         set->ops = ops;
2926         set->nr_hw_queues = 1;
2927         set->nr_maps = 1;
2928         set->queue_depth = queue_depth;
2929         set->numa_node = NUMA_NO_NODE;
2930         set->flags = set_flags;
2931
2932         ret = blk_mq_alloc_tag_set(set);
2933         if (ret)
2934                 return ERR_PTR(ret);
2935
2936         q = blk_mq_init_queue(set);
2937         if (IS_ERR(q)) {
2938                 blk_mq_free_tag_set(set);
2939                 return q;
2940         }
2941
2942         return q;
2943 }
2944 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_sq_queue);
2945
2946 static struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_and_init_hctx(
2947                 struct blk_mq_tag_set *set, struct request_queue *q,
2948                 int hctx_idx, int node)
2949 {
2950         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = NULL, *tmp;
2951
2952         /* reuse dead hctx first */
2953         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2954         list_for_each_entry(tmp, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2955                 if (tmp->numa_node == node) {
2956                         hctx = tmp;
2957                         break;
2958                 }
2959         }
2960         if (hctx)
2961                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2962         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2963
2964         if (!hctx)
2965                 hctx = blk_mq_alloc_hctx(q, set, node);
2966         if (!hctx)
2967                 goto fail;
2968
2969         if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, hctx_idx))
2970                 goto free_hctx;
2971
2972         return hctx;
2973
2974  free_hctx:
2975         kobject_put(&hctx->kobj);
2976  fail:
2977         return NULL;
2978 }
2979
2980 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2981                                                 struct request_queue *q)
2982 {
2983         int i, j, end;
2984         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2985
2986         if (q->nr_hw_queues < set->nr_hw_queues) {
2987                 struct blk_mq_hw_ctx **new_hctxs;
2988
2989                 new_hctxs = kcalloc_node(set->nr_hw_queues,
2990                                        sizeof(*new_hctxs), GFP_KERNEL,
2991                                        set->numa_node);
2992                 if (!new_hctxs)
2993                         return;
2994                 if (hctxs)
2995                         memcpy(new_hctxs, hctxs, q->nr_hw_queues *
2996                                sizeof(*hctxs));
2997                 q->queue_hw_ctx = new_hctxs;
2998                 kfree(hctxs);
2999                 hctxs = new_hctxs;
3000         }
3001
3002         /* protect against switching io scheduler  */
3003         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3004         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
3005                 int node;
3006                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3007
3008                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], i);
3009                 /*
3010                  * If the hw queue has been mapped to another numa node,
3011                  * we need to realloc the hctx. If allocation fails, fallback
3012                  * to use the previous one.
3013                  */
3014                 if (hctxs[i] && (hctxs[i]->numa_node == node))
3015                         continue;
3016
3017                 hctx = blk_mq_alloc_and_init_hctx(set, q, i, node);
3018                 if (hctx) {
3019                         if (hctxs[i])
3020                                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctxs[i], i);
3021                         hctxs[i] = hctx;
3022                 } else {
3023                         if (hctxs[i])
3024                                 pr_warn("Allocate new hctx on node %d fails,\
3025                                                 fallback to previous one on node %d\n",
3026                                                 node, hctxs[i]->numa_node);
3027                         else
3028                                 break;
3029                 }
3030         }
3031         /*
3032          * Increasing nr_hw_queues fails. Free the newly allocated
3033          * hctxs and keep the previous q->nr_hw_queues.
3034          */
3035         if (i != set->nr_hw_queues) {
3036                 j = q->nr_hw_queues;
3037                 end = i;
3038         } else {
3039                 j = i;
3040                 end = q->nr_hw_queues;
3041                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3042         }
3043
3044         for (; j < end; j++) {
3045                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
3046
3047                 if (hctx) {
3048                         if (hctx->tags)
3049                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, j);
3050                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
3051                         hctxs[j] = NULL;
3052                 }
3053         }
3054         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3055 }
3056
3057 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
3058                                                   struct request_queue *q,
3059                                                   bool elevator_init)
3060 {
3061         /* mark the queue as mq asap */
3062         q->mq_ops = set->ops;
3063
3064         q->poll_cb = blk_stat_alloc_callback(blk_mq_poll_stats_fn,
3065                                              blk_mq_poll_stats_bkt,
3066                                              BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS, q);
3067         if (!q->poll_cb)
3068                 goto err_exit;
3069
3070         if (blk_mq_alloc_ctxs(q))
3071                 goto err_poll;
3072
3073         /* init q->mq_kobj and sw queues' kobjects */
3074         blk_mq_sysfs_init(q);
3075
3076         INIT_LIST_HEAD(&q->unused_hctx_list);
3077         spin_lock_init(&q->unused_hctx_lock);
3078
3079         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3080         if (!q->nr_hw_queues)
3081                 goto err_hctxs;
3082
3083         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
3084         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
3085
3086         q->tag_set = set;
3087
3088         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
3089         if (set->nr_maps > HCTX_TYPE_POLL &&
3090             set->map[HCTX_TYPE_POLL].nr_queues)
3091                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_POLL, q);
3092
3093         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
3094
3095         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
3096         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
3097         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
3098
3099         q->nr_requests = set->queue_depth;
3100
3101         /*
3102          * Default to classic polling
3103          */
3104         q->poll_nsec = BLK_MQ_POLL_CLASSIC;
3105
3106         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
3107         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
3108         blk_mq_map_swqueue(q);
3109
3110         if (elevator_init)
3111                 elevator_init_mq(q);
3112
3113         return q;
3114
3115 err_hctxs:
3116         kfree(q->queue_hw_ctx);
3117         q->nr_hw_queues = 0;
3118         blk_mq_sysfs_deinit(q);
3119 err_poll:
3120         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
3121         q->poll_cb = NULL;
3122 err_exit:
3123         q->mq_ops = NULL;
3124         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3125 }
3126 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
3127
3128 /* tags can _not_ be used after returning from blk_mq_exit_queue */
3129 void blk_mq_exit_queue(struct request_queue *q)
3130 {
3131         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
3132
3133         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
3134         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
3135 }
3136
3137 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
3138 {
3139         int i;
3140
3141         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3142                 if (!__blk_mq_alloc_map_and_request(set, i))
3143                         goto out_unwind;
3144
3145         return 0;
3146
3147 out_unwind:
3148         while (--i >= 0)
3149                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3150
3151         return -ENOMEM;
3152 }
3153
3154 /*
3155  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
3156  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
3157  * will be updated to reflect the allocated depth.
3158  */
3159 static int blk_mq_alloc_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set)
3160 {
3161         unsigned int depth;
3162         int err;
3163
3164         depth = set->queue_depth;
3165         do {
3166                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3167                 if (!err)
3168                         break;
3169
3170                 set->queue_depth >>= 1;
3171                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
3172                         err = -ENOMEM;
3173                         break;
3174                 }
3175         } while (set->queue_depth);
3176
3177         if (!set->queue_depth || err) {
3178                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
3179                 return -ENOMEM;
3180         }
3181
3182         if (depth != set->queue_depth)
3183                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
3184                                                 depth, set->queue_depth);
3185
3186         return 0;
3187 }
3188
3189 static int blk_mq_update_queue_map(struct blk_mq_tag_set *set)
3190 {
3191         /*
3192          * blk_mq_map_queues() and multiple .map_queues() implementations
3193          * expect that set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues is set to the
3194          * number of hardware queues.
3195          */
3196         if (set->nr_maps == 1)
3197                 set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues = set->nr_hw_queues;
3198
3199         if (set->ops->map_queues && !is_kdump_kernel()) {
3200                 int i;
3201
3202                 /*
3203                  * transport .map_queues is usually done in the following
3204                  * way:
3205                  *
3206                  * for (queue = 0; queue < set->nr_hw_queues; queue++) {
3207                  *      mask = get_cpu_mask(queue)
3208                  *      for_each_cpu(cpu, mask)
3209                  *              set->map[x].mq_map[cpu] = queue;
3210                  * }
3211                  *
3212                  * When we need to remap, the table has to be cleared for
3213                  * killing stale mapping since one CPU may not be mapped
3214                  * to any hw queue.
3215                  */
3216                 for (i = 0; i < set->nr_maps; i++)
3217                         blk_mq_clear_mq_map(&set->map[i]);
3218
3219                 return set->ops->map_queues(set);
3220         } else {
3221                 BUG_ON(set->nr_maps > 1);
3222                 return blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3223         }
3224 }
3225
3226 static int blk_mq_realloc_tag_set_tags(struct blk_mq_tag_set *set,
3227                                   int cur_nr_hw_queues, int new_nr_hw_queues)
3228 {
3229         struct blk_mq_tags **new_tags;
3230
3231         if (cur_nr_hw_queues >= new_nr_hw_queues)
3232                 return 0;
3233
3234         new_tags = kcalloc_node(new_nr_hw_queues, sizeof(struct blk_mq_tags *),
3235                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
3236         if (!new_tags)
3237                 return -ENOMEM;
3238
3239         if (set->tags)
3240                 memcpy(new_tags, set->tags, cur_nr_hw_queues *
3241                        sizeof(*set->tags));
3242         kfree(set->tags);
3243         set->tags = new_tags;
3244         set->nr_hw_queues = new_nr_hw_queues;
3245
3246         return 0;
3247 }
3248
3249 /*
3250  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
3251  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
3252  * requested depth down, if it's too large. In that case, the set
3253  * value will be stored in set->queue_depth.
3254  */
3255 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3256 {
3257         int i, ret;
3258
3259         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
3260
3261         if (!set->nr_hw_queues)
3262                 return -EINVAL;
3263         if (!set->queue_depth)
3264                 return -EINVAL;
3265         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
3266                 return -EINVAL;
3267
3268         if (!set->ops->queue_rq)
3269                 return -EINVAL;
3270
3271         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
3272                 return -EINVAL;
3273
3274         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
3275                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
3276                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
3277                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
3278         }
3279
3280         if (!set->nr_maps)
3281                 set->nr_maps = 1;
3282         else if (set->nr_maps > HCTX_MAX_TYPES)
3283                 return -EINVAL;
3284
3285         /*
3286          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
3287          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
3288          * 64 tags to prevent using too much memory.
3289          */
3290         if (is_kdump_kernel()) {
3291                 set->nr_hw_queues = 1;
3292                 set->nr_maps = 1;
3293                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
3294         }
3295         /*
3296          * There is no use for more h/w queues than cpus if we just have
3297          * a single map
3298          */
3299         if (set->nr_maps == 1 && set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3300                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3301
3302         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, 0, set->nr_hw_queues) < 0)
3303                 return -ENOMEM;
3304
3305         ret = -ENOMEM;
3306         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3307                 set->map[i].mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids,
3308                                                   sizeof(set->map[i].mq_map[0]),
3309                                                   GFP_KERNEL, set->numa_node);
3310                 if (!set->map[i].mq_map)
3311                         goto out_free_mq_map;
3312                 set->map[i].nr_queues = is_kdump_kernel() ? 1 : set->nr_hw_queues;
3313         }
3314
3315         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
3316         if (ret)
3317                 goto out_free_mq_map;
3318
3319         ret = blk_mq_alloc_map_and_requests(set);
3320         if (ret)
3321                 goto out_free_mq_map;
3322
3323         mutex_init(&set->tag_list_lock);
3324         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
3325
3326         return 0;
3327
3328 out_free_mq_map:
3329         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3330                 kfree(set->map[i].mq_map);
3331                 set->map[i].mq_map = NULL;
3332         }
3333         kfree(set->tags);
3334         set->tags = NULL;
3335         return ret;
3336 }
3337 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
3338
3339 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3340 {
3341         int i, j;
3342
3343         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3344                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3345
3346         for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
3347                 kfree(set->map[j].mq_map);
3348                 set->map[j].mq_map = NULL;
3349         }
3350
3351         kfree(set->tags);
3352         set->tags = NULL;
3353 }
3354 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
3355
3356 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
3357 {
3358         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
3359         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3360         int i, ret;
3361
3362         if (!set)
3363                 return -EINVAL;
3364
3365         if (q->nr_requests == nr)
3366                 return 0;
3367
3368         blk_mq_freeze_queue(q);
3369         blk_mq_quiesce_queue(q);
3370
3371         ret = 0;
3372         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
3373                 if (!hctx->tags)
3374                         continue;
3375                 /*
3376                  * If we're using an MQ scheduler, just update the scheduler
3377                  * queue depth. This is similar to what the old code would do.
3378                  */
3379                 if (!hctx->sched_tags) {
3380                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->tags, nr,
3381                                                         false);
3382                 } else {
3383                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->sched_tags,
3384                                                         nr, true);
3385                 }
3386                 if (ret)
3387                         break;
3388                 if (q->elevator && q->elevator->type->ops.depth_updated)
3389                         q->elevator->type->ops.depth_updated(hctx);
3390         }
3391
3392         if (!ret)
3393                 q->nr_requests = nr;
3394
3395         blk_mq_unquiesce_queue(q);
3396         blk_mq_unfreeze_queue(q);
3397
3398         return ret;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * request_queue and elevator_type pair.
3403  * It is just used by __blk_mq_update_nr_hw_queues to cache
3404  * the elevator_type associated with a request_queue.
3405  */
3406 struct blk_mq_qe_pair {
3407         struct list_head node;
3408         struct request_queue *q;
3409         struct elevator_type *type;
3410 };
3411
3412 /*
3413  * Cache the elevator_type in qe pair list and switch the
3414  * io scheduler to 'none'
3415  */
3416 static bool blk_mq_elv_switch_none(struct list_head *head,
3417                 struct request_queue *q)
3418 {
3419         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3420
3421         if (!q->elevator)
3422                 return true;
3423
3424         qe = kmalloc(sizeof(*qe), GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY);
3425         if (!qe)
3426                 return false;
3427
3428         INIT_LIST_HEAD(&qe->node);
3429         qe->q = q;
3430         qe->type = q->elevator->type;
3431         list_add(&qe->node, head);
3432
3433         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3434         /*
3435          * After elevator_switch_mq, the previous elevator_queue will be
3436          * released by elevator_release. The reference of the io scheduler
3437          * module get by elevator_get will also be put. So we need to get
3438          * a reference of the io scheduler module here to prevent it to be
3439          * removed.
3440          */
3441         __module_get(qe->type->elevator_owner);
3442         elevator_switch_mq(q, NULL);
3443         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3444
3445         return true;
3446 }
3447
3448 static void blk_mq_elv_switch_back(struct list_head *head,
3449                 struct request_queue *q)
3450 {
3451         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3452         struct elevator_type *t = NULL;
3453
3454         list_for_each_entry(qe, head, node)
3455                 if (qe->q == q) {
3456                         t = qe->type;
3457                         break;
3458                 }
3459
3460         if (!t)
3461                 return;
3462
3463         list_del(&qe->node);
3464         kfree(qe);
3465
3466         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3467         elevator_switch_mq(q, t);
3468         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3469 }
3470
3471 static void __blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set,
3472                                                         int nr_hw_queues)
3473 {
3474         struct request_queue *q;
3475         LIST_HEAD(head);
3476         int prev_nr_hw_queues;
3477
3478         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
3479
3480         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3481                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3482         if (nr_hw_queues < 1)
3483                 return;
3484         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
3485                 return;
3486
3487         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3488                 blk_mq_freeze_queue(q);
3489         /*
3490          * Switch IO scheduler to 'none', cleaning up the data associated
3491          * with the previous scheduler. We will switch back once we are done
3492          * updating the new sw to hw queue mappings.
3493          */
3494         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3495                 if (!blk_mq_elv_switch_none(&head, q))
3496                         goto switch_back;
3497
3498         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3499                 blk_mq_debugfs_unregister_hctxs(q);
3500                 blk_mq_sysfs_unregister(q);
3501         }
3502
3503         prev_nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3504         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, set->nr_hw_queues, nr_hw_queues) <
3505             0)
3506                 goto reregister;
3507
3508         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
3509 fallback:
3510         blk_mq_update_queue_map(set);
3511         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3512                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3513                 if (q->nr_hw_queues != set->nr_hw_queues) {
3514                         pr_warn("Increasing nr_hw_queues to %d fails, fallback to %d\n",
3515                                         nr_hw_queues, prev_nr_hw_queues);
3516                         set->nr_hw_queues = prev_nr_hw_queues;
3517                         blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3518                         goto fallback;
3519                 }
3520                 blk_mq_map_swqueue(q);
3521         }
3522
3523 reregister:
3524         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3525                 blk_mq_sysfs_register(q);
3526                 blk_mq_debugfs_register_hctxs(q);
3527         }
3528
3529 switch_back:
3530         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3531                 blk_mq_elv_switch_back(&head, q);
3532
3533         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3534                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
3535 }
3536
3537 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
3538 {
3539         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
3540         __blk_mq_update_nr_hw_queues(set, nr_hw_queues);
3541         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
3542 }
3543 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
3544
3545 /* Enable polling stats and return whether they were already enabled. */
3546 static bool blk_poll_stats_enable(struct request_queue *q)
3547 {
3548         if (test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3549             blk_queue_flag_test_and_set(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, q))
3550                 return true;
3551         blk_stat_add_callback(q, q->poll_cb);
3552         return false;
3553 }
3554
3555 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q)
3556 {
3557         /*
3558          * We don't arm the callback if polling stats are not enabled or the
3559          * callback is already active.
3560          */
3561         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3562             blk_stat_is_active(q->poll_cb))
3563                 return;
3564
3565         blk_stat_activate_msecs(q->poll_cb, 100);
3566 }
3567
3568 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb)
3569 {
3570         struct request_queue *q = cb->data;
3571         int bucket;
3572
3573         for (bucket = 0; bucket < BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS; bucket++) {
3574                 if (cb->stat[bucket].nr_samples)
3575                         q->poll_stat[bucket] = cb->stat[bucket];
3576         }
3577 }
3578
3579 static unsigned long blk_mq_poll_nsecs(struct request_queue *q,
3580                                        struct request *rq)
3581 {
3582         unsigned long ret = 0;
3583         int bucket;
3584
3585         /*
3586          * If stats collection isn't on, don't sleep but turn it on for
3587          * future users
3588          */
3589         if (!blk_poll_stats_enable(q))
3590                 return 0;
3591
3592         /*
3593          * As an optimistic guess, use half of the mean service time
3594          * for this type of request. We can (and should) make this smarter.
3595          * For instance, if the completion latencies are tight, we can
3596          * get closer than just half the mean. This is especially
3597          * important on devices where the completion latencies are longer
3598          * than ~10 usec. We do use the stats for the relevant IO size
3599          * if available which does lead to better estimates.
3600          */
3601         bucket = blk_mq_poll_stats_bkt(rq);
3602         if (bucket < 0)
3603                 return ret;
3604
3605         if (q->poll_stat[bucket].nr_samples)
3606                 ret = (q->poll_stat[bucket].mean + 1) / 2;
3607
3608         return ret;
3609 }
3610
3611 static bool blk_mq_poll_hybrid_sleep(struct request_queue *q,
3612                                      struct request *rq)
3613 {
3614         struct hrtimer_sleeper hs;
3615         enum hrtimer_mode mode;
3616         unsigned int nsecs;
3617         ktime_t kt;
3618
3619         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_POLL_SLEPT)
3620                 return false;
3621
3622         /*
3623          * If we get here, hybrid polling is enabled. Hence poll_nsec can be:
3624          *
3625          *  0:  use half of prev avg
3626          * >0:  use this specific value
3627          */
3628         if (q->poll_nsec > 0)
3629                 nsecs = q->poll_nsec;
3630         else
3631                 nsecs = blk_mq_poll_nsecs(q, rq);
3632
3633         if (!nsecs)
3634                 return false;
3635
3636         rq->rq_flags |= RQF_MQ_POLL_SLEPT;
3637
3638         /*
3639          * This will be replaced with the stats tracking code, using
3640          * 'avg_completion_time / 2' as the pre-sleep target.
3641          */
3642         kt = nsecs;
3643
3644         mode = HRTIMER_MODE_REL;
3645         hrtimer_init_sleeper_on_stack(&hs, CLOCK_MONOTONIC, mode);
3646         hrtimer_set_expires(&hs.timer, kt);
3647
3648         do {
3649                 if (blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE)
3650                         break;
3651                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3652                 hrtimer_sleeper_start_expires(&hs, mode);
3653                 if (hs.task)
3654                         io_schedule();
3655                 hrtimer_cancel(&hs.timer);
3656                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
3657         } while (hs.task && !signal_pending(current));
3658
3659         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3660         destroy_hrtimer_on_stack(&hs.timer);
3661         return true;
3662 }
3663
3664 static bool blk_mq_poll_hybrid(struct request_queue *q,
3665                                struct blk_mq_hw_ctx *hctx, blk_qc_t cookie)
3666 {
3667         struct request *rq;
3668
3669         if (q->poll_nsec == BLK_MQ_POLL_CLASSIC)
3670                 return false;
3671
3672         if (!blk_qc_t_is_internal(cookie))
3673                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3674         else {
3675                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->sched_tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3676                 /*
3677                  * With scheduling, if the request has completed, we'll
3678                  * get a NULL return here, as we clear the sched tag when
3679                  * that happens. The request still remains valid, like always,
3680                  * so we should be safe with just the NULL check.
3681                  */
3682                 if (!rq)
3683                         return false;
3684         }
3685
3686         return blk_mq_poll_hybrid_sleep(q, rq);
3687 }
3688
3689 /**
3690  * blk_poll - poll for IO completions
3691  * @q:  the queue
3692  * @cookie: cookie passed back at IO submission time
3693  * @spin: whether to spin for completions
3694  *
3695  * Description:
3696  *    Poll for completions on the passed in queue. Returns number of
3697  *    completed entries found. If @spin is true, then blk_poll will continue
3698  *    looping until at least one completion is found, unless the task is
3699  *    otherwise marked running (or we need to reschedule).
3700  */
3701 int blk_poll(struct request_queue *q, blk_qc_t cookie, bool spin)
3702 {
3703         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3704         long state;
3705
3706         if (!blk_qc_t_valid(cookie) ||
3707             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
3708                 return 0;
3709
3710         if (current->plug)
3711                 blk_flush_plug_list(current->plug, false);
3712
3713         hctx = q->queue_hw_ctx[blk_qc_t_to_queue_num(cookie)];
3714
3715         /*
3716          * If we sleep, have the caller restart the poll loop to reset
3717          * the state. Like for the other success return cases, the
3718          * caller is responsible for checking if the IO completed. If
3719          * the IO isn't complete, we'll get called again and will go
3720          * straight to the busy poll loop.
3721          */
3722         if (blk_mq_poll_hybrid(q, hctx, cookie))
3723                 return 1;
3724
3725         hctx->poll_considered++;
3726
3727         state = current->state;
3728         do {
3729                 int ret;
3730
3731                 hctx->poll_invoked++;
3732
3733                 ret = q->mq_ops->poll(hctx);
3734                 if (ret > 0) {
3735                         hctx->poll_success++;
3736                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3737                         return ret;
3738                 }
3739
3740                 if (signal_pending_state(state, current))
3741                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3742
3743                 if (current->state == TASK_RUNNING)
3744                         return 1;
3745                 if (ret < 0 || !spin)
3746                         break;
3747                 cpu_relax();
3748         } while (!need_resched());
3749
3750         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3751         return 0;
3752 }
3753 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_poll);
3754
3755 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq)
3756 {
3757         return rq->mq_ctx->cpu;
3758 }
3759 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_rq_cpu);
3760
3761 static int __init blk_mq_init(void)
3762 {
3763         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, "block/mq:dead", NULL,
3764                                 blk_mq_hctx_notify_dead);
3765         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_BLK_MQ_ONLINE, "block/mq:online",
3766                                 blk_mq_hctx_notify_online,
3767                                 blk_mq_hctx_notify_offline);
3768         return 0;
3769 }
3770 subsys_initcall(blk_mq_init);