bcc3a2397d4ae9f9d53874f7d4cb4d1f21042cf5
[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
30 #include <trace/events/block.h>
31
32 #include <linux/blk-mq.h>
33 #include <linux/t10-pi.h>
34 #include "blk.h"
35 #include "blk-mq.h"
36 #include "blk-mq-debugfs.h"
37 #include "blk-mq-tag.h"
38 #include "blk-pm.h"
39 #include "blk-stat.h"
40 #include "blk-mq-sched.h"
41 #include "blk-rq-qos.h"
42
43 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q);
44 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb);
45
46 static int blk_mq_poll_stats_bkt(const struct request *rq)
47 {
48         int ddir, sectors, bucket;
49
50         ddir = rq_data_dir(rq);
51         sectors = blk_rq_stats_sectors(rq);
52
53         bucket = ddir + 2 * ilog2(sectors);
54
55         if (bucket < 0)
56                 return -1;
57         else if (bucket >= BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS)
58                 return ddir + BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS - 2;
59
60         return bucket;
61 }
62
63 /*
64  * Check if any of the ctx, dispatch list or elevator
65  * have pending work in this hardware queue.
66  */
67 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
68 {
69         return !list_empty_careful(&hctx->dispatch) ||
70                 sbitmap_any_bit_set(&hctx->ctx_map) ||
71                         blk_mq_sched_has_work(hctx);
72 }
73
74 /*
75  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
76  */
77 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
78                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
79 {
80         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
81
82         if (!sbitmap_test_bit(&hctx->ctx_map, bit))
83                 sbitmap_set_bit(&hctx->ctx_map, bit);
84 }
85
86 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
87                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
88 {
89         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
90
91         sbitmap_clear_bit(&hctx->ctx_map, bit);
92 }
93
94 struct mq_inflight {
95         struct hd_struct *part;
96         unsigned int inflight[2];
97 };
98
99 static bool blk_mq_check_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
100                                   struct request *rq, void *priv,
101                                   bool reserved)
102 {
103         struct mq_inflight *mi = priv;
104
105         if (rq->part == mi->part)
106                 mi->inflight[rq_data_dir(rq)]++;
107
108         return true;
109 }
110
111 unsigned int blk_mq_in_flight(struct request_queue *q, struct hd_struct *part)
112 {
113         struct mq_inflight mi = { .part = part };
114
115         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
116
117         return mi.inflight[0] + mi.inflight[1];
118 }
119
120 void blk_mq_in_flight_rw(struct request_queue *q, struct hd_struct *part,
121                          unsigned int inflight[2])
122 {
123         struct mq_inflight mi = { .part = part };
124
125         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
126         inflight[0] = mi.inflight[0];
127         inflight[1] = mi.inflight[1];
128 }
129
130 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
131 {
132         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
133         if (++q->mq_freeze_depth == 1) {
134                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
135                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
136                 if (queue_is_mq(q))
137                         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
138         } else {
139                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
140         }
141 }
142 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_freeze_queue_start);
143
144 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
145 {
146         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
147 }
148 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait);
149
150 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
151                                      unsigned long timeout)
152 {
153         return wait_event_timeout(q->mq_freeze_wq,
154                                         percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter),
155                                         timeout);
156 }
157 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait_timeout);
158
159 /*
160  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
161  * the queue afterward.
162  */
163 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
164 {
165         /*
166          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
167          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
168          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
169          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
170          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
171          */
172         blk_freeze_queue_start(q);
173         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
174 }
175
176 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
177 {
178         /*
179          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
180          * in the blk_mq_* namespace
181          */
182         blk_freeze_queue(q);
183 }
184 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
185
186 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
187 {
188         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
189         q->mq_freeze_depth--;
190         WARN_ON_ONCE(q->mq_freeze_depth < 0);
191         if (!q->mq_freeze_depth) {
192                 percpu_ref_resurrect(&q->q_usage_counter);
193                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
194         }
195         mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
196 }
197 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
198
199 /*
200  * FIXME: replace the scsi_internal_device_*block_nowait() calls in the
201  * mpt3sas driver such that this function can be removed.
202  */
203 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q)
204 {
205         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
206 }
207 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue_nowait);
208
209 /**
210  * blk_mq_quiesce_queue() - wait until all ongoing dispatches have finished
211  * @q: request queue.
212  *
213  * Note: this function does not prevent that the struct request end_io()
214  * callback function is invoked. Once this function is returned, we make
215  * sure no dispatch can happen until the queue is unquiesced via
216  * blk_mq_unquiesce_queue().
217  */
218 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q)
219 {
220         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
221         unsigned int i;
222         bool rcu = false;
223
224         blk_mq_quiesce_queue_nowait(q);
225
226         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
227                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
228                         synchronize_srcu(hctx->srcu);
229                 else
230                         rcu = true;
231         }
232         if (rcu)
233                 synchronize_rcu();
234 }
235 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue);
236
237 /*
238  * blk_mq_unquiesce_queue() - counterpart of blk_mq_quiesce_queue()
239  * @q: request queue.
240  *
241  * This function recovers queue into the state before quiescing
242  * which is done by blk_mq_quiesce_queue.
243  */
244 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q)
245 {
246         blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
247
248         /* dispatch requests which are inserted during quiescing */
249         blk_mq_run_hw_queues(q, true);
250 }
251 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unquiesce_queue);
252
253 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
254 {
255         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
256         unsigned int i;
257
258         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
259                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
260                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
261 }
262
263 /*
264  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
265  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
266  */
267 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
268 {
269         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS)) || rq->q->elevator;
270 }
271
272 static struct request *blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_alloc_data *data,
273                 unsigned int tag, unsigned int op, u64 alloc_time_ns)
274 {
275         struct blk_mq_tags *tags = blk_mq_tags_from_data(data);
276         struct request *rq = tags->static_rqs[tag];
277         req_flags_t rq_flags = 0;
278
279         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_INTERNAL) {
280                 rq->tag = -1;
281                 rq->internal_tag = tag;
282         } else {
283                 if (data->hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED) {
284                         rq_flags = RQF_MQ_INFLIGHT;
285                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
286                 }
287                 rq->tag = tag;
288                 rq->internal_tag = -1;
289                 data->hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
290         }
291
292         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
293         rq->q = data->q;
294         rq->mq_ctx = data->ctx;
295         rq->mq_hctx = data->hctx;
296         rq->rq_flags = rq_flags;
297         rq->cmd_flags = op;
298         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT)
299                 rq->rq_flags |= RQF_PREEMPT;
300         if (blk_queue_io_stat(data->q))
301                 rq->rq_flags |= RQF_IO_STAT;
302         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
303         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
304         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
305         rq->rq_disk = NULL;
306         rq->part = NULL;
307 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
308         rq->alloc_time_ns = alloc_time_ns;
309 #endif
310         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
311                 rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
312         else
313                 rq->start_time_ns = 0;
314         rq->io_start_time_ns = 0;
315         rq->stats_sectors = 0;
316         rq->nr_phys_segments = 0;
317 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
318         rq->nr_integrity_segments = 0;
319 #endif
320         /* tag was already set */
321         WRITE_ONCE(rq->deadline, 0);
322
323         rq->timeout = 0;
324
325         rq->end_io = NULL;
326         rq->end_io_data = NULL;
327
328         data->ctx->rq_dispatched[op_is_sync(op)]++;
329         refcount_set(&rq->ref, 1);
330         return rq;
331 }
332
333 static struct request *blk_mq_get_request(struct request_queue *q,
334                                           struct bio *bio,
335                                           struct blk_mq_alloc_data *data)
336 {
337         struct elevator_queue *e = q->elevator;
338         struct request *rq;
339         unsigned int tag;
340         bool clear_ctx_on_error = false;
341         u64 alloc_time_ns = 0;
342
343         blk_queue_enter_live(q);
344
345         /* alloc_time includes depth and tag waits */
346         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
347                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
348
349         data->q = q;
350         if (likely(!data->ctx)) {
351                 data->ctx = blk_mq_get_ctx(q);
352                 clear_ctx_on_error = true;
353         }
354         if (likely(!data->hctx))
355                 data->hctx = blk_mq_map_queue(q, data->cmd_flags,
356                                                 data->ctx);
357         if (data->cmd_flags & REQ_NOWAIT)
358                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_NOWAIT;
359
360         if (e) {
361                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_INTERNAL;
362
363                 /*
364                  * Flush requests are special and go directly to the
365                  * dispatch list. Don't include reserved tags in the
366                  * limiting, as it isn't useful.
367                  */
368                 if (!op_is_flush(data->cmd_flags) &&
369                     e->type->ops.limit_depth &&
370                     !(data->flags & BLK_MQ_REQ_RESERVED))
371                         e->type->ops.limit_depth(data->cmd_flags, data);
372         } else {
373                 blk_mq_tag_busy(data->hctx);
374         }
375
376         tag = blk_mq_get_tag(data);
377         if (tag == BLK_MQ_TAG_FAIL) {
378                 if (clear_ctx_on_error)
379                         data->ctx = NULL;
380                 blk_queue_exit(q);
381                 return NULL;
382         }
383
384         rq = blk_mq_rq_ctx_init(data, tag, data->cmd_flags, alloc_time_ns);
385         if (!op_is_flush(data->cmd_flags)) {
386                 rq->elv.icq = NULL;
387                 if (e && e->type->ops.prepare_request) {
388                         if (e->type->icq_cache)
389                                 blk_mq_sched_assign_ioc(rq);
390
391                         e->type->ops.prepare_request(rq, bio);
392                         rq->rq_flags |= RQF_ELVPRIV;
393                 }
394         }
395         data->hctx->queued++;
396         return rq;
397 }
398
399 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
400                 blk_mq_req_flags_t flags)
401 {
402         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
403         struct request *rq;
404         int ret;
405
406         ret = blk_queue_enter(q, flags);
407         if (ret)
408                 return ERR_PTR(ret);
409
410         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
411         blk_queue_exit(q);
412
413         if (!rq)
414                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
415
416         rq->__data_len = 0;
417         rq->__sector = (sector_t) -1;
418         rq->bio = rq->biotail = NULL;
419         return rq;
420 }
421 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
422
423 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
424         unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags, unsigned int hctx_idx)
425 {
426         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
427         struct request *rq;
428         unsigned int cpu;
429         int ret;
430
431         /*
432          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
433          * different hardware context.  No need to complicate the low level
434          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
435          * a specific queue.
436          */
437         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
438                 return ERR_PTR(-EINVAL);
439
440         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
441                 return ERR_PTR(-EIO);
442
443         ret = blk_queue_enter(q, flags);
444         if (ret)
445                 return ERR_PTR(ret);
446
447         /*
448          * Check if the hardware context is actually mapped to anything.
449          * If not tell the caller that it should skip this queue.
450          */
451         alloc_data.hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
452         if (!blk_mq_hw_queue_mapped(alloc_data.hctx)) {
453                 blk_queue_exit(q);
454                 return ERR_PTR(-EXDEV);
455         }
456         cpu = cpumask_first_and(alloc_data.hctx->cpumask, cpu_online_mask);
457         alloc_data.ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
458
459         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
460         blk_queue_exit(q);
461
462         if (!rq)
463                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
464
465         return rq;
466 }
467 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
468
469 static void __blk_mq_free_request(struct request *rq)
470 {
471         struct request_queue *q = rq->q;
472         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
473         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
474         const int sched_tag = rq->internal_tag;
475
476         blk_pm_mark_last_busy(rq);
477         rq->mq_hctx = NULL;
478         if (rq->tag != -1)
479                 blk_mq_put_tag(hctx->tags, ctx, rq->tag);
480         if (sched_tag != -1)
481                 blk_mq_put_tag(hctx->sched_tags, ctx, sched_tag);
482         blk_mq_sched_restart(hctx);
483         blk_queue_exit(q);
484 }
485
486 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
487 {
488         struct request_queue *q = rq->q;
489         struct elevator_queue *e = q->elevator;
490         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
491         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
492
493         if (rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) {
494                 if (e && e->type->ops.finish_request)
495                         e->type->ops.finish_request(rq);
496                 if (rq->elv.icq) {
497                         put_io_context(rq->elv.icq->ioc);
498                         rq->elv.icq = NULL;
499                 }
500         }
501
502         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
503         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_INFLIGHT)
504                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
505
506         if (unlikely(laptop_mode && !blk_rq_is_passthrough(rq)))
507                 laptop_io_completion(q->backing_dev_info);
508
509         rq_qos_done(q, rq);
510
511         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
512         if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
513                 __blk_mq_free_request(rq);
514 }
515 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
516
517 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
518 {
519         u64 now = 0;
520
521         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
522                 now = ktime_get_ns();
523
524         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
525                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
526                 blk_stat_add(rq, now);
527         }
528
529         if (rq->internal_tag != -1)
530                 blk_mq_sched_completed_request(rq, now);
531
532         blk_account_io_done(rq, now);
533
534         if (rq->end_io) {
535                 rq_qos_done(rq->q, rq);
536                 rq->end_io(rq, error);
537         } else {
538                 blk_mq_free_request(rq);
539         }
540 }
541 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
542
543 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
544 {
545         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
546                 BUG();
547         __blk_mq_end_request(rq, error);
548 }
549 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
550
551 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
552 {
553         struct request *rq = data;
554         struct request_queue *q = rq->q;
555
556         q->mq_ops->complete(rq);
557 }
558
559 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
560 {
561         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
562         struct request_queue *q = rq->q;
563         bool shared = false;
564         int cpu;
565
566         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
567         /*
568          * Most of single queue controllers, there is only one irq vector
569          * for handling IO completion, and the only irq's affinity is set
570          * as all possible CPUs. On most of ARCHs, this affinity means the
571          * irq is handled on one specific CPU.
572          *
573          * So complete IO reqeust in softirq context in case of single queue
574          * for not degrading IO performance by irqsoff latency.
575          */
576         if (q->nr_hw_queues == 1) {
577                 __blk_complete_request(rq);
578                 return;
579         }
580
581         /*
582          * For a polled request, always complete locallly, it's pointless
583          * to redirect the completion.
584          */
585         if ((rq->cmd_flags & REQ_HIPRI) ||
586             !test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &q->queue_flags)) {
587                 q->mq_ops->complete(rq);
588                 return;
589         }
590
591         cpu = get_cpu();
592         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &q->queue_flags))
593                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
594
595         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
596                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
597                 rq->csd.info = rq;
598                 rq->csd.flags = 0;
599                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
600         } else {
601                 q->mq_ops->complete(rq);
602         }
603         put_cpu();
604 }
605
606 static void hctx_unlock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int srcu_idx)
607         __releases(hctx->srcu)
608 {
609         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING))
610                 rcu_read_unlock();
611         else
612                 srcu_read_unlock(hctx->srcu, srcu_idx);
613 }
614
615 static void hctx_lock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int *srcu_idx)
616         __acquires(hctx->srcu)
617 {
618         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
619                 /* shut up gcc false positive */
620                 *srcu_idx = 0;
621                 rcu_read_lock();
622         } else
623                 *srcu_idx = srcu_read_lock(hctx->srcu);
624 }
625
626 /**
627  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
628  * @rq:         the request being processed
629  *
630  * Description:
631  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
632  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
633  **/
634 bool blk_mq_complete_request(struct request *rq)
635 {
636         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
637                 return false;
638         __blk_mq_complete_request(rq);
639         return true;
640 }
641 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
642
643 /**
644  * blk_mq_start_request - Start processing a request
645  * @rq: Pointer to request to be started
646  *
647  * Function used by device drivers to notify the block layer that a request
648  * is going to be processed now, so blk layer can do proper initializations
649  * such as starting the timeout timer.
650  */
651 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
652 {
653         struct request_queue *q = rq->q;
654
655         trace_block_rq_issue(q, rq);
656
657         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
658                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
659                 rq->stats_sectors = blk_rq_sectors(rq);
660                 rq->rq_flags |= RQF_STATS;
661                 rq_qos_issue(q, rq);
662         }
663
664         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
665
666         blk_add_timer(rq);
667         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
668
669 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
670         if (blk_integrity_rq(rq) && req_op(rq) == REQ_OP_WRITE)
671                 q->integrity.profile->prepare_fn(rq);
672 #endif
673 }
674 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
675
676 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
677 {
678         struct request_queue *q = rq->q;
679
680         blk_mq_put_driver_tag(rq);
681
682         trace_block_rq_requeue(q, rq);
683         rq_qos_requeue(q, rq);
684
685         if (blk_mq_request_started(rq)) {
686                 WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
687                 rq->rq_flags &= ~RQF_TIMED_OUT;
688         }
689 }
690
691 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list)
692 {
693         __blk_mq_requeue_request(rq);
694
695         /* this request will be re-inserted to io scheduler queue */
696         blk_mq_sched_requeue_request(rq);
697
698         BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
699         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true, kick_requeue_list);
700 }
701 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
702
703 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
704 {
705         struct request_queue *q =
706                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
707         LIST_HEAD(rq_list);
708         struct request *rq, *next;
709
710         spin_lock_irq(&q->requeue_lock);
711         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
712         spin_unlock_irq(&q->requeue_lock);
713
714         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
715                 if (!(rq->rq_flags & (RQF_SOFTBARRIER | RQF_DONTPREP)))
716                         continue;
717
718                 rq->rq_flags &= ~RQF_SOFTBARRIER;
719                 list_del_init(&rq->queuelist);
720                 /*
721                  * If RQF_DONTPREP, rq has contained some driver specific
722                  * data, so insert it to hctx dispatch list to avoid any
723                  * merge.
724                  */
725                 if (rq->rq_flags & RQF_DONTPREP)
726                         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, false);
727                 else
728                         blk_mq_sched_insert_request(rq, true, false, false);
729         }
730
731         while (!list_empty(&rq_list)) {
732                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
733                 list_del_init(&rq->queuelist);
734                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, false, false);
735         }
736
737         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
738 }
739
740 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head,
741                                 bool kick_requeue_list)
742 {
743         struct request_queue *q = rq->q;
744         unsigned long flags;
745
746         /*
747          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
748          * request head insertion from the workqueue.
749          */
750         BUG_ON(rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER);
751
752         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
753         if (at_head) {
754                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
755                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
756         } else {
757                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
758         }
759         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
760
761         if (kick_requeue_list)
762                 blk_mq_kick_requeue_list(q);
763 }
764
765 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
766 {
767         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work, 0);
768 }
769 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
770
771 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
772                                     unsigned long msecs)
773 {
774         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work,
775                                     msecs_to_jiffies(msecs));
776 }
777 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
778
779 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
780 {
781         if (tag < tags->nr_tags) {
782                 prefetch(tags->rqs[tag]);
783                 return tags->rqs[tag];
784         }
785
786         return NULL;
787 }
788 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
789
790 static bool blk_mq_rq_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
791                                void *priv, bool reserved)
792 {
793         /*
794          * If we find a request that is inflight and the queue matches,
795          * we know the queue is busy. Return false to stop the iteration.
796          */
797         if (rq->state == MQ_RQ_IN_FLIGHT && rq->q == hctx->queue) {
798                 bool *busy = priv;
799
800                 *busy = true;
801                 return false;
802         }
803
804         return true;
805 }
806
807 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q)
808 {
809         bool busy = false;
810
811         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_rq_inflight, &busy);
812         return busy;
813 }
814 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_queue_inflight);
815
816 static void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
817 {
818         req->rq_flags |= RQF_TIMED_OUT;
819         if (req->q->mq_ops->timeout) {
820                 enum blk_eh_timer_return ret;
821
822                 ret = req->q->mq_ops->timeout(req, reserved);
823                 if (ret == BLK_EH_DONE)
824                         return;
825                 WARN_ON_ONCE(ret != BLK_EH_RESET_TIMER);
826         }
827
828         blk_add_timer(req);
829 }
830
831 static bool blk_mq_req_expired(struct request *rq, unsigned long *next)
832 {
833         unsigned long deadline;
834
835         if (blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IN_FLIGHT)
836                 return false;
837         if (rq->rq_flags & RQF_TIMED_OUT)
838                 return false;
839
840         deadline = READ_ONCE(rq->deadline);
841         if (time_after_eq(jiffies, deadline))
842                 return true;
843
844         if (*next == 0)
845                 *next = deadline;
846         else if (time_after(*next, deadline))
847                 *next = deadline;
848         return false;
849 }
850
851 static bool blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
852                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
853 {
854         unsigned long *next = priv;
855
856         /*
857          * Just do a quick check if it is expired before locking the request in
858          * so we're not unnecessarilly synchronizing across CPUs.
859          */
860         if (!blk_mq_req_expired(rq, next))
861                 return true;
862
863         /*
864          * We have reason to believe the request may be expired. Take a
865          * reference on the request to lock this request lifetime into its
866          * currently allocated context to prevent it from being reallocated in
867          * the event the completion by-passes this timeout handler.
868          *
869          * If the reference was already released, then the driver beat the
870          * timeout handler to posting a natural completion.
871          */
872         if (!refcount_inc_not_zero(&rq->ref))
873                 return true;
874
875         /*
876          * The request is now locked and cannot be reallocated underneath the
877          * timeout handler's processing. Re-verify this exact request is truly
878          * expired; if it is not expired, then the request was completed and
879          * reallocated as a new request.
880          */
881         if (blk_mq_req_expired(rq, next))
882                 blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
883
884         if (is_flush_rq(rq, hctx))
885                 rq->end_io(rq, 0);
886         else if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
887                 __blk_mq_free_request(rq);
888
889         return true;
890 }
891
892 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
893 {
894         struct request_queue *q =
895                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
896         unsigned long next = 0;
897         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
898         int i;
899
900         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
901          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
902          * completion, since the timeout code would not be able to
903          * acquire the queue reference here.
904          *
905          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
906          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
907          * obtain a reference even in the short window between the queue
908          * starting to freeze, by dropping the first reference in
909          * blk_freeze_queue_start, and the moment the last request is
910          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
911          * zero.
912          */
913         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
914                 return;
915
916         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &next);
917
918         if (next != 0) {
919                 mod_timer(&q->timeout, next);
920         } else {
921                 /*
922                  * Request timeouts are handled as a forward rolling timer. If
923                  * we end up here it means that no requests are pending and
924                  * also that no request has been pending for a while. Mark
925                  * each hctx as idle.
926                  */
927                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
928                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
929                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
930                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
931                 }
932         }
933         blk_queue_exit(q);
934 }
935
936 struct flush_busy_ctx_data {
937         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
938         struct list_head *list;
939 };
940
941 static bool flush_busy_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr, void *data)
942 {
943         struct flush_busy_ctx_data *flush_data = data;
944         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = flush_data->hctx;
945         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
946         enum hctx_type type = hctx->type;
947
948         spin_lock(&ctx->lock);
949         list_splice_tail_init(&ctx->rq_lists[type], flush_data->list);
950         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
951         spin_unlock(&ctx->lock);
952         return true;
953 }
954
955 /*
956  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
957  * to the for-dispatch
958  */
959 void blk_mq_flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
960 {
961         struct flush_busy_ctx_data data = {
962                 .hctx = hctx,
963                 .list = list,
964         };
965
966         sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, flush_busy_ctx, &data);
967 }
968 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_flush_busy_ctxs);
969
970 struct dispatch_rq_data {
971         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
972         struct request *rq;
973 };
974
975 static bool dispatch_rq_from_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr,
976                 void *data)
977 {
978         struct dispatch_rq_data *dispatch_data = data;
979         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = dispatch_data->hctx;
980         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
981         enum hctx_type type = hctx->type;
982
983         spin_lock(&ctx->lock);
984         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
985                 dispatch_data->rq = list_entry_rq(ctx->rq_lists[type].next);
986                 list_del_init(&dispatch_data->rq->queuelist);
987                 if (list_empty(&ctx->rq_lists[type]))
988                         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
989         }
990         spin_unlock(&ctx->lock);
991
992         return !dispatch_data->rq;
993 }
994
995 struct request *blk_mq_dequeue_from_ctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
996                                         struct blk_mq_ctx *start)
997 {
998         unsigned off = start ? start->index_hw[hctx->type] : 0;
999         struct dispatch_rq_data data = {
1000                 .hctx = hctx,
1001                 .rq   = NULL,
1002         };
1003
1004         __sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, off,
1005                                dispatch_rq_from_ctx, &data);
1006
1007         return data.rq;
1008 }
1009
1010 static inline unsigned int queued_to_index(unsigned int queued)
1011 {
1012         if (!queued)
1013                 return 0;
1014
1015         return min(BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1, ilog2(queued) + 1);
1016 }
1017
1018 bool blk_mq_get_driver_tag(struct request *rq)
1019 {
1020         struct blk_mq_alloc_data data = {
1021                 .q = rq->q,
1022                 .hctx = rq->mq_hctx,
1023                 .flags = BLK_MQ_REQ_NOWAIT,
1024                 .cmd_flags = rq->cmd_flags,
1025         };
1026         bool shared;
1027
1028         if (rq->tag != -1)
1029                 return true;
1030
1031         if (blk_mq_tag_is_reserved(data.hctx->sched_tags, rq->internal_tag))
1032                 data.flags |= BLK_MQ_REQ_RESERVED;
1033
1034         shared = blk_mq_tag_busy(data.hctx);
1035         rq->tag = blk_mq_get_tag(&data);
1036         if (rq->tag >= 0) {
1037                 if (shared) {
1038                         rq->rq_flags |= RQF_MQ_INFLIGHT;
1039                         atomic_inc(&data.hctx->nr_active);
1040                 }
1041                 data.hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
1042         }
1043
1044         return rq->tag != -1;
1045 }
1046
1047 static int blk_mq_dispatch_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
1048                                 int flags, void *key)
1049 {
1050         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1051
1052         hctx = container_of(wait, struct blk_mq_hw_ctx, dispatch_wait);
1053
1054         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1055         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1056                 struct sbitmap_queue *sbq;
1057
1058                 list_del_init(&wait->entry);
1059                 sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1060                 atomic_dec(&sbq->ws_active);
1061         }
1062         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1063
1064         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1065         return 1;
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Mark us waiting for a tag. For shared tags, this involves hooking us into
1070  * the tag wakeups. For non-shared tags, we can simply mark us needing a
1071  * restart. For both cases, take care to check the condition again after
1072  * marking us as waiting.
1073  */
1074 static bool blk_mq_mark_tag_wait(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1075                                  struct request *rq)
1076 {
1077         struct sbitmap_queue *sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1078         struct wait_queue_head *wq;
1079         wait_queue_entry_t *wait;
1080         bool ret;
1081
1082         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1083                 blk_mq_sched_mark_restart_hctx(hctx);
1084
1085                 /*
1086                  * It's possible that a tag was freed in the window between the
1087                  * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1088                  * queue.
1089                  *
1090                  * Don't clear RESTART here, someone else could have set it.
1091                  * At most this will cost an extra queue run.
1092                  */
1093                 return blk_mq_get_driver_tag(rq);
1094         }
1095
1096         wait = &hctx->dispatch_wait;
1097         if (!list_empty_careful(&wait->entry))
1098                 return false;
1099
1100         wq = &bt_wait_ptr(sbq, hctx)->wait;
1101
1102         spin_lock_irq(&wq->lock);
1103         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1104         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1105                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1106                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1107                 return false;
1108         }
1109
1110         atomic_inc(&sbq->ws_active);
1111         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1112         __add_wait_queue(wq, wait);
1113
1114         /*
1115          * It's possible that a tag was freed in the window between the
1116          * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1117          * queue.
1118          */
1119         ret = blk_mq_get_driver_tag(rq);
1120         if (!ret) {
1121                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1122                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1123                 return false;
1124         }
1125
1126         /*
1127          * We got a tag, remove ourselves from the wait queue to ensure
1128          * someone else gets the wakeup.
1129          */
1130         list_del_init(&wait->entry);
1131         atomic_dec(&sbq->ws_active);
1132         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1133         spin_unlock_irq(&wq->lock);
1134
1135         return true;
1136 }
1137
1138 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT  8
1139 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR  4
1140 /*
1141  * Update dispatch busy with the Exponential Weighted Moving Average(EWMA):
1142  * - EWMA is one simple way to compute running average value
1143  * - weight(7/8 and 1/8) is applied so that it can decrease exponentially
1144  * - take 4 as factor for avoiding to get too small(0) result, and this
1145  *   factor doesn't matter because EWMA decreases exponentially
1146  */
1147 static void blk_mq_update_dispatch_busy(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool busy)
1148 {
1149         unsigned int ewma;
1150
1151         if (hctx->queue->elevator)
1152                 return;
1153
1154         ewma = hctx->dispatch_busy;
1155
1156         if (!ewma && !busy)
1157                 return;
1158
1159         ewma *= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT - 1;
1160         if (busy)
1161                 ewma += 1 << BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR;
1162         ewma /= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT;
1163
1164         hctx->dispatch_busy = ewma;
1165 }
1166
1167 #define BLK_MQ_RESOURCE_DELAY   3               /* ms units */
1168
1169 static void blk_mq_handle_dev_resource(struct request *rq,
1170                                        struct list_head *list)
1171 {
1172         struct request *next =
1173                 list_first_entry_or_null(list, struct request, queuelist);
1174
1175         /*
1176          * If an I/O scheduler has been configured and we got a driver tag for
1177          * the next request already, free it.
1178          */
1179         if (next)
1180                 blk_mq_put_driver_tag(next);
1181
1182         list_add(&rq->queuelist, list);
1183         __blk_mq_requeue_request(rq);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Returns true if we did some work AND can potentially do more.
1188  */
1189 bool blk_mq_dispatch_rq_list(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1190                              bool got_budget)
1191 {
1192         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1193         struct request *rq, *nxt;
1194         bool no_tag = false;
1195         int errors, queued;
1196         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
1197         bool no_budget_avail = false;
1198
1199         if (list_empty(list))
1200                 return false;
1201
1202         WARN_ON(!list_is_singular(list) && got_budget);
1203
1204         /*
1205          * Now process all the entries, sending them to the driver.
1206          */
1207         errors = queued = 0;
1208         do {
1209                 struct blk_mq_queue_data bd;
1210
1211                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1212
1213                 hctx = rq->mq_hctx;
1214                 if (!got_budget && !blk_mq_get_dispatch_budget(hctx)) {
1215                         blk_mq_put_driver_tag(rq);
1216                         no_budget_avail = true;
1217                         break;
1218                 }
1219
1220                 if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1221                         /*
1222                          * The initial allocation attempt failed, so we need to
1223                          * rerun the hardware queue when a tag is freed. The
1224                          * waitqueue takes care of that. If the queue is run
1225                          * before we add this entry back on the dispatch list,
1226                          * we'll re-run it below.
1227                          */
1228                         if (!blk_mq_mark_tag_wait(hctx, rq)) {
1229                                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1230                                 /*
1231                                  * For non-shared tags, the RESTART check
1232                                  * will suffice.
1233                                  */
1234                                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1235                                         no_tag = true;
1236                                 break;
1237                         }
1238                 }
1239
1240                 list_del_init(&rq->queuelist);
1241
1242                 bd.rq = rq;
1243
1244                 /*
1245                  * Flag last if we have no more requests, or if we have more
1246                  * but can't assign a driver tag to it.
1247                  */
1248                 if (list_empty(list))
1249                         bd.last = true;
1250                 else {
1251                         nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1252                         bd.last = !blk_mq_get_driver_tag(nxt);
1253                 }
1254
1255                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1256                 if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1257                         blk_mq_handle_dev_resource(rq, list);
1258                         break;
1259                 }
1260
1261                 if (unlikely(ret != BLK_STS_OK)) {
1262                         errors++;
1263                         blk_mq_end_request(rq, BLK_STS_IOERR);
1264                         continue;
1265                 }
1266
1267                 queued++;
1268         } while (!list_empty(list));
1269
1270         hctx->dispatched[queued_to_index(queued)]++;
1271
1272         /*
1273          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
1274          * that is where we will continue on next queue run.
1275          */
1276         if (!list_empty(list)) {
1277                 bool needs_restart;
1278
1279                 /*
1280                  * If we didn't flush the entire list, we could have told
1281                  * the driver there was more coming, but that turned out to
1282                  * be a lie.
1283                  */
1284                 if (q->mq_ops->commit_rqs && queued)
1285                         q->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1286
1287                 spin_lock(&hctx->lock);
1288                 list_splice_tail_init(list, &hctx->dispatch);
1289                 spin_unlock(&hctx->lock);
1290
1291                 /*
1292                  * If SCHED_RESTART was set by the caller of this function and
1293                  * it is no longer set that means that it was cleared by another
1294                  * thread and hence that a queue rerun is needed.
1295                  *
1296                  * If 'no_tag' is set, that means that we failed getting
1297                  * a driver tag with an I/O scheduler attached. If our dispatch
1298                  * waitqueue is no longer active, ensure that we run the queue
1299                  * AFTER adding our entries back to the list.
1300                  *
1301                  * If no I/O scheduler has been configured it is possible that
1302                  * the hardware queue got stopped and restarted before requests
1303                  * were pushed back onto the dispatch list. Rerun the queue to
1304                  * avoid starvation. Notes:
1305                  * - blk_mq_run_hw_queue() checks whether or not a queue has
1306                  *   been stopped before rerunning a queue.
1307                  * - Some but not all block drivers stop a queue before
1308                  *   returning BLK_STS_RESOURCE. Two exceptions are scsi-mq
1309                  *   and dm-rq.
1310                  *
1311                  * If driver returns BLK_STS_RESOURCE and SCHED_RESTART
1312                  * bit is set, run queue after a delay to avoid IO stalls
1313                  * that could otherwise occur if the queue is idle.  We'll do
1314                  * similar if we couldn't get budget and SCHED_RESTART is set.
1315                  */
1316                 needs_restart = blk_mq_sched_needs_restart(hctx);
1317                 if (!needs_restart ||
1318                     (no_tag && list_empty_careful(&hctx->dispatch_wait.entry)))
1319                         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1320                 else if (needs_restart && (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1321                                            no_budget_avail))
1322                         blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, BLK_MQ_RESOURCE_DELAY);
1323
1324                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1325                 return false;
1326         } else
1327                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1328
1329         /*
1330          * If the host/device is unable to accept more work, inform the
1331          * caller of that.
1332          */
1333         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1334                 return false;
1335
1336         return (queued + errors) != 0;
1337 }
1338
1339 /**
1340  * __blk_mq_run_hw_queue - Run a hardware queue.
1341  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1342  *
1343  * Send pending requests to the hardware.
1344  */
1345 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1346 {
1347         int srcu_idx;
1348
1349         /*
1350          * We should be running this queue from one of the CPUs that
1351          * are mapped to it.
1352          *
1353          * There are at least two related races now between setting
1354          * hctx->next_cpu from blk_mq_hctx_next_cpu() and running
1355          * __blk_mq_run_hw_queue():
1356          *
1357          * - hctx->next_cpu is found offline in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1358          *   but later it becomes online, then this warning is harmless
1359          *   at all
1360          *
1361          * - hctx->next_cpu is found online in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1362          *   but later it becomes offline, then the warning can't be
1363          *   triggered, and we depend on blk-mq timeout handler to
1364          *   handle dispatched requests to this hctx
1365          */
1366         if (!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
1367                 cpu_online(hctx->next_cpu)) {
1368                 printk(KERN_WARNING "run queue from wrong CPU %d, hctx %s\n",
1369                         raw_smp_processor_id(),
1370                         cpumask_empty(hctx->cpumask) ? "inactive": "active");
1371                 dump_stack();
1372         }
1373
1374         /*
1375          * We can't run the queue inline with ints disabled. Ensure that
1376          * we catch bad users of this early.
1377          */
1378         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
1379
1380         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1381
1382         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1383         blk_mq_sched_dispatch_requests(hctx);
1384         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1385 }
1386
1387 static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1388 {
1389         int cpu = cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask);
1390
1391         if (cpu >= nr_cpu_ids)
1392                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1393         return cpu;
1394 }
1395
1396 /*
1397  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
1398  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
1399  * For now we just round-robin here, switching for every
1400  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
1401  */
1402 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1403 {
1404         bool tried = false;
1405         int next_cpu = hctx->next_cpu;
1406
1407         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
1408                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1409
1410         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
1411 select_cpu:
1412                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, hctx->cpumask,
1413                                 cpu_online_mask);
1414                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
1415                         next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
1416                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1417         }
1418
1419         /*
1420          * Do unbound schedule if we can't find a online CPU for this hctx,
1421          * and it should only happen in the path of handling CPU DEAD.
1422          */
1423         if (!cpu_online(next_cpu)) {
1424                 if (!tried) {
1425                         tried = true;
1426                         goto select_cpu;
1427                 }
1428
1429                 /*
1430                  * Make sure to re-select CPU next time once after CPUs
1431                  * in hctx->cpumask become online again.
1432                  */
1433                 hctx->next_cpu = next_cpu;
1434                 hctx->next_cpu_batch = 1;
1435                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1436         }
1437
1438         hctx->next_cpu = next_cpu;
1439         return next_cpu;
1440 }
1441
1442 /**
1443  * __blk_mq_delay_run_hw_queue - Run (or schedule to run) a hardware queue.
1444  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1445  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1446  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1447  *
1448  * If !@async, try to run the queue now. Else, run the queue asynchronously and
1449  * with a delay of @msecs.
1450  */
1451 static void __blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async,
1452                                         unsigned long msecs)
1453 {
1454         if (unlikely(blk_mq_hctx_stopped(hctx)))
1455                 return;
1456
1457         if (!async && !(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
1458                 int cpu = get_cpu();
1459                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
1460                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1461                         put_cpu();
1462                         return;
1463                 }
1464
1465                 put_cpu();
1466         }
1467
1468         kblockd_mod_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work,
1469                                     msecs_to_jiffies(msecs));
1470 }
1471
1472 /**
1473  * blk_mq_delay_run_hw_queue - Run a hardware queue asynchronously.
1474  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1475  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1476  *
1477  * Run a hardware queue asynchronously with a delay of @msecs.
1478  */
1479 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1480 {
1481         __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, true, msecs);
1482 }
1483 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queue);
1484
1485 /**
1486  * blk_mq_run_hw_queue - Start to run a hardware queue.
1487  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1488  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1489  *
1490  * Check if the request queue is not in a quiesced state and if there are
1491  * pending requests to be sent. If this is true, run the queue to send requests
1492  * to hardware.
1493  */
1494 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1495 {
1496         int srcu_idx;
1497         bool need_run;
1498
1499         /*
1500          * When queue is quiesced, we may be switching io scheduler, or
1501          * updating nr_hw_queues, or other things, and we can't run queue
1502          * any more, even __blk_mq_hctx_has_pending() can't be called safely.
1503          *
1504          * And queue will be rerun in blk_mq_unquiesce_queue() if it is
1505          * quiesced.
1506          */
1507         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1508         need_run = !blk_queue_quiesced(hctx->queue) &&
1509                 blk_mq_hctx_has_pending(hctx);
1510         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1511
1512         if (need_run)
1513                 __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, async, 0);
1514 }
1515 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queue);
1516
1517 /**
1518  * blk_mq_run_hw_queue - Run all hardware queues in a request queue.
1519  * @q: Pointer to the request queue to run.
1520  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1521  */
1522 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1523 {
1524         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1525         int i;
1526
1527         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1528                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1529                         continue;
1530
1531                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1532         }
1533 }
1534 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
1535
1536 /**
1537  * blk_mq_delay_run_hw_queues - Run all hardware queues asynchronously.
1538  * @q: Pointer to the request queue to run.
1539  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queues.
1540  */
1541 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs)
1542 {
1543         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1544         int i;
1545
1546         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1547                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1548                         continue;
1549
1550                 blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, msecs);
1551         }
1552 }
1553 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queues);
1554
1555 /**
1556  * blk_mq_queue_stopped() - check whether one or more hctxs have been stopped
1557  * @q: request queue.
1558  *
1559  * The caller is responsible for serializing this function against
1560  * blk_mq_{start,stop}_hw_queue().
1561  */
1562 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q)
1563 {
1564         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1565         int i;
1566
1567         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1568                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1569                         return true;
1570
1571         return false;
1572 }
1573 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_queue_stopped);
1574
1575 /*
1576  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1577  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1578  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1579  *
1580  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1581  * after blk_mq_stop_hw_queue() returns. Please use
1582  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1583  */
1584 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1585 {
1586         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
1587
1588         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1589 }
1590 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
1591
1592 /*
1593  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1594  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1595  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1596  *
1597  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1598  * after blk_mq_stop_hw_queues() returns. Please use
1599  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1600  */
1601 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
1602 {
1603         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1604         int i;
1605
1606         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1607                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
1608 }
1609 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
1610
1611 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1612 {
1613         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1614
1615         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
1618
1619 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
1620 {
1621         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1622         int i;
1623
1624         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1625                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1628
1629 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1630 {
1631         if (!blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1632                 return;
1633
1634         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1635         blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1636 }
1637 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_start_stopped_hw_queue);
1638
1639 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1640 {
1641         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1642         int i;
1643
1644         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1645                 blk_mq_start_stopped_hw_queue(hctx, async);
1646 }
1647 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1648
1649 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1650 {
1651         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1652
1653         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1654
1655         /*
1656          * If we are stopped, don't run the queue.
1657          */
1658         if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1659                 return;
1660
1661         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1662 }
1663
1664 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1665                                             struct request *rq,
1666                                             bool at_head)
1667 {
1668         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1669         enum hctx_type type = hctx->type;
1670
1671         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1672
1673         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1674
1675         if (at_head)
1676                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1677         else
1678                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1679 }
1680
1681 void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
1682                              bool at_head)
1683 {
1684         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1685
1686         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1687
1688         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1689         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1690 }
1691
1692 /**
1693  * blk_mq_request_bypass_insert - Insert a request at dispatch list.
1694  * @rq: Pointer to request to be inserted.
1695  * @run_queue: If we should run the hardware queue after inserting the request.
1696  *
1697  * Should only be used carefully, when the caller knows we want to
1698  * bypass a potential IO scheduler on the target device.
1699  */
1700 void blk_mq_request_bypass_insert(struct request *rq, bool at_head,
1701                                   bool run_queue)
1702 {
1703         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1704
1705         spin_lock(&hctx->lock);
1706         if (at_head)
1707                 list_add(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1708         else
1709                 list_add_tail(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1710         spin_unlock(&hctx->lock);
1711
1712         if (run_queue)
1713                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1714 }
1715
1716 void blk_mq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct blk_mq_ctx *ctx,
1717                             struct list_head *list)
1718
1719 {
1720         struct request *rq;
1721         enum hctx_type type = hctx->type;
1722
1723         /*
1724          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1725          * offline now
1726          */
1727         list_for_each_entry(rq, list, queuelist) {
1728                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1729                 trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1730         }
1731
1732         spin_lock(&ctx->lock);
1733         list_splice_tail_init(list, &ctx->rq_lists[type]);
1734         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1735         spin_unlock(&ctx->lock);
1736 }
1737
1738 static int plug_rq_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1739 {
1740         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1741         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1742
1743         if (rqa->mq_ctx != rqb->mq_ctx)
1744                 return rqa->mq_ctx > rqb->mq_ctx;
1745         if (rqa->mq_hctx != rqb->mq_hctx)
1746                 return rqa->mq_hctx > rqb->mq_hctx;
1747
1748         return blk_rq_pos(rqa) > blk_rq_pos(rqb);
1749 }
1750
1751 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1752 {
1753         LIST_HEAD(list);
1754
1755         if (list_empty(&plug->mq_list))
1756                 return;
1757         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1758
1759         if (plug->rq_count > 2 && plug->multiple_queues)
1760                 list_sort(NULL, &list, plug_rq_cmp);
1761
1762         plug->rq_count = 0;
1763
1764         do {
1765                 struct list_head rq_list;
1766                 struct request *rq, *head_rq = list_entry_rq(list.next);
1767                 struct list_head *pos = &head_rq->queuelist; /* skip first */
1768                 struct blk_mq_hw_ctx *this_hctx = head_rq->mq_hctx;
1769                 struct blk_mq_ctx *this_ctx = head_rq->mq_ctx;
1770                 unsigned int depth = 1;
1771
1772                 list_for_each_continue(pos, &list) {
1773                         rq = list_entry_rq(pos);
1774                         BUG_ON(!rq->q);
1775                         if (rq->mq_hctx != this_hctx || rq->mq_ctx != this_ctx)
1776                                 break;
1777                         depth++;
1778                 }
1779
1780                 list_cut_before(&rq_list, &list, pos);
1781                 trace_block_unplug(head_rq->q, depth, !from_schedule);
1782                 blk_mq_sched_insert_requests(this_hctx, this_ctx, &rq_list,
1783                                                 from_schedule);
1784         } while(!list_empty(&list));
1785 }
1786
1787 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio,
1788                 unsigned int nr_segs)
1789 {
1790         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
1791                 rq->cmd_flags |= REQ_FAILFAST_MASK;
1792
1793         rq->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1794         rq->write_hint = bio->bi_write_hint;
1795         blk_rq_bio_prep(rq, bio, nr_segs);
1796
1797         blk_account_io_start(rq, true);
1798 }
1799
1800 static blk_status_t __blk_mq_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1801                                             struct request *rq,
1802                                             blk_qc_t *cookie, bool last)
1803 {
1804         struct request_queue *q = rq->q;
1805         struct blk_mq_queue_data bd = {
1806                 .rq = rq,
1807                 .last = last,
1808         };
1809         blk_qc_t new_cookie;
1810         blk_status_t ret;
1811
1812         new_cookie = request_to_qc_t(hctx, rq);
1813
1814         /*
1815          * For OK queue, we are done. For error, caller may kill it.
1816          * Any other error (busy), just add it to our list as we
1817          * previously would have done.
1818          */
1819         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1820         switch (ret) {
1821         case BLK_STS_OK:
1822                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1823                 *cookie = new_cookie;
1824                 break;
1825         case BLK_STS_RESOURCE:
1826         case BLK_STS_DEV_RESOURCE:
1827                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1828                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1829                 break;
1830         default:
1831                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1832                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1833                 break;
1834         }
1835
1836         return ret;
1837 }
1838
1839 static blk_status_t __blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1840                                                 struct request *rq,
1841                                                 blk_qc_t *cookie,
1842                                                 bool bypass_insert, bool last)
1843 {
1844         struct request_queue *q = rq->q;
1845         bool run_queue = true;
1846
1847         /*
1848          * RCU or SRCU read lock is needed before checking quiesced flag.
1849          *
1850          * When queue is stopped or quiesced, ignore 'bypass_insert' from
1851          * blk_mq_request_issue_directly(), and return BLK_STS_OK to caller,
1852          * and avoid driver to try to dispatch again.
1853          */
1854         if (blk_mq_hctx_stopped(hctx) || blk_queue_quiesced(q)) {
1855                 run_queue = false;
1856                 bypass_insert = false;
1857                 goto insert;
1858         }
1859
1860         if (q->elevator && !bypass_insert)
1861                 goto insert;
1862
1863         if (!blk_mq_get_dispatch_budget(hctx))
1864                 goto insert;
1865
1866         if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1867                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1868                 goto insert;
1869         }
1870
1871         return __blk_mq_issue_directly(hctx, rq, cookie, last);
1872 insert:
1873         if (bypass_insert)
1874                 return BLK_STS_RESOURCE;
1875
1876         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, run_queue);
1877         return BLK_STS_OK;
1878 }
1879
1880 /**
1881  * blk_mq_try_issue_directly - Try to send a request directly to device driver.
1882  * @hctx: Pointer of the associated hardware queue.
1883  * @rq: Pointer to request to be sent.
1884  * @cookie: Request queue cookie.
1885  *
1886  * If the device has enough resources to accept a new request now, send the
1887  * request directly to device driver. Else, insert at hctx->dispatch queue, so
1888  * we can try send it another time in the future. Requests inserted at this
1889  * queue have higher priority.
1890  */
1891 static void blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1892                 struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1893 {
1894         blk_status_t ret;
1895         int srcu_idx;
1896
1897         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1898
1899         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1900
1901         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, cookie, false, true);
1902         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1903                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, true);
1904         else if (ret != BLK_STS_OK)
1905                 blk_mq_end_request(rq, ret);
1906
1907         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1908 }
1909
1910 blk_status_t blk_mq_request_issue_directly(struct request *rq, bool last)
1911 {
1912         blk_status_t ret;
1913         int srcu_idx;
1914         blk_qc_t unused_cookie;
1915         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1916
1917         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1918         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, &unused_cookie, true, last);
1919         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1920
1921         return ret;
1922 }
1923
1924 void blk_mq_try_issue_list_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1925                 struct list_head *list)
1926 {
1927         int queued = 0;
1928
1929         while (!list_empty(list)) {
1930                 blk_status_t ret;
1931                 struct request *rq = list_first_entry(list, struct request,
1932                                 queuelist);
1933
1934                 list_del_init(&rq->queuelist);
1935                 ret = blk_mq_request_issue_directly(rq, list_empty(list));
1936                 if (ret != BLK_STS_OK) {
1937                         if (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1938                                         ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1939                                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false,
1940                                                         list_empty(list));
1941                                 break;
1942                         }
1943                         blk_mq_end_request(rq, ret);
1944                 } else
1945                         queued++;
1946         }
1947
1948         /*
1949          * If we didn't flush the entire list, we could have told
1950          * the driver there was more coming, but that turned out to
1951          * be a lie.
1952          */
1953         if (!list_empty(list) && hctx->queue->mq_ops->commit_rqs && queued)
1954                 hctx->queue->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1955 }
1956
1957 static void blk_add_rq_to_plug(struct blk_plug *plug, struct request *rq)
1958 {
1959         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1960         plug->rq_count++;
1961         if (!plug->multiple_queues && !list_is_singular(&plug->mq_list)) {
1962                 struct request *tmp;
1963
1964                 tmp = list_first_entry(&plug->mq_list, struct request,
1965                                                 queuelist);
1966                 if (tmp->q != rq->q)
1967                         plug->multiple_queues = true;
1968         }
1969 }
1970
1971 /**
1972  * blk_mq_make_request - Create and send a request to block device.
1973  * @q: Request queue pointer.
1974  * @bio: Bio pointer.
1975  *
1976  * Builds up a request structure from @q and @bio and send to the device. The
1977  * request may not be queued directly to hardware if:
1978  * * This request can be merged with another one
1979  * * We want to place request at plug queue for possible future merging
1980  * * There is an IO scheduler active at this queue
1981  *
1982  * It will not queue the request if there is an error with the bio, or at the
1983  * request creation.
1984  *
1985  * Returns: Request queue cookie.
1986  */
1987 blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1988 {
1989         const int is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
1990         const int is_flush_fua = op_is_flush(bio->bi_opf);
1991         struct blk_mq_alloc_data data = { .flags = 0};
1992         struct request *rq;
1993         struct blk_plug *plug;
1994         struct request *same_queue_rq = NULL;
1995         unsigned int nr_segs;
1996         blk_qc_t cookie;
1997
1998         blk_queue_bounce(q, &bio);
1999         __blk_queue_split(q, &bio, &nr_segs);
2000
2001         if (!bio_integrity_prep(bio))
2002                 return BLK_QC_T_NONE;
2003
2004         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
2005             blk_attempt_plug_merge(q, bio, nr_segs, &same_queue_rq))
2006                 return BLK_QC_T_NONE;
2007
2008         if (blk_mq_sched_bio_merge(q, bio, nr_segs))
2009                 return BLK_QC_T_NONE;
2010
2011         rq_qos_throttle(q, bio);
2012
2013         data.cmd_flags = bio->bi_opf;
2014         rq = blk_mq_get_request(q, bio, &data);
2015         if (unlikely(!rq)) {
2016                 rq_qos_cleanup(q, bio);
2017                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT)
2018                         bio_wouldblock_error(bio);
2019                 return BLK_QC_T_NONE;
2020         }
2021
2022         trace_block_getrq(q, bio, bio->bi_opf);
2023
2024         rq_qos_track(q, rq, bio);
2025
2026         cookie = request_to_qc_t(data.hctx, rq);
2027
2028         blk_mq_bio_to_request(rq, bio, nr_segs);
2029
2030         plug = blk_mq_plug(q, bio);
2031         if (unlikely(is_flush_fua)) {
2032                 /* Bypass scheduler for flush requests */
2033                 blk_insert_flush(rq);
2034                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, true);
2035         } else if (plug && (q->nr_hw_queues == 1 || q->mq_ops->commit_rqs ||
2036                                 !blk_queue_nonrot(q))) {
2037                 /*
2038                  * Use plugging if we have a ->commit_rqs() hook as well, as
2039                  * we know the driver uses bd->last in a smart fashion.
2040                  *
2041                  * Use normal plugging if this disk is slow HDD, as sequential
2042                  * IO may benefit a lot from plug merging.
2043                  */
2044                 unsigned int request_count = plug->rq_count;
2045                 struct request *last = NULL;
2046
2047                 if (!request_count)
2048                         trace_block_plug(q);
2049                 else
2050                         last = list_entry_rq(plug->mq_list.prev);
2051
2052                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT || (last &&
2053                     blk_rq_bytes(last) >= BLK_PLUG_FLUSH_SIZE)) {
2054                         blk_flush_plug_list(plug, false);
2055                         trace_block_plug(q);
2056                 }
2057
2058                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2059         } else if (q->elevator) {
2060                 /* Insert the request at the IO scheduler queue */
2061                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2062         } else if (plug && !blk_queue_nomerges(q)) {
2063                 /*
2064                  * We do limited plugging. If the bio can be merged, do that.
2065                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
2066                  * issued. So the plug list will have one request at most
2067                  * The plug list might get flushed before this. If that happens,
2068                  * the plug list is empty, and same_queue_rq is invalid.
2069                  */
2070                 if (list_empty(&plug->mq_list))
2071                         same_queue_rq = NULL;
2072                 if (same_queue_rq) {
2073                         list_del_init(&same_queue_rq->queuelist);
2074                         plug->rq_count--;
2075                 }
2076                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2077                 trace_block_plug(q);
2078
2079                 if (same_queue_rq) {
2080                         data.hctx = same_queue_rq->mq_hctx;
2081                         trace_block_unplug(q, 1, true);
2082                         blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, same_queue_rq,
2083                                         &cookie);
2084                 }
2085         } else if ((q->nr_hw_queues > 1 && is_sync) ||
2086                         !data.hctx->dispatch_busy) {
2087                 /*
2088                  * There is no scheduler and we can try to send directly
2089                  * to the hardware.
2090                  */
2091                 blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, rq, &cookie);
2092         } else {
2093                 /* Default case. */
2094                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2095         }
2096
2097         return cookie;
2098 }
2099 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_make_request); /* only for request based dm */
2100
2101 void blk_mq_free_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2102                      unsigned int hctx_idx)
2103 {
2104         struct page *page;
2105
2106         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
2107                 int i;
2108
2109                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
2110                         struct request *rq = tags->static_rqs[i];
2111
2112                         if (!rq)
2113                                 continue;
2114                         set->ops->exit_request(set, rq, hctx_idx);
2115                         tags->static_rqs[i] = NULL;
2116                 }
2117         }
2118
2119         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
2120                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
2121                 list_del_init(&page->lru);
2122                 /*
2123                  * Remove kmemleak object previously allocated in
2124                  * blk_mq_alloc_rqs().
2125                  */
2126                 kmemleak_free(page_address(page));
2127                 __free_pages(page, page->private);
2128         }
2129 }
2130
2131 void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tags *tags)
2132 {
2133         kfree(tags->rqs);
2134         tags->rqs = NULL;
2135         kfree(tags->static_rqs);
2136         tags->static_rqs = NULL;
2137
2138         blk_mq_free_tags(tags);
2139 }
2140
2141 struct blk_mq_tags *blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
2142                                         unsigned int hctx_idx,
2143                                         unsigned int nr_tags,
2144                                         unsigned int reserved_tags)
2145 {
2146         struct blk_mq_tags *tags;
2147         int node;
2148
2149         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2150         if (node == NUMA_NO_NODE)
2151                 node = set->numa_node;
2152
2153         tags = blk_mq_init_tags(nr_tags, reserved_tags, node,
2154                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
2155         if (!tags)
2156                 return NULL;
2157
2158         tags->rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2159                                  GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2160                                  node);
2161         if (!tags->rqs) {
2162                 blk_mq_free_tags(tags);
2163                 return NULL;
2164         }
2165
2166         tags->static_rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2167                                         GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2168                                         node);
2169         if (!tags->static_rqs) {
2170                 kfree(tags->rqs);
2171                 blk_mq_free_tags(tags);
2172                 return NULL;
2173         }
2174
2175         return tags;
2176 }
2177
2178 static size_t order_to_size(unsigned int order)
2179 {
2180         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
2181 }
2182
2183 static int blk_mq_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2184                                unsigned int hctx_idx, int node)
2185 {
2186         int ret;
2187
2188         if (set->ops->init_request) {
2189                 ret = set->ops->init_request(set, rq, hctx_idx, node);
2190                 if (ret)
2191                         return ret;
2192         }
2193
2194         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
2195         return 0;
2196 }
2197
2198 int blk_mq_alloc_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2199                      unsigned int hctx_idx, unsigned int depth)
2200 {
2201         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
2202         size_t rq_size, left;
2203         int node;
2204
2205         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2206         if (node == NUMA_NO_NODE)
2207                 node = set->numa_node;
2208
2209         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
2210
2211         /*
2212          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
2213          * to the cacheline size
2214          */
2215         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
2216                                 cache_line_size());
2217         left = rq_size * depth;
2218
2219         for (i = 0; i < depth; ) {
2220                 int this_order = max_order;
2221                 struct page *page;
2222                 int to_do;
2223                 void *p;
2224
2225                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
2226                         this_order--;
2227
2228                 do {
2229                         page = alloc_pages_node(node,
2230                                 GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
2231                                 this_order);
2232                         if (page)
2233                                 break;
2234                         if (!this_order--)
2235                                 break;
2236                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
2237                                 break;
2238                 } while (1);
2239
2240                 if (!page)
2241                         goto fail;
2242
2243                 page->private = this_order;
2244                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
2245
2246                 p = page_address(page);
2247                 /*
2248                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
2249                  * to additional allocations like via ops->init_request().
2250                  */
2251                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_NOIO);
2252                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
2253                 to_do = min(entries_per_page, depth - i);
2254                 left -= to_do * rq_size;
2255                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
2256                         struct request *rq = p;
2257
2258                         tags->static_rqs[i] = rq;
2259                         if (blk_mq_init_request(set, rq, hctx_idx, node)) {
2260                                 tags->static_rqs[i] = NULL;
2261                                 goto fail;
2262                         }
2263
2264                         p += rq_size;
2265                         i++;
2266                 }
2267         }
2268         return 0;
2269
2270 fail:
2271         blk_mq_free_rqs(set, tags, hctx_idx);
2272         return -ENOMEM;
2273 }
2274
2275 /*
2276  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
2277  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
2278  * gets run.
2279  */
2280 static int blk_mq_hctx_notify_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2281 {
2282         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2283         struct blk_mq_ctx *ctx;
2284         LIST_HEAD(tmp);
2285         enum hctx_type type;
2286
2287         hctx = hlist_entry_safe(node, struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_dead);
2288         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
2289         type = hctx->type;
2290
2291         spin_lock(&ctx->lock);
2292         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
2293                 list_splice_init(&ctx->rq_lists[type], &tmp);
2294                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
2295         }
2296         spin_unlock(&ctx->lock);
2297
2298         if (list_empty(&tmp))
2299                 return 0;
2300
2301         spin_lock(&hctx->lock);
2302         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
2303         spin_unlock(&hctx->lock);
2304
2305         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
2306         return 0;
2307 }
2308
2309 static void blk_mq_remove_cpuhp(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2310 {
2311         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD,
2312                                             &hctx->cpuhp_dead);
2313 }
2314
2315 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
2316 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
2317                 struct blk_mq_tag_set *set,
2318                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
2319 {
2320         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
2321                 blk_mq_tag_idle(hctx);
2322
2323         if (set->ops->exit_request)
2324                 set->ops->exit_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx);
2325
2326         if (set->ops->exit_hctx)
2327                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2328
2329         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2330
2331         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2332         list_add(&hctx->hctx_list, &q->unused_hctx_list);
2333         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2334 }
2335
2336 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
2337                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
2338 {
2339         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2340         unsigned int i;
2341
2342         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2343                 if (i == nr_queue)
2344                         break;
2345                 blk_mq_debugfs_unregister_hctx(hctx);
2346                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
2347         }
2348 }
2349
2350 static int blk_mq_hw_ctx_size(struct blk_mq_tag_set *tag_set)
2351 {
2352         int hw_ctx_size = sizeof(struct blk_mq_hw_ctx);
2353
2354         BUILD_BUG_ON(ALIGN(offsetof(struct blk_mq_hw_ctx, srcu),
2355                            __alignof__(struct blk_mq_hw_ctx)) !=
2356                      sizeof(struct blk_mq_hw_ctx));
2357
2358         if (tag_set->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2359                 hw_ctx_size += sizeof(struct srcu_struct);
2360
2361         return hw_ctx_size;
2362 }
2363
2364 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
2365                 struct blk_mq_tag_set *set,
2366                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
2367 {
2368         hctx->queue_num = hctx_idx;
2369
2370         cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, &hctx->cpuhp_dead);
2371
2372         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
2373
2374         if (set->ops->init_hctx &&
2375             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
2376                 goto unregister_cpu_notifier;
2377
2378         if (blk_mq_init_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
2379                                 hctx->numa_node))
2380                 goto exit_hctx;
2381         return 0;
2382
2383  exit_hctx:
2384         if (set->ops->exit_hctx)
2385                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2386  unregister_cpu_notifier:
2387         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2388         return -1;
2389 }
2390
2391 static struct blk_mq_hw_ctx *
2392 blk_mq_alloc_hctx(struct request_queue *q, struct blk_mq_tag_set *set,
2393                 int node)
2394 {
2395         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2396         gfp_t gfp = GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY;
2397
2398         hctx = kzalloc_node(blk_mq_hw_ctx_size(set), gfp, node);
2399         if (!hctx)
2400                 goto fail_alloc_hctx;
2401
2402         if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctx->cpumask, gfp, node))
2403                 goto free_hctx;
2404
2405         atomic_set(&hctx->nr_active, 0);
2406         if (node == NUMA_NO_NODE)
2407                 node = set->numa_node;
2408         hctx->numa_node = node;
2409
2410         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
2411         spin_lock_init(&hctx->lock);
2412         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
2413         hctx->queue = q;
2414         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2415
2416         INIT_LIST_HEAD(&hctx->hctx_list);
2417
2418         /*
2419          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
2420          * runtime
2421          */
2422         hctx->ctxs = kmalloc_array_node(nr_cpu_ids, sizeof(void *),
2423                         gfp, node);
2424         if (!hctx->ctxs)
2425                 goto free_cpumask;
2426
2427         if (sbitmap_init_node(&hctx->ctx_map, nr_cpu_ids, ilog2(8),
2428                                 gfp, node))
2429                 goto free_ctxs;
2430         hctx->nr_ctx = 0;
2431
2432         spin_lock_init(&hctx->dispatch_wait_lock);
2433         init_waitqueue_func_entry(&hctx->dispatch_wait, blk_mq_dispatch_wake);
2434         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch_wait.entry);
2435
2436         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(hctx->numa_node, set->cmd_size, gfp);
2437         if (!hctx->fq)
2438                 goto free_bitmap;
2439
2440         if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2441                 init_srcu_struct(hctx->srcu);
2442         blk_mq_hctx_kobj_init(hctx);
2443
2444         return hctx;
2445
2446  free_bitmap:
2447         sbitmap_free(&hctx->ctx_map);
2448  free_ctxs:
2449         kfree(hctx->ctxs);
2450  free_cpumask:
2451         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2452  free_hctx:
2453         kfree(hctx);
2454  fail_alloc_hctx:
2455         return NULL;
2456 }
2457
2458 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
2459                                    unsigned int nr_hw_queues)
2460 {
2461         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2462         unsigned int i, j;
2463
2464         for_each_possible_cpu(i) {
2465                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2466                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2467                 int k;
2468
2469                 __ctx->cpu = i;
2470                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
2471                 for (k = HCTX_TYPE_DEFAULT; k < HCTX_MAX_TYPES; k++)
2472                         INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_lists[k]);
2473
2474                 __ctx->queue = q;
2475
2476                 /*
2477                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
2478                  * not, we remain on the home node of the device
2479                  */
2480                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2481                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2482                         if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
2483                                 hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
2484                 }
2485         }
2486 }
2487
2488 static bool __blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set, int hctx_idx)
2489 {
2490         int ret = 0;
2491
2492         set->tags[hctx_idx] = blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx,
2493                                         set->queue_depth, set->reserved_tags);
2494         if (!set->tags[hctx_idx])
2495                 return false;
2496
2497         ret = blk_mq_alloc_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx,
2498                                 set->queue_depth);
2499         if (!ret)
2500                 return true;
2501
2502         blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2503         set->tags[hctx_idx] = NULL;
2504         return false;
2505 }
2506
2507 static void blk_mq_free_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set,
2508                                          unsigned int hctx_idx)
2509 {
2510         if (set->tags && set->tags[hctx_idx]) {
2511                 blk_mq_free_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx);
2512                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2513                 set->tags[hctx_idx] = NULL;
2514         }
2515 }
2516
2517 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
2518 {
2519         unsigned int i, j, hctx_idx;
2520         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2521         struct blk_mq_ctx *ctx;
2522         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2523
2524         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2525                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
2526                 hctx->nr_ctx = 0;
2527                 hctx->dispatch_from = NULL;
2528         }
2529
2530         /*
2531          * Map software to hardware queues.
2532          *
2533          * If the cpu isn't present, the cpu is mapped to first hctx.
2534          */
2535         for_each_possible_cpu(i) {
2536                 hctx_idx = set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].mq_map[i];
2537                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
2538                 if (!set->tags[hctx_idx] &&
2539                     !__blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx)) {
2540                         /*
2541                          * If tags initialization fail for some hctx,
2542                          * that hctx won't be brought online.  In this
2543                          * case, remap the current ctx to hctx[0] which
2544                          * is guaranteed to always have tags allocated
2545                          */
2546                         set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].mq_map[i] = 0;
2547                 }
2548
2549                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2550                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2551                         if (!set->map[j].nr_queues) {
2552                                 ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2553                                                 HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2554                                 continue;
2555                         }
2556
2557                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2558                         ctx->hctxs[j] = hctx;
2559                         /*
2560                          * If the CPU is already set in the mask, then we've
2561                          * mapped this one already. This can happen if
2562                          * devices share queues across queue maps.
2563                          */
2564                         if (cpumask_test_cpu(i, hctx->cpumask))
2565                                 continue;
2566
2567                         cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
2568                         hctx->type = j;
2569                         ctx->index_hw[hctx->type] = hctx->nr_ctx;
2570                         hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
2571
2572                         /*
2573                          * If the nr_ctx type overflows, we have exceeded the
2574                          * amount of sw queues we can support.
2575                          */
2576                         BUG_ON(!hctx->nr_ctx);
2577                 }
2578
2579                 for (; j < HCTX_MAX_TYPES; j++)
2580                         ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2581                                         HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2582         }
2583
2584         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2585                 /*
2586                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
2587                  * disable it and free the request entries.
2588                  */
2589                 if (!hctx->nr_ctx) {
2590                         /* Never unmap queue 0.  We need it as a
2591                          * fallback in case of a new remap fails
2592                          * allocation
2593                          */
2594                         if (i && set->tags[i])
2595                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2596
2597                         hctx->tags = NULL;
2598                         continue;
2599                 }
2600
2601                 hctx->tags = set->tags[i];
2602                 WARN_ON(!hctx->tags);
2603
2604                 /*
2605                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
2606                  * This is more accurate and more efficient than looping
2607                  * over all possibly mapped software queues.
2608                  */
2609                 sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
2610
2611                 /*
2612                  * Initialize batch roundrobin counts
2613                  */
2614                 hctx->next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
2615                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
2616         }
2617 }
2618
2619 /*
2620  * Caller needs to ensure that we're either frozen/quiesced, or that
2621  * the queue isn't live yet.
2622  */
2623 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
2624 {
2625         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2626         int i;
2627
2628         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2629                 if (shared)
2630                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2631                 else
2632                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2633         }
2634 }
2635
2636 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set,
2637                                         bool shared)
2638 {
2639         struct request_queue *q;
2640
2641         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
2642
2643         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2644                 blk_mq_freeze_queue(q);
2645                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
2646                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2647         }
2648 }
2649
2650 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
2651 {
2652         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2653
2654         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2655         list_del_rcu(&q->tag_set_list);
2656         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
2657                 /* just transitioned to unshared */
2658                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2659                 /* update existing queue */
2660                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
2661         }
2662         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2663         INIT_LIST_HEAD(&q->tag_set_list);
2664 }
2665
2666 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
2667                                      struct request_queue *q)
2668 {
2669         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2670
2671         /*
2672          * Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues).
2673          */
2674         if (!list_empty(&set->tag_list) &&
2675             !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
2676                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2677                 /* update existing queue */
2678                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
2679         }
2680         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
2681                 queue_set_hctx_shared(q, true);
2682         list_add_tail_rcu(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
2683
2684         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2685 }
2686
2687 /* All allocations will be freed in release handler of q->mq_kobj */
2688 static int blk_mq_alloc_ctxs(struct request_queue *q)
2689 {
2690         struct blk_mq_ctxs *ctxs;
2691         int cpu;
2692
2693         ctxs = kzalloc(sizeof(*ctxs), GFP_KERNEL);
2694         if (!ctxs)
2695                 return -ENOMEM;
2696
2697         ctxs->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2698         if (!ctxs->queue_ctx)
2699                 goto fail;
2700
2701         for_each_possible_cpu(cpu) {
2702                 struct blk_mq_ctx *ctx = per_cpu_ptr(ctxs->queue_ctx, cpu);
2703                 ctx->ctxs = ctxs;
2704         }
2705
2706         q->mq_kobj = &ctxs->kobj;
2707         q->queue_ctx = ctxs->queue_ctx;
2708
2709         return 0;
2710  fail:
2711         kfree(ctxs);
2712         return -ENOMEM;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
2717  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
2718  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
2719  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
2720  */
2721 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
2722 {
2723         struct blk_mq_hw_ctx *hctx, *next;
2724         int i;
2725
2726         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
2727                 WARN_ON_ONCE(hctx && list_empty(&hctx->hctx_list));
2728
2729         /* all hctx are in .unused_hctx_list now */
2730         list_for_each_entry_safe(hctx, next, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2731                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2732                 kobject_put(&hctx->kobj);
2733         }
2734
2735         kfree(q->queue_hw_ctx);
2736
2737         /*
2738          * release .mq_kobj and sw queue's kobject now because
2739          * both share lifetime with request queue.
2740          */
2741         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2742 }
2743
2744 struct request_queue *blk_mq_init_queue_data(struct blk_mq_tag_set *set,
2745                 void *queuedata)
2746 {
2747         struct request_queue *uninit_q, *q;
2748
2749         uninit_q = __blk_alloc_queue(set->numa_node);
2750         if (!uninit_q)
2751                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2752         uninit_q->queuedata = queuedata;
2753
2754         /*
2755          * Initialize the queue without an elevator. device_add_disk() will do
2756          * the initialization.
2757          */
2758         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q, false);
2759         if (IS_ERR(q))
2760                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2761
2762         return q;
2763 }
2764 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_init_queue_data);
2765
2766 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2767 {
2768         return blk_mq_init_queue_data(set, NULL);
2769 }
2770 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2771
2772 /*
2773  * Helper for setting up a queue with mq ops, given queue depth, and
2774  * the passed in mq ops flags.
2775  */
2776 struct request_queue *blk_mq_init_sq_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2777                                            const struct blk_mq_ops *ops,
2778                                            unsigned int queue_depth,
2779                                            unsigned int set_flags)
2780 {
2781         struct request_queue *q;
2782         int ret;
2783
2784         memset(set, 0, sizeof(*set));
2785         set->ops = ops;
2786         set->nr_hw_queues = 1;
2787         set->nr_maps = 1;
2788         set->queue_depth = queue_depth;
2789         set->numa_node = NUMA_NO_NODE;
2790         set->flags = set_flags;
2791
2792         ret = blk_mq_alloc_tag_set(set);
2793         if (ret)
2794                 return ERR_PTR(ret);
2795
2796         q = blk_mq_init_queue(set);
2797         if (IS_ERR(q)) {
2798                 blk_mq_free_tag_set(set);
2799                 return q;
2800         }
2801
2802         return q;
2803 }
2804 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_sq_queue);
2805
2806 static struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_and_init_hctx(
2807                 struct blk_mq_tag_set *set, struct request_queue *q,
2808                 int hctx_idx, int node)
2809 {
2810         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = NULL, *tmp;
2811
2812         /* reuse dead hctx first */
2813         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2814         list_for_each_entry(tmp, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2815                 if (tmp->numa_node == node) {
2816                         hctx = tmp;
2817                         break;
2818                 }
2819         }
2820         if (hctx)
2821                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2822         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2823
2824         if (!hctx)
2825                 hctx = blk_mq_alloc_hctx(q, set, node);
2826         if (!hctx)
2827                 goto fail;
2828
2829         if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, hctx_idx))
2830                 goto free_hctx;
2831
2832         return hctx;
2833
2834  free_hctx:
2835         kobject_put(&hctx->kobj);
2836  fail:
2837         return NULL;
2838 }
2839
2840 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2841                                                 struct request_queue *q)
2842 {
2843         int i, j, end;
2844         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2845
2846         if (q->nr_hw_queues < set->nr_hw_queues) {
2847                 struct blk_mq_hw_ctx **new_hctxs;
2848
2849                 new_hctxs = kcalloc_node(set->nr_hw_queues,
2850                                        sizeof(*new_hctxs), GFP_KERNEL,
2851                                        set->numa_node);
2852                 if (!new_hctxs)
2853                         return;
2854                 if (hctxs)
2855                         memcpy(new_hctxs, hctxs, q->nr_hw_queues *
2856                                sizeof(*hctxs));
2857                 q->queue_hw_ctx = new_hctxs;
2858                 kfree(hctxs);
2859                 hctxs = new_hctxs;
2860         }
2861
2862         /* protect against switching io scheduler  */
2863         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
2864         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2865                 int node;
2866                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2867
2868                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], i);
2869                 /*
2870                  * If the hw queue has been mapped to another numa node,
2871                  * we need to realloc the hctx. If allocation fails, fallback
2872                  * to use the previous one.
2873                  */
2874                 if (hctxs[i] && (hctxs[i]->numa_node == node))
2875                         continue;
2876
2877                 hctx = blk_mq_alloc_and_init_hctx(set, q, i, node);
2878                 if (hctx) {
2879                         if (hctxs[i])
2880                                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctxs[i], i);
2881                         hctxs[i] = hctx;
2882                 } else {
2883                         if (hctxs[i])
2884                                 pr_warn("Allocate new hctx on node %d fails,\
2885                                                 fallback to previous one on node %d\n",
2886                                                 node, hctxs[i]->numa_node);
2887                         else
2888                                 break;
2889                 }
2890         }
2891         /*
2892          * Increasing nr_hw_queues fails. Free the newly allocated
2893          * hctxs and keep the previous q->nr_hw_queues.
2894          */
2895         if (i != set->nr_hw_queues) {
2896                 j = q->nr_hw_queues;
2897                 end = i;
2898         } else {
2899                 j = i;
2900                 end = q->nr_hw_queues;
2901                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2902         }
2903
2904         for (; j < end; j++) {
2905                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2906
2907                 if (hctx) {
2908                         if (hctx->tags)
2909                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, j);
2910                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2911                         hctxs[j] = NULL;
2912                 }
2913         }
2914         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
2915 }
2916
2917 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2918                                                   struct request_queue *q,
2919                                                   bool elevator_init)
2920 {
2921         /* mark the queue as mq asap */
2922         q->mq_ops = set->ops;
2923
2924         q->poll_cb = blk_stat_alloc_callback(blk_mq_poll_stats_fn,
2925                                              blk_mq_poll_stats_bkt,
2926                                              BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS, q);
2927         if (!q->poll_cb)
2928                 goto err_exit;
2929
2930         if (blk_mq_alloc_ctxs(q))
2931                 goto err_poll;
2932
2933         /* init q->mq_kobj and sw queues' kobjects */
2934         blk_mq_sysfs_init(q);
2935
2936         INIT_LIST_HEAD(&q->unused_hctx_list);
2937         spin_lock_init(&q->unused_hctx_lock);
2938
2939         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2940         if (!q->nr_hw_queues)
2941                 goto err_hctxs;
2942
2943         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2944         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2945
2946         q->tag_set = set;
2947
2948         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2949         if (set->nr_maps > HCTX_TYPE_POLL &&
2950             set->map[HCTX_TYPE_POLL].nr_queues)
2951                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_POLL, q);
2952
2953         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2954
2955         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2956         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2957         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2958
2959         q->nr_requests = set->queue_depth;
2960
2961         /*
2962          * Default to classic polling
2963          */
2964         q->poll_nsec = BLK_MQ_POLL_CLASSIC;
2965
2966         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2967         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2968         blk_mq_map_swqueue(q);
2969
2970         if (elevator_init)
2971                 elevator_init_mq(q);
2972
2973         return q;
2974
2975 err_hctxs:
2976         kfree(q->queue_hw_ctx);
2977         q->nr_hw_queues = 0;
2978         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2979 err_poll:
2980         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
2981         q->poll_cb = NULL;
2982 err_exit:
2983         q->mq_ops = NULL;
2984         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2985 }
2986 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2987
2988 /* tags can _not_ be used after returning from blk_mq_exit_queue */
2989 void blk_mq_exit_queue(struct request_queue *q)
2990 {
2991         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2992
2993         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2994         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2995 }
2996
2997 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2998 {
2999         int i;
3000
3001         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3002                 if (!__blk_mq_alloc_rq_map(set, i))
3003                         goto out_unwind;
3004
3005         return 0;
3006
3007 out_unwind:
3008         while (--i >= 0)
3009                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[i]);
3010
3011         return -ENOMEM;
3012 }
3013
3014 /*
3015  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
3016  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
3017  * will be updated to reflect the allocated depth.
3018  */
3019 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
3020 {
3021         unsigned int depth;
3022         int err;
3023
3024         depth = set->queue_depth;
3025         do {
3026                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3027                 if (!err)
3028                         break;
3029
3030                 set->queue_depth >>= 1;
3031                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
3032                         err = -ENOMEM;
3033                         break;
3034                 }
3035         } while (set->queue_depth);
3036
3037         if (!set->queue_depth || err) {
3038                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
3039                 return -ENOMEM;
3040         }
3041
3042         if (depth != set->queue_depth)
3043                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
3044                                                 depth, set->queue_depth);
3045
3046         return 0;
3047 }
3048
3049 static int blk_mq_update_queue_map(struct blk_mq_tag_set *set)
3050 {
3051         /*
3052          * blk_mq_map_queues() and multiple .map_queues() implementations
3053          * expect that set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues is set to the
3054          * number of hardware queues.
3055          */
3056         if (set->nr_maps == 1)
3057                 set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues = set->nr_hw_queues;
3058
3059         if (set->ops->map_queues && !is_kdump_kernel()) {
3060                 int i;
3061
3062                 /*
3063                  * transport .map_queues is usually done in the following
3064                  * way:
3065                  *
3066                  * for (queue = 0; queue < set->nr_hw_queues; queue++) {
3067                  *      mask = get_cpu_mask(queue)
3068                  *      for_each_cpu(cpu, mask)
3069                  *              set->map[x].mq_map[cpu] = queue;
3070                  * }
3071                  *
3072                  * When we need to remap, the table has to be cleared for
3073                  * killing stale mapping since one CPU may not be mapped
3074                  * to any hw queue.
3075                  */
3076                 for (i = 0; i < set->nr_maps; i++)
3077                         blk_mq_clear_mq_map(&set->map[i]);
3078
3079                 return set->ops->map_queues(set);
3080         } else {
3081                 BUG_ON(set->nr_maps > 1);
3082                 return blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3083         }
3084 }
3085
3086 static int blk_mq_realloc_tag_set_tags(struct blk_mq_tag_set *set,
3087                                   int cur_nr_hw_queues, int new_nr_hw_queues)
3088 {
3089         struct blk_mq_tags **new_tags;
3090
3091         if (cur_nr_hw_queues >= new_nr_hw_queues)
3092                 return 0;
3093
3094         new_tags = kcalloc_node(new_nr_hw_queues, sizeof(struct blk_mq_tags *),
3095                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
3096         if (!new_tags)
3097                 return -ENOMEM;
3098
3099         if (set->tags)
3100                 memcpy(new_tags, set->tags, cur_nr_hw_queues *
3101                        sizeof(*set->tags));
3102         kfree(set->tags);
3103         set->tags = new_tags;
3104         set->nr_hw_queues = new_nr_hw_queues;
3105
3106         return 0;
3107 }
3108
3109 /*
3110  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
3111  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
3112  * requested depth down, if it's too large. In that case, the set
3113  * value will be stored in set->queue_depth.
3114  */
3115 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3116 {
3117         int i, ret;
3118
3119         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
3120
3121         if (!set->nr_hw_queues)
3122                 return -EINVAL;
3123         if (!set->queue_depth)
3124                 return -EINVAL;
3125         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
3126                 return -EINVAL;
3127
3128         if (!set->ops->queue_rq)
3129                 return -EINVAL;
3130
3131         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
3132                 return -EINVAL;
3133
3134         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
3135                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
3136                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
3137                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
3138         }
3139
3140         if (!set->nr_maps)
3141                 set->nr_maps = 1;
3142         else if (set->nr_maps > HCTX_MAX_TYPES)
3143                 return -EINVAL;
3144
3145         /*
3146          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
3147          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
3148          * 64 tags to prevent using too much memory.
3149          */
3150         if (is_kdump_kernel()) {
3151                 set->nr_hw_queues = 1;
3152                 set->nr_maps = 1;
3153                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
3154         }
3155         /*
3156          * There is no use for more h/w queues than cpus if we just have
3157          * a single map
3158          */
3159         if (set->nr_maps == 1 && set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3160                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3161
3162         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, 0, set->nr_hw_queues) < 0)
3163                 return -ENOMEM;
3164
3165         ret = -ENOMEM;
3166         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3167                 set->map[i].mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids,
3168                                                   sizeof(set->map[i].mq_map[0]),
3169                                                   GFP_KERNEL, set->numa_node);
3170                 if (!set->map[i].mq_map)
3171                         goto out_free_mq_map;
3172                 set->map[i].nr_queues = is_kdump_kernel() ? 1 : set->nr_hw_queues;
3173         }
3174
3175         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
3176         if (ret)
3177                 goto out_free_mq_map;
3178
3179         ret = blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3180         if (ret)
3181                 goto out_free_mq_map;
3182
3183         mutex_init(&set->tag_list_lock);
3184         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
3185
3186         return 0;
3187
3188 out_free_mq_map:
3189         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3190                 kfree(set->map[i].mq_map);
3191                 set->map[i].mq_map = NULL;
3192         }
3193         kfree(set->tags);
3194         set->tags = NULL;
3195         return ret;
3196 }
3197 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
3198
3199 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3200 {
3201         int i, j;
3202
3203         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3204                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3205
3206         for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
3207                 kfree(set->map[j].mq_map);
3208                 set->map[j].mq_map = NULL;
3209         }
3210
3211         kfree(set->tags);
3212         set->tags = NULL;
3213 }
3214 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
3215
3216 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
3217 {
3218         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
3219         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3220         int i, ret;
3221
3222         if (!set)
3223                 return -EINVAL;
3224
3225         if (q->nr_requests == nr)
3226                 return 0;
3227
3228         blk_mq_freeze_queue(q);
3229         blk_mq_quiesce_queue(q);
3230
3231         ret = 0;
3232         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
3233                 if (!hctx->tags)
3234                         continue;
3235                 /*
3236                  * If we're using an MQ scheduler, just update the scheduler
3237                  * queue depth. This is similar to what the old code would do.
3238                  */
3239                 if (!hctx->sched_tags) {
3240                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->tags, nr,
3241                                                         false);
3242                 } else {
3243                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->sched_tags,
3244                                                         nr, true);
3245                 }
3246                 if (ret)
3247                         break;
3248                 if (q->elevator && q->elevator->type->ops.depth_updated)
3249                         q->elevator->type->ops.depth_updated(hctx);
3250         }
3251
3252         if (!ret)
3253                 q->nr_requests = nr;
3254
3255         blk_mq_unquiesce_queue(q);
3256         blk_mq_unfreeze_queue(q);
3257
3258         return ret;
3259 }
3260
3261 /*
3262  * request_queue and elevator_type pair.
3263  * It is just used by __blk_mq_update_nr_hw_queues to cache
3264  * the elevator_type associated with a request_queue.
3265  */
3266 struct blk_mq_qe_pair {
3267         struct list_head node;
3268         struct request_queue *q;
3269         struct elevator_type *type;
3270 };
3271
3272 /*
3273  * Cache the elevator_type in qe pair list and switch the
3274  * io scheduler to 'none'
3275  */
3276 static bool blk_mq_elv_switch_none(struct list_head *head,
3277                 struct request_queue *q)
3278 {
3279         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3280
3281         if (!q->elevator)
3282                 return true;
3283
3284         qe = kmalloc(sizeof(*qe), GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY);
3285         if (!qe)
3286                 return false;
3287
3288         INIT_LIST_HEAD(&qe->node);
3289         qe->q = q;
3290         qe->type = q->elevator->type;
3291         list_add(&qe->node, head);
3292
3293         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3294         /*
3295          * After elevator_switch_mq, the previous elevator_queue will be
3296          * released by elevator_release. The reference of the io scheduler
3297          * module get by elevator_get will also be put. So we need to get
3298          * a reference of the io scheduler module here to prevent it to be
3299          * removed.
3300          */
3301         __module_get(qe->type->elevator_owner);
3302         elevator_switch_mq(q, NULL);
3303         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3304
3305         return true;
3306 }
3307
3308 static void blk_mq_elv_switch_back(struct list_head *head,
3309                 struct request_queue *q)
3310 {
3311         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3312         struct elevator_type *t = NULL;
3313
3314         list_for_each_entry(qe, head, node)
3315                 if (qe->q == q) {
3316                         t = qe->type;
3317                         break;
3318                 }
3319
3320         if (!t)
3321                 return;
3322
3323         list_del(&qe->node);
3324         kfree(qe);
3325
3326         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3327         elevator_switch_mq(q, t);
3328         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3329 }
3330
3331 static void __blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set,
3332                                                         int nr_hw_queues)
3333 {
3334         struct request_queue *q;
3335         LIST_HEAD(head);
3336         int prev_nr_hw_queues;
3337
3338         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
3339
3340         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3341                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3342         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
3343                 return;
3344
3345         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3346                 blk_mq_freeze_queue(q);
3347         /*
3348          * Switch IO scheduler to 'none', cleaning up the data associated
3349          * with the previous scheduler. We will switch back once we are done
3350          * updating the new sw to hw queue mappings.
3351          */
3352         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3353                 if (!blk_mq_elv_switch_none(&head, q))
3354                         goto switch_back;
3355
3356         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3357                 blk_mq_debugfs_unregister_hctxs(q);
3358                 blk_mq_sysfs_unregister(q);
3359         }
3360
3361         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, set->nr_hw_queues, nr_hw_queues) <
3362             0)
3363                 goto reregister;
3364
3365         prev_nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3366         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
3367         blk_mq_update_queue_map(set);
3368 fallback:
3369         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3370                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3371                 if (q->nr_hw_queues != set->nr_hw_queues) {
3372                         pr_warn("Increasing nr_hw_queues to %d fails, fallback to %d\n",
3373                                         nr_hw_queues, prev_nr_hw_queues);
3374                         set->nr_hw_queues = prev_nr_hw_queues;
3375                         blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3376                         goto fallback;
3377                 }
3378                 blk_mq_map_swqueue(q);
3379         }
3380
3381 reregister:
3382         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3383                 blk_mq_sysfs_register(q);
3384                 blk_mq_debugfs_register_hctxs(q);
3385         }
3386
3387 switch_back:
3388         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3389                 blk_mq_elv_switch_back(&head, q);
3390
3391         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3392                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
3393 }
3394
3395 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
3396 {
3397         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
3398         __blk_mq_update_nr_hw_queues(set, nr_hw_queues);
3399         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
3400 }
3401 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
3402
3403 /* Enable polling stats and return whether they were already enabled. */
3404 static bool blk_poll_stats_enable(struct request_queue *q)
3405 {
3406         if (test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3407             blk_queue_flag_test_and_set(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, q))
3408                 return true;
3409         blk_stat_add_callback(q, q->poll_cb);
3410         return false;
3411 }
3412
3413 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q)
3414 {
3415         /*
3416          * We don't arm the callback if polling stats are not enabled or the
3417          * callback is already active.
3418          */
3419         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3420             blk_stat_is_active(q->poll_cb))
3421                 return;
3422
3423         blk_stat_activate_msecs(q->poll_cb, 100);
3424 }
3425
3426 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb)
3427 {
3428         struct request_queue *q = cb->data;
3429         int bucket;
3430
3431         for (bucket = 0; bucket < BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS; bucket++) {
3432                 if (cb->stat[bucket].nr_samples)
3433                         q->poll_stat[bucket] = cb->stat[bucket];
3434         }
3435 }
3436
3437 static unsigned long blk_mq_poll_nsecs(struct request_queue *q,
3438                                        struct request *rq)
3439 {
3440         unsigned long ret = 0;
3441         int bucket;
3442
3443         /*
3444          * If stats collection isn't on, don't sleep but turn it on for
3445          * future users
3446          */
3447         if (!blk_poll_stats_enable(q))
3448                 return 0;
3449
3450         /*
3451          * As an optimistic guess, use half of the mean service time
3452          * for this type of request. We can (and should) make this smarter.
3453          * For instance, if the completion latencies are tight, we can
3454          * get closer than just half the mean. This is especially
3455          * important on devices where the completion latencies are longer
3456          * than ~10 usec. We do use the stats for the relevant IO size
3457          * if available which does lead to better estimates.
3458          */
3459         bucket = blk_mq_poll_stats_bkt(rq);
3460         if (bucket < 0)
3461                 return ret;
3462
3463         if (q->poll_stat[bucket].nr_samples)
3464                 ret = (q->poll_stat[bucket].mean + 1) / 2;
3465
3466         return ret;
3467 }
3468
3469 static bool blk_mq_poll_hybrid_sleep(struct request_queue *q,
3470                                      struct request *rq)
3471 {
3472         struct hrtimer_sleeper hs;
3473         enum hrtimer_mode mode;
3474         unsigned int nsecs;
3475         ktime_t kt;
3476
3477         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_POLL_SLEPT)
3478                 return false;
3479
3480         /*
3481          * If we get here, hybrid polling is enabled. Hence poll_nsec can be:
3482          *
3483          *  0:  use half of prev avg
3484          * >0:  use this specific value
3485          */
3486         if (q->poll_nsec > 0)
3487                 nsecs = q->poll_nsec;
3488         else
3489                 nsecs = blk_mq_poll_nsecs(q, rq);
3490
3491         if (!nsecs)
3492                 return false;
3493
3494         rq->rq_flags |= RQF_MQ_POLL_SLEPT;
3495
3496         /*
3497          * This will be replaced with the stats tracking code, using
3498          * 'avg_completion_time / 2' as the pre-sleep target.
3499          */
3500         kt = nsecs;
3501
3502         mode = HRTIMER_MODE_REL;
3503         hrtimer_init_sleeper_on_stack(&hs, CLOCK_MONOTONIC, mode);
3504         hrtimer_set_expires(&hs.timer, kt);
3505
3506         do {
3507                 if (blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE)
3508                         break;
3509                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3510                 hrtimer_sleeper_start_expires(&hs, mode);
3511                 if (hs.task)
3512                         io_schedule();
3513                 hrtimer_cancel(&hs.timer);
3514                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
3515         } while (hs.task && !signal_pending(current));
3516
3517         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3518         destroy_hrtimer_on_stack(&hs.timer);
3519         return true;
3520 }
3521
3522 static bool blk_mq_poll_hybrid(struct request_queue *q,
3523                                struct blk_mq_hw_ctx *hctx, blk_qc_t cookie)
3524 {
3525         struct request *rq;
3526
3527         if (q->poll_nsec == BLK_MQ_POLL_CLASSIC)
3528                 return false;
3529
3530         if (!blk_qc_t_is_internal(cookie))
3531                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3532         else {
3533                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->sched_tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3534                 /*
3535                  * With scheduling, if the request has completed, we'll
3536                  * get a NULL return here, as we clear the sched tag when
3537                  * that happens. The request still remains valid, like always,
3538                  * so we should be safe with just the NULL check.
3539                  */
3540                 if (!rq)
3541                         return false;
3542         }
3543
3544         return blk_mq_poll_hybrid_sleep(q, rq);
3545 }
3546
3547 /**
3548  * blk_poll - poll for IO completions
3549  * @q:  the queue
3550  * @cookie: cookie passed back at IO submission time
3551  * @spin: whether to spin for completions
3552  *
3553  * Description:
3554  *    Poll for completions on the passed in queue. Returns number of
3555  *    completed entries found. If @spin is true, then blk_poll will continue
3556  *    looping until at least one completion is found, unless the task is
3557  *    otherwise marked running (or we need to reschedule).
3558  */
3559 int blk_poll(struct request_queue *q, blk_qc_t cookie, bool spin)
3560 {
3561         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3562         long state;
3563
3564         if (!blk_qc_t_valid(cookie) ||
3565             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
3566                 return 0;
3567
3568         if (current->plug)
3569                 blk_flush_plug_list(current->plug, false);
3570
3571         hctx = q->queue_hw_ctx[blk_qc_t_to_queue_num(cookie)];
3572
3573         /*
3574          * If we sleep, have the caller restart the poll loop to reset
3575          * the state. Like for the other success return cases, the
3576          * caller is responsible for checking if the IO completed. If
3577          * the IO isn't complete, we'll get called again and will go
3578          * straight to the busy poll loop.
3579          */
3580         if (blk_mq_poll_hybrid(q, hctx, cookie))
3581                 return 1;
3582
3583         hctx->poll_considered++;
3584
3585         state = current->state;
3586         do {
3587                 int ret;
3588
3589                 hctx->poll_invoked++;
3590
3591                 ret = q->mq_ops->poll(hctx);
3592                 if (ret > 0) {
3593                         hctx->poll_success++;
3594                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3595                         return ret;
3596                 }
3597
3598                 if (signal_pending_state(state, current))
3599                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3600
3601                 if (current->state == TASK_RUNNING)
3602                         return 1;
3603                 if (ret < 0 || !spin)
3604                         break;
3605                 cpu_relax();
3606         } while (!need_resched());
3607
3608         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3609         return 0;
3610 }
3611 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_poll);
3612
3613 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq)
3614 {
3615         return rq->mq_ctx->cpu;
3616 }
3617 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_rq_cpu);
3618
3619 static int __init blk_mq_init(void)
3620 {
3621         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, "block/mq:dead", NULL,
3622                                 blk_mq_hctx_notify_dead);
3623         return 0;
3624 }
3625 subsys_initcall(blk_mq_init);