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