Merge tag 'x86_microcode_for_5.8' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / block / blk-mq.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Block multiqueue core code
4  *
5  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
6  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/backing-dev.h>
11 #include <linux/bio.h>
12 #include <linux/blkdev.h>
13 #include <linux/kmemleak.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/workqueue.h>
18 #include <linux/smp.h>
19 #include <linux/llist.h>
20 #include <linux/list_sort.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cache.h>
23 #include <linux/sched/sysctl.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25 #include <linux/sched/signal.h>
26 #include <linux/delay.h>
27 #include <linux/crash_dump.h>
28 #include <linux/prefetch.h>
29
30 #include <trace/events/block.h>
31
32 #include <linux/blk-mq.h>
33 #include <linux/t10-pi.h>
34 #include "blk.h"
35 #include "blk-mq.h"
36 #include "blk-mq-debugfs.h"
37 #include "blk-mq-tag.h"
38 #include "blk-pm.h"
39 #include "blk-stat.h"
40 #include "blk-mq-sched.h"
41 #include "blk-rq-qos.h"
42
43 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q);
44 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb);
45
46 static int blk_mq_poll_stats_bkt(const struct request *rq)
47 {
48         int ddir, sectors, bucket;
49
50         ddir = rq_data_dir(rq);
51         sectors = blk_rq_stats_sectors(rq);
52
53         bucket = ddir + 2 * ilog2(sectors);
54
55         if (bucket < 0)
56                 return -1;
57         else if (bucket >= BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS)
58                 return ddir + BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS - 2;
59
60         return bucket;
61 }
62
63 /*
64  * Check if any of the ctx, dispatch list or elevator
65  * have pending work in this hardware queue.
66  */
67 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
68 {
69         return !list_empty_careful(&hctx->dispatch) ||
70                 sbitmap_any_bit_set(&hctx->ctx_map) ||
71                         blk_mq_sched_has_work(hctx);
72 }
73
74 /*
75  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
76  */
77 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
78                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
79 {
80         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
81
82         if (!sbitmap_test_bit(&hctx->ctx_map, bit))
83                 sbitmap_set_bit(&hctx->ctx_map, bit);
84 }
85
86 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
87                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
88 {
89         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
90
91         sbitmap_clear_bit(&hctx->ctx_map, bit);
92 }
93
94 struct mq_inflight {
95         struct hd_struct *part;
96         unsigned int inflight[2];
97 };
98
99 static bool blk_mq_check_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
100                                   struct request *rq, void *priv,
101                                   bool reserved)
102 {
103         struct mq_inflight *mi = priv;
104
105         if (rq->part == mi->part)
106                 mi->inflight[rq_data_dir(rq)]++;
107
108         return true;
109 }
110
111 unsigned int blk_mq_in_flight(struct request_queue *q, struct hd_struct *part)
112 {
113         struct mq_inflight mi = { .part = part };
114
115         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
116
117         return mi.inflight[0] + mi.inflight[1];
118 }
119
120 void blk_mq_in_flight_rw(struct request_queue *q, struct hd_struct *part,
121                          unsigned int inflight[2])
122 {
123         struct mq_inflight mi = { .part = part };
124
125         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
126         inflight[0] = mi.inflight[0];
127         inflight[1] = mi.inflight[1];
128 }
129
130 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
131 {
132         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
133         if (++q->mq_freeze_depth == 1) {
134                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
135                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
136                 if (queue_is_mq(q))
137                         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
138         } else {
139                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
140         }
141 }
142 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_freeze_queue_start);
143
144 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
145 {
146         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
147 }
148 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait);
149
150 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
151                                      unsigned long timeout)
152 {
153         return wait_event_timeout(q->mq_freeze_wq,
154                                         percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter),
155                                         timeout);
156 }
157 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait_timeout);
158
159 /*
160  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
161  * the queue afterward.
162  */
163 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
164 {
165         /*
166          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
167          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
168          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
169          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
170          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
171          */
172         blk_freeze_queue_start(q);
173         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
174 }
175
176 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
177 {
178         /*
179          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
180          * in the blk_mq_* namespace
181          */
182         blk_freeze_queue(q);
183 }
184 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
185
186 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
187 {
188         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
189         q->mq_freeze_depth--;
190         WARN_ON_ONCE(q->mq_freeze_depth < 0);
191         if (!q->mq_freeze_depth) {
192                 percpu_ref_resurrect(&q->q_usage_counter);
193                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
194         }
195         mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
196 }
197 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
198
199 /*
200  * FIXME: replace the scsi_internal_device_*block_nowait() calls in the
201  * mpt3sas driver such that this function can be removed.
202  */
203 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q)
204 {
205         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
206 }
207 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue_nowait);
208
209 /**
210  * blk_mq_quiesce_queue() - wait until all ongoing dispatches have finished
211  * @q: request queue.
212  *
213  * Note: this function does not prevent that the struct request end_io()
214  * callback function is invoked. Once this function is returned, we make
215  * sure no dispatch can happen until the queue is unquiesced via
216  * blk_mq_unquiesce_queue().
217  */
218 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q)
219 {
220         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
221         unsigned int i;
222         bool rcu = false;
223
224         blk_mq_quiesce_queue_nowait(q);
225
226         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
227                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
228                         synchronize_srcu(hctx->srcu);
229                 else
230                         rcu = true;
231         }
232         if (rcu)
233                 synchronize_rcu();
234 }
235 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue);
236
237 /*
238  * blk_mq_unquiesce_queue() - counterpart of blk_mq_quiesce_queue()
239  * @q: request queue.
240  *
241  * This function recovers queue into the state before quiescing
242  * which is done by blk_mq_quiesce_queue.
243  */
244 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q)
245 {
246         blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
247
248         /* dispatch requests which are inserted during quiescing */
249         blk_mq_run_hw_queues(q, true);
250 }
251 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unquiesce_queue);
252
253 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
254 {
255         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
256         unsigned int i;
257
258         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
259                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
260                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
261 }
262
263 /*
264  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
265  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
266  */
267 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
268 {
269         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS)) || rq->q->elevator;
270 }
271
272 static struct request *blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_alloc_data *data,
273                 unsigned int tag, unsigned int op, u64 alloc_time_ns)
274 {
275         struct blk_mq_tags *tags = blk_mq_tags_from_data(data);
276         struct request *rq = tags->static_rqs[tag];
277         req_flags_t rq_flags = 0;
278
279         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_INTERNAL) {
280                 rq->tag = -1;
281                 rq->internal_tag = tag;
282         } else {
283                 if (data->hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED) {
284                         rq_flags = RQF_MQ_INFLIGHT;
285                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
286                 }
287                 rq->tag = tag;
288                 rq->internal_tag = -1;
289                 data->hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
290         }
291
292         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
293         rq->q = data->q;
294         rq->mq_ctx = data->ctx;
295         rq->mq_hctx = data->hctx;
296         rq->rq_flags = rq_flags;
297         rq->cmd_flags = op;
298         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT)
299                 rq->rq_flags |= RQF_PREEMPT;
300         if (blk_queue_io_stat(data->q))
301                 rq->rq_flags |= RQF_IO_STAT;
302         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
303         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
304         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
305         rq->rq_disk = NULL;
306         rq->part = NULL;
307 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
308         rq->alloc_time_ns = alloc_time_ns;
309 #endif
310         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
311                 rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
312         else
313                 rq->start_time_ns = 0;
314         rq->io_start_time_ns = 0;
315         rq->stats_sectors = 0;
316         rq->nr_phys_segments = 0;
317 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
318         rq->nr_integrity_segments = 0;
319 #endif
320         /* tag was already set */
321         rq->extra_len = 0;
322         WRITE_ONCE(rq->deadline, 0);
323
324         rq->timeout = 0;
325
326         rq->end_io = NULL;
327         rq->end_io_data = NULL;
328
329         data->ctx->rq_dispatched[op_is_sync(op)]++;
330         refcount_set(&rq->ref, 1);
331         return rq;
332 }
333
334 static struct request *blk_mq_get_request(struct request_queue *q,
335                                           struct bio *bio,
336                                           struct blk_mq_alloc_data *data)
337 {
338         struct elevator_queue *e = q->elevator;
339         struct request *rq;
340         unsigned int tag;
341         bool clear_ctx_on_error = false;
342         u64 alloc_time_ns = 0;
343
344         blk_queue_enter_live(q);
345
346         /* alloc_time includes depth and tag waits */
347         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
348                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
349
350         data->q = q;
351         if (likely(!data->ctx)) {
352                 data->ctx = blk_mq_get_ctx(q);
353                 clear_ctx_on_error = true;
354         }
355         if (likely(!data->hctx))
356                 data->hctx = blk_mq_map_queue(q, data->cmd_flags,
357                                                 data->ctx);
358         if (data->cmd_flags & REQ_NOWAIT)
359                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_NOWAIT;
360
361         if (e) {
362                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_INTERNAL;
363
364                 /*
365                  * Flush requests are special and go directly to the
366                  * dispatch list. Don't include reserved tags in the
367                  * limiting, as it isn't useful.
368                  */
369                 if (!op_is_flush(data->cmd_flags) &&
370                     e->type->ops.limit_depth &&
371                     !(data->flags & BLK_MQ_REQ_RESERVED))
372                         e->type->ops.limit_depth(data->cmd_flags, data);
373         } else {
374                 blk_mq_tag_busy(data->hctx);
375         }
376
377         tag = blk_mq_get_tag(data);
378         if (tag == BLK_MQ_TAG_FAIL) {
379                 if (clear_ctx_on_error)
380                         data->ctx = NULL;
381                 blk_queue_exit(q);
382                 return NULL;
383         }
384
385         rq = blk_mq_rq_ctx_init(data, tag, data->cmd_flags, alloc_time_ns);
386         if (!op_is_flush(data->cmd_flags)) {
387                 rq->elv.icq = NULL;
388                 if (e && e->type->ops.prepare_request) {
389                         if (e->type->icq_cache)
390                                 blk_mq_sched_assign_ioc(rq);
391
392                         e->type->ops.prepare_request(rq, bio);
393                         rq->rq_flags |= RQF_ELVPRIV;
394                 }
395         }
396         data->hctx->queued++;
397         return rq;
398 }
399
400 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
401                 blk_mq_req_flags_t flags)
402 {
403         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
404         struct request *rq;
405         int ret;
406
407         ret = blk_queue_enter(q, flags);
408         if (ret)
409                 return ERR_PTR(ret);
410
411         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
412         blk_queue_exit(q);
413
414         if (!rq)
415                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
416
417         rq->__data_len = 0;
418         rq->__sector = (sector_t) -1;
419         rq->bio = rq->biotail = NULL;
420         return rq;
421 }
422 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
423
424 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
425         unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags, unsigned int hctx_idx)
426 {
427         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
428         struct request *rq;
429         unsigned int cpu;
430         int ret;
431
432         /*
433          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
434          * different hardware context.  No need to complicate the low level
435          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
436          * a specific queue.
437          */
438         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
439                 return ERR_PTR(-EINVAL);
440
441         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
442                 return ERR_PTR(-EIO);
443
444         ret = blk_queue_enter(q, flags);
445         if (ret)
446                 return ERR_PTR(ret);
447
448         /*
449          * Check if the hardware context is actually mapped to anything.
450          * If not tell the caller that it should skip this queue.
451          */
452         alloc_data.hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
453         if (!blk_mq_hw_queue_mapped(alloc_data.hctx)) {
454                 blk_queue_exit(q);
455                 return ERR_PTR(-EXDEV);
456         }
457         cpu = cpumask_first_and(alloc_data.hctx->cpumask, cpu_online_mask);
458         alloc_data.ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
459
460         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
461         blk_queue_exit(q);
462
463         if (!rq)
464                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
465
466         return rq;
467 }
468 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
469
470 static void __blk_mq_free_request(struct request *rq)
471 {
472         struct request_queue *q = rq->q;
473         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
474         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
475         const int sched_tag = rq->internal_tag;
476
477         blk_pm_mark_last_busy(rq);
478         rq->mq_hctx = NULL;
479         if (rq->tag != -1)
480                 blk_mq_put_tag(hctx->tags, ctx, rq->tag);
481         if (sched_tag != -1)
482                 blk_mq_put_tag(hctx->sched_tags, ctx, sched_tag);
483         blk_mq_sched_restart(hctx);
484         blk_queue_exit(q);
485 }
486
487 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
488 {
489         struct request_queue *q = rq->q;
490         struct elevator_queue *e = q->elevator;
491         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
492         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
493
494         if (rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) {
495                 if (e && e->type->ops.finish_request)
496                         e->type->ops.finish_request(rq);
497                 if (rq->elv.icq) {
498                         put_io_context(rq->elv.icq->ioc);
499                         rq->elv.icq = NULL;
500                 }
501         }
502
503         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
504         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_INFLIGHT)
505                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
506
507         if (unlikely(laptop_mode && !blk_rq_is_passthrough(rq)))
508                 laptop_io_completion(q->backing_dev_info);
509
510         rq_qos_done(q, rq);
511
512         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
513         if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
514                 __blk_mq_free_request(rq);
515 }
516 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
517
518 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
519 {
520         u64 now = 0;
521
522         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
523                 now = ktime_get_ns();
524
525         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
526                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
527                 blk_stat_add(rq, now);
528         }
529
530         if (rq->internal_tag != -1)
531                 blk_mq_sched_completed_request(rq, now);
532
533         blk_account_io_done(rq, now);
534
535         if (rq->end_io) {
536                 rq_qos_done(rq->q, rq);
537                 rq->end_io(rq, error);
538         } else {
539                 blk_mq_free_request(rq);
540         }
541 }
542 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
543
544 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
545 {
546         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
547                 BUG();
548         __blk_mq_end_request(rq, error);
549 }
550 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
551
552 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
553 {
554         struct request *rq = data;
555         struct request_queue *q = rq->q;
556
557         q->mq_ops->complete(rq);
558 }
559
560 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
561 {
562         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
563         struct request_queue *q = rq->q;
564         bool shared = false;
565         int cpu;
566
567         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
568         /*
569          * Most of single queue controllers, there is only one irq vector
570          * for handling IO completion, and the only irq's affinity is set
571          * as all possible CPUs. On most of ARCHs, this affinity means the
572          * irq is handled on one specific CPU.
573          *
574          * So complete IO reqeust in softirq context in case of single queue
575          * for not degrading IO performance by irqsoff latency.
576          */
577         if (q->nr_hw_queues == 1) {
578                 __blk_complete_request(rq);
579                 return;
580         }
581
582         /*
583          * For a polled request, always complete locallly, it's pointless
584          * to redirect the completion.
585          */
586         if ((rq->cmd_flags & REQ_HIPRI) ||
587             !test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &q->queue_flags)) {
588                 q->mq_ops->complete(rq);
589                 return;
590         }
591
592         cpu = get_cpu();
593         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &q->queue_flags))
594                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
595
596         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
597                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
598                 rq->csd.info = rq;
599                 rq->csd.flags = 0;
600                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
601         } else {
602                 q->mq_ops->complete(rq);
603         }
604         put_cpu();
605 }
606
607 static void hctx_unlock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int srcu_idx)
608         __releases(hctx->srcu)
609 {
610         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING))
611                 rcu_read_unlock();
612         else
613                 srcu_read_unlock(hctx->srcu, srcu_idx);
614 }
615
616 static void hctx_lock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int *srcu_idx)
617         __acquires(hctx->srcu)
618 {
619         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
620                 /* shut up gcc false positive */
621                 *srcu_idx = 0;
622                 rcu_read_lock();
623         } else
624                 *srcu_idx = srcu_read_lock(hctx->srcu);
625 }
626
627 /**
628  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
629  * @rq:         the request being processed
630  *
631  * Description:
632  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
633  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
634  **/
635 bool blk_mq_complete_request(struct request *rq)
636 {
637         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
638                 return false;
639         __blk_mq_complete_request(rq);
640         return true;
641 }
642 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
643
644 /**
645  * blk_mq_start_request - Start processing a request
646  * @rq: Pointer to request to be started
647  *
648  * Function used by device drivers to notify the block layer that a request
649  * is going to be processed now, so blk layer can do proper initializations
650  * such as starting the timeout timer.
651  */
652 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
653 {
654         struct request_queue *q = rq->q;
655
656         trace_block_rq_issue(q, rq);
657
658         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
659                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
660                 rq->stats_sectors = blk_rq_sectors(rq);
661                 rq->rq_flags |= RQF_STATS;
662                 rq_qos_issue(q, rq);
663         }
664
665         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
666
667         blk_add_timer(rq);
668         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
669
670         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
671                 /*
672                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
673                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
674                  * fewer than the device can handle.
675                  */
676                 rq->nr_phys_segments++;
677         }
678
679 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
680         if (blk_integrity_rq(rq) && req_op(rq) == REQ_OP_WRITE)
681                 q->integrity.profile->prepare_fn(rq);
682 #endif
683 }
684 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
685
686 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
687 {
688         struct request_queue *q = rq->q;
689
690         blk_mq_put_driver_tag(rq);
691
692         trace_block_rq_requeue(q, rq);
693         rq_qos_requeue(q, rq);
694
695         if (blk_mq_request_started(rq)) {
696                 WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
697                 rq->rq_flags &= ~RQF_TIMED_OUT;
698                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
699                         rq->nr_phys_segments--;
700         }
701 }
702
703 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list)
704 {
705         __blk_mq_requeue_request(rq);
706
707         /* this request will be re-inserted to io scheduler queue */
708         blk_mq_sched_requeue_request(rq);
709
710         BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
711         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true, kick_requeue_list);
712 }
713 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
714
715 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
716 {
717         struct request_queue *q =
718                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
719         LIST_HEAD(rq_list);
720         struct request *rq, *next;
721
722         spin_lock_irq(&q->requeue_lock);
723         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
724         spin_unlock_irq(&q->requeue_lock);
725
726         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
727                 if (!(rq->rq_flags & (RQF_SOFTBARRIER | RQF_DONTPREP)))
728                         continue;
729
730                 rq->rq_flags &= ~RQF_SOFTBARRIER;
731                 list_del_init(&rq->queuelist);
732                 /*
733                  * If RQF_DONTPREP, rq has contained some driver specific
734                  * data, so insert it to hctx dispatch list to avoid any
735                  * merge.
736                  */
737                 if (rq->rq_flags & RQF_DONTPREP)
738                         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, false);
739                 else
740                         blk_mq_sched_insert_request(rq, true, false, false);
741         }
742
743         while (!list_empty(&rq_list)) {
744                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
745                 list_del_init(&rq->queuelist);
746                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, false, false);
747         }
748
749         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
750 }
751
752 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head,
753                                 bool kick_requeue_list)
754 {
755         struct request_queue *q = rq->q;
756         unsigned long flags;
757
758         /*
759          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
760          * request head insertion from the workqueue.
761          */
762         BUG_ON(rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER);
763
764         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
765         if (at_head) {
766                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
767                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
768         } else {
769                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
770         }
771         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
772
773         if (kick_requeue_list)
774                 blk_mq_kick_requeue_list(q);
775 }
776
777 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
778 {
779         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work, 0);
780 }
781 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
782
783 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
784                                     unsigned long msecs)
785 {
786         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work,
787                                     msecs_to_jiffies(msecs));
788 }
789 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
790
791 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
792 {
793         if (tag < tags->nr_tags) {
794                 prefetch(tags->rqs[tag]);
795                 return tags->rqs[tag];
796         }
797
798         return NULL;
799 }
800 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
801
802 static bool blk_mq_rq_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
803                                void *priv, bool reserved)
804 {
805         /*
806          * If we find a request that is inflight and the queue matches,
807          * we know the queue is busy. Return false to stop the iteration.
808          */
809         if (rq->state == MQ_RQ_IN_FLIGHT && rq->q == hctx->queue) {
810                 bool *busy = priv;
811
812                 *busy = true;
813                 return false;
814         }
815
816         return true;
817 }
818
819 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q)
820 {
821         bool busy = false;
822
823         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_rq_inflight, &busy);
824         return busy;
825 }
826 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_queue_inflight);
827
828 static void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
829 {
830         req->rq_flags |= RQF_TIMED_OUT;
831         if (req->q->mq_ops->timeout) {
832                 enum blk_eh_timer_return ret;
833
834                 ret = req->q->mq_ops->timeout(req, reserved);
835                 if (ret == BLK_EH_DONE)
836                         return;
837                 WARN_ON_ONCE(ret != BLK_EH_RESET_TIMER);
838         }
839
840         blk_add_timer(req);
841 }
842
843 static bool blk_mq_req_expired(struct request *rq, unsigned long *next)
844 {
845         unsigned long deadline;
846
847         if (blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IN_FLIGHT)
848                 return false;
849         if (rq->rq_flags & RQF_TIMED_OUT)
850                 return false;
851
852         deadline = READ_ONCE(rq->deadline);
853         if (time_after_eq(jiffies, deadline))
854                 return true;
855
856         if (*next == 0)
857                 *next = deadline;
858         else if (time_after(*next, deadline))
859                 *next = deadline;
860         return false;
861 }
862
863 static bool blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
864                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
865 {
866         unsigned long *next = priv;
867
868         /*
869          * Just do a quick check if it is expired before locking the request in
870          * so we're not unnecessarilly synchronizing across CPUs.
871          */
872         if (!blk_mq_req_expired(rq, next))
873                 return true;
874
875         /*
876          * We have reason to believe the request may be expired. Take a
877          * reference on the request to lock this request lifetime into its
878          * currently allocated context to prevent it from being reallocated in
879          * the event the completion by-passes this timeout handler.
880          *
881          * If the reference was already released, then the driver beat the
882          * timeout handler to posting a natural completion.
883          */
884         if (!refcount_inc_not_zero(&rq->ref))
885                 return true;
886
887         /*
888          * The request is now locked and cannot be reallocated underneath the
889          * timeout handler's processing. Re-verify this exact request is truly
890          * expired; if it is not expired, then the request was completed and
891          * reallocated as a new request.
892          */
893         if (blk_mq_req_expired(rq, next))
894                 blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
895
896         if (is_flush_rq(rq, hctx))
897                 rq->end_io(rq, 0);
898         else if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
899                 __blk_mq_free_request(rq);
900
901         return true;
902 }
903
904 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
905 {
906         struct request_queue *q =
907                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
908         unsigned long next = 0;
909         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
910         int i;
911
912         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
913          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
914          * completion, since the timeout code would not be able to
915          * acquire the queue reference here.
916          *
917          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
918          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
919          * obtain a reference even in the short window between the queue
920          * starting to freeze, by dropping the first reference in
921          * blk_freeze_queue_start, and the moment the last request is
922          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
923          * zero.
924          */
925         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
926                 return;
927
928         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &next);
929
930         if (next != 0) {
931                 mod_timer(&q->timeout, next);
932         } else {
933                 /*
934                  * Request timeouts are handled as a forward rolling timer. If
935                  * we end up here it means that no requests are pending and
936                  * also that no request has been pending for a while. Mark
937                  * each hctx as idle.
938                  */
939                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
940                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
941                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
942                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
943                 }
944         }
945         blk_queue_exit(q);
946 }
947
948 struct flush_busy_ctx_data {
949         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
950         struct list_head *list;
951 };
952
953 static bool flush_busy_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr, void *data)
954 {
955         struct flush_busy_ctx_data *flush_data = data;
956         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = flush_data->hctx;
957         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
958         enum hctx_type type = hctx->type;
959
960         spin_lock(&ctx->lock);
961         list_splice_tail_init(&ctx->rq_lists[type], flush_data->list);
962         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
963         spin_unlock(&ctx->lock);
964         return true;
965 }
966
967 /*
968  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
969  * to the for-dispatch
970  */
971 void blk_mq_flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
972 {
973         struct flush_busy_ctx_data data = {
974                 .hctx = hctx,
975                 .list = list,
976         };
977
978         sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, flush_busy_ctx, &data);
979 }
980 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_flush_busy_ctxs);
981
982 struct dispatch_rq_data {
983         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
984         struct request *rq;
985 };
986
987 static bool dispatch_rq_from_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr,
988                 void *data)
989 {
990         struct dispatch_rq_data *dispatch_data = data;
991         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = dispatch_data->hctx;
992         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
993         enum hctx_type type = hctx->type;
994
995         spin_lock(&ctx->lock);
996         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
997                 dispatch_data->rq = list_entry_rq(ctx->rq_lists[type].next);
998                 list_del_init(&dispatch_data->rq->queuelist);
999                 if (list_empty(&ctx->rq_lists[type]))
1000                         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
1001         }
1002         spin_unlock(&ctx->lock);
1003
1004         return !dispatch_data->rq;
1005 }
1006
1007 struct request *blk_mq_dequeue_from_ctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1008                                         struct blk_mq_ctx *start)
1009 {
1010         unsigned off = start ? start->index_hw[hctx->type] : 0;
1011         struct dispatch_rq_data data = {
1012                 .hctx = hctx,
1013                 .rq   = NULL,
1014         };
1015
1016         __sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, off,
1017                                dispatch_rq_from_ctx, &data);
1018
1019         return data.rq;
1020 }
1021
1022 static inline unsigned int queued_to_index(unsigned int queued)
1023 {
1024         if (!queued)
1025                 return 0;
1026
1027         return min(BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1, ilog2(queued) + 1);
1028 }
1029
1030 bool blk_mq_get_driver_tag(struct request *rq)
1031 {
1032         struct blk_mq_alloc_data data = {
1033                 .q = rq->q,
1034                 .hctx = rq->mq_hctx,
1035                 .flags = BLK_MQ_REQ_NOWAIT,
1036                 .cmd_flags = rq->cmd_flags,
1037         };
1038         bool shared;
1039
1040         if (rq->tag != -1)
1041                 return true;
1042
1043         if (blk_mq_tag_is_reserved(data.hctx->sched_tags, rq->internal_tag))
1044                 data.flags |= BLK_MQ_REQ_RESERVED;
1045
1046         shared = blk_mq_tag_busy(data.hctx);
1047         rq->tag = blk_mq_get_tag(&data);
1048         if (rq->tag >= 0) {
1049                 if (shared) {
1050                         rq->rq_flags |= RQF_MQ_INFLIGHT;
1051                         atomic_inc(&data.hctx->nr_active);
1052                 }
1053                 data.hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
1054         }
1055
1056         return rq->tag != -1;
1057 }
1058
1059 static int blk_mq_dispatch_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
1060                                 int flags, void *key)
1061 {
1062         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1063
1064         hctx = container_of(wait, struct blk_mq_hw_ctx, dispatch_wait);
1065
1066         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1067         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1068                 struct sbitmap_queue *sbq;
1069
1070                 list_del_init(&wait->entry);
1071                 sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1072                 atomic_dec(&sbq->ws_active);
1073         }
1074         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1075
1076         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1077         return 1;
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Mark us waiting for a tag. For shared tags, this involves hooking us into
1082  * the tag wakeups. For non-shared tags, we can simply mark us needing a
1083  * restart. For both cases, take care to check the condition again after
1084  * marking us as waiting.
1085  */
1086 static bool blk_mq_mark_tag_wait(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1087                                  struct request *rq)
1088 {
1089         struct sbitmap_queue *sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1090         struct wait_queue_head *wq;
1091         wait_queue_entry_t *wait;
1092         bool ret;
1093
1094         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1095                 blk_mq_sched_mark_restart_hctx(hctx);
1096
1097                 /*
1098                  * It's possible that a tag was freed in the window between the
1099                  * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1100                  * queue.
1101                  *
1102                  * Don't clear RESTART here, someone else could have set it.
1103                  * At most this will cost an extra queue run.
1104                  */
1105                 return blk_mq_get_driver_tag(rq);
1106         }
1107
1108         wait = &hctx->dispatch_wait;
1109         if (!list_empty_careful(&wait->entry))
1110                 return false;
1111
1112         wq = &bt_wait_ptr(sbq, hctx)->wait;
1113
1114         spin_lock_irq(&wq->lock);
1115         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1116         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1117                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1118                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1119                 return false;
1120         }
1121
1122         atomic_inc(&sbq->ws_active);
1123         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1124         __add_wait_queue(wq, wait);
1125
1126         /*
1127          * It's possible that a tag was freed in the window between the
1128          * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1129          * queue.
1130          */
1131         ret = blk_mq_get_driver_tag(rq);
1132         if (!ret) {
1133                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1134                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1135                 return false;
1136         }
1137
1138         /*
1139          * We got a tag, remove ourselves from the wait queue to ensure
1140          * someone else gets the wakeup.
1141          */
1142         list_del_init(&wait->entry);
1143         atomic_dec(&sbq->ws_active);
1144         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1145         spin_unlock_irq(&wq->lock);
1146
1147         return true;
1148 }
1149
1150 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT  8
1151 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR  4
1152 /*
1153  * Update dispatch busy with the Exponential Weighted Moving Average(EWMA):
1154  * - EWMA is one simple way to compute running average value
1155  * - weight(7/8 and 1/8) is applied so that it can decrease exponentially
1156  * - take 4 as factor for avoiding to get too small(0) result, and this
1157  *   factor doesn't matter because EWMA decreases exponentially
1158  */
1159 static void blk_mq_update_dispatch_busy(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool busy)
1160 {
1161         unsigned int ewma;
1162
1163         if (hctx->queue->elevator)
1164                 return;
1165
1166         ewma = hctx->dispatch_busy;
1167
1168         if (!ewma && !busy)
1169                 return;
1170
1171         ewma *= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT - 1;
1172         if (busy)
1173                 ewma += 1 << BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR;
1174         ewma /= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT;
1175
1176         hctx->dispatch_busy = ewma;
1177 }
1178
1179 #define BLK_MQ_RESOURCE_DELAY   3               /* ms units */
1180
1181 static void blk_mq_handle_dev_resource(struct request *rq,
1182                                        struct list_head *list)
1183 {
1184         struct request *next =
1185                 list_first_entry_or_null(list, struct request, queuelist);
1186
1187         /*
1188          * If an I/O scheduler has been configured and we got a driver tag for
1189          * the next request already, free it.
1190          */
1191         if (next)
1192                 blk_mq_put_driver_tag(next);
1193
1194         list_add(&rq->queuelist, list);
1195         __blk_mq_requeue_request(rq);
1196 }
1197
1198 /*
1199  * Returns true if we did some work AND can potentially do more.
1200  */
1201 bool blk_mq_dispatch_rq_list(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1202                              bool got_budget)
1203 {
1204         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1205         struct request *rq, *nxt;
1206         bool no_tag = false;
1207         int errors, queued;
1208         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
1209
1210         if (list_empty(list))
1211                 return false;
1212
1213         WARN_ON(!list_is_singular(list) && got_budget);
1214
1215         /*
1216          * Now process all the entries, sending them to the driver.
1217          */
1218         errors = queued = 0;
1219         do {
1220                 struct blk_mq_queue_data bd;
1221
1222                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1223
1224                 hctx = rq->mq_hctx;
1225                 if (!got_budget && !blk_mq_get_dispatch_budget(hctx)) {
1226                         blk_mq_put_driver_tag(rq);
1227                         break;
1228                 }
1229
1230                 if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1231                         /*
1232                          * The initial allocation attempt failed, so we need to
1233                          * rerun the hardware queue when a tag is freed. The
1234                          * waitqueue takes care of that. If the queue is run
1235                          * before we add this entry back on the dispatch list,
1236                          * we'll re-run it below.
1237                          */
1238                         if (!blk_mq_mark_tag_wait(hctx, rq)) {
1239                                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1240                                 /*
1241                                  * For non-shared tags, the RESTART check
1242                                  * will suffice.
1243                                  */
1244                                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1245                                         no_tag = true;
1246                                 break;
1247                         }
1248                 }
1249
1250                 list_del_init(&rq->queuelist);
1251
1252                 bd.rq = rq;
1253
1254                 /*
1255                  * Flag last if we have no more requests, or if we have more
1256                  * but can't assign a driver tag to it.
1257                  */
1258                 if (list_empty(list))
1259                         bd.last = true;
1260                 else {
1261                         nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1262                         bd.last = !blk_mq_get_driver_tag(nxt);
1263                 }
1264
1265                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1266                 if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1267                         blk_mq_handle_dev_resource(rq, list);
1268                         break;
1269                 }
1270
1271                 if (unlikely(ret != BLK_STS_OK)) {
1272                         errors++;
1273                         blk_mq_end_request(rq, BLK_STS_IOERR);
1274                         continue;
1275                 }
1276
1277                 queued++;
1278         } while (!list_empty(list));
1279
1280         hctx->dispatched[queued_to_index(queued)]++;
1281
1282         /*
1283          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
1284          * that is where we will continue on next queue run.
1285          */
1286         if (!list_empty(list)) {
1287                 bool needs_restart;
1288
1289                 /*
1290                  * If we didn't flush the entire list, we could have told
1291                  * the driver there was more coming, but that turned out to
1292                  * be a lie.
1293                  */
1294                 if (q->mq_ops->commit_rqs && queued)
1295                         q->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1296
1297                 spin_lock(&hctx->lock);
1298                 list_splice_tail_init(list, &hctx->dispatch);
1299                 spin_unlock(&hctx->lock);
1300
1301                 /*
1302                  * If SCHED_RESTART was set by the caller of this function and
1303                  * it is no longer set that means that it was cleared by another
1304                  * thread and hence that a queue rerun is needed.
1305                  *
1306                  * If 'no_tag' is set, that means that we failed getting
1307                  * a driver tag with an I/O scheduler attached. If our dispatch
1308                  * waitqueue is no longer active, ensure that we run the queue
1309                  * AFTER adding our entries back to the list.
1310                  *
1311                  * If no I/O scheduler has been configured it is possible that
1312                  * the hardware queue got stopped and restarted before requests
1313                  * were pushed back onto the dispatch list. Rerun the queue to
1314                  * avoid starvation. Notes:
1315                  * - blk_mq_run_hw_queue() checks whether or not a queue has
1316                  *   been stopped before rerunning a queue.
1317                  * - Some but not all block drivers stop a queue before
1318                  *   returning BLK_STS_RESOURCE. Two exceptions are scsi-mq
1319                  *   and dm-rq.
1320                  *
1321                  * If driver returns BLK_STS_RESOURCE and SCHED_RESTART
1322                  * bit is set, run queue after a delay to avoid IO stalls
1323                  * that could otherwise occur if the queue is idle.
1324                  */
1325                 needs_restart = blk_mq_sched_needs_restart(hctx);
1326                 if (!needs_restart ||
1327                     (no_tag && list_empty_careful(&hctx->dispatch_wait.entry)))
1328                         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1329                 else if (needs_restart && (ret == BLK_STS_RESOURCE))
1330                         blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, BLK_MQ_RESOURCE_DELAY);
1331
1332                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1333                 return false;
1334         } else
1335                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1336
1337         /*
1338          * If the host/device is unable to accept more work, inform the
1339          * caller of that.
1340          */
1341         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1342                 return false;
1343
1344         return (queued + errors) != 0;
1345 }
1346
1347 /**
1348  * __blk_mq_run_hw_queue - Run a hardware queue.
1349  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1350  *
1351  * Send pending requests to the hardware.
1352  */
1353 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1354 {
1355         int srcu_idx;
1356
1357         /*
1358          * We should be running this queue from one of the CPUs that
1359          * are mapped to it.
1360          *
1361          * There are at least two related races now between setting
1362          * hctx->next_cpu from blk_mq_hctx_next_cpu() and running
1363          * __blk_mq_run_hw_queue():
1364          *
1365          * - hctx->next_cpu is found offline in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1366          *   but later it becomes online, then this warning is harmless
1367          *   at all
1368          *
1369          * - hctx->next_cpu is found online in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1370          *   but later it becomes offline, then the warning can't be
1371          *   triggered, and we depend on blk-mq timeout handler to
1372          *   handle dispatched requests to this hctx
1373          */
1374         if (!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
1375                 cpu_online(hctx->next_cpu)) {
1376                 printk(KERN_WARNING "run queue from wrong CPU %d, hctx %s\n",
1377                         raw_smp_processor_id(),
1378                         cpumask_empty(hctx->cpumask) ? "inactive": "active");
1379                 dump_stack();
1380         }
1381
1382         /*
1383          * We can't run the queue inline with ints disabled. Ensure that
1384          * we catch bad users of this early.
1385          */
1386         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
1387
1388         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1389
1390         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1391         blk_mq_sched_dispatch_requests(hctx);
1392         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1393 }
1394
1395 static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1396 {
1397         int cpu = cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask);
1398
1399         if (cpu >= nr_cpu_ids)
1400                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1401         return cpu;
1402 }
1403
1404 /*
1405  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
1406  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
1407  * For now we just round-robin here, switching for every
1408  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
1409  */
1410 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1411 {
1412         bool tried = false;
1413         int next_cpu = hctx->next_cpu;
1414
1415         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
1416                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1417
1418         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
1419 select_cpu:
1420                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, hctx->cpumask,
1421                                 cpu_online_mask);
1422                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
1423                         next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
1424                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1425         }
1426
1427         /*
1428          * Do unbound schedule if we can't find a online CPU for this hctx,
1429          * and it should only happen in the path of handling CPU DEAD.
1430          */
1431         if (!cpu_online(next_cpu)) {
1432                 if (!tried) {
1433                         tried = true;
1434                         goto select_cpu;
1435                 }
1436
1437                 /*
1438                  * Make sure to re-select CPU next time once after CPUs
1439                  * in hctx->cpumask become online again.
1440                  */
1441                 hctx->next_cpu = next_cpu;
1442                 hctx->next_cpu_batch = 1;
1443                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1444         }
1445
1446         hctx->next_cpu = next_cpu;
1447         return next_cpu;
1448 }
1449
1450 /**
1451  * __blk_mq_delay_run_hw_queue - Run (or schedule to run) a hardware queue.
1452  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1453  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1454  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1455  *
1456  * If !@async, try to run the queue now. Else, run the queue asynchronously and
1457  * with a delay of @msecs.
1458  */
1459 static void __blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async,
1460                                         unsigned long msecs)
1461 {
1462         if (unlikely(blk_mq_hctx_stopped(hctx)))
1463                 return;
1464
1465         if (!async && !(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
1466                 int cpu = get_cpu();
1467                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
1468                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1469                         put_cpu();
1470                         return;
1471                 }
1472
1473                 put_cpu();
1474         }
1475
1476         kblockd_mod_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work,
1477                                     msecs_to_jiffies(msecs));
1478 }
1479
1480 /**
1481  * blk_mq_delay_run_hw_queue - Run a hardware queue asynchronously.
1482  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1483  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1484  *
1485  * Run a hardware queue asynchronously with a delay of @msecs.
1486  */
1487 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1488 {
1489         __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, true, msecs);
1490 }
1491 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queue);
1492
1493 /**
1494  * blk_mq_run_hw_queue - Start to run a hardware queue.
1495  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1496  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1497  *
1498  * Check if the request queue is not in a quiesced state and if there are
1499  * pending requests to be sent. If this is true, run the queue to send requests
1500  * to hardware.
1501  */
1502 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1503 {
1504         int srcu_idx;
1505         bool need_run;
1506
1507         /*
1508          * When queue is quiesced, we may be switching io scheduler, or
1509          * updating nr_hw_queues, or other things, and we can't run queue
1510          * any more, even __blk_mq_hctx_has_pending() can't be called safely.
1511          *
1512          * And queue will be rerun in blk_mq_unquiesce_queue() if it is
1513          * quiesced.
1514          */
1515         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1516         need_run = !blk_queue_quiesced(hctx->queue) &&
1517                 blk_mq_hctx_has_pending(hctx);
1518         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1519
1520         if (need_run)
1521                 __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, async, 0);
1522 }
1523 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queue);
1524
1525 /**
1526  * blk_mq_run_hw_queue - Run all hardware queues in a request queue.
1527  * @q: Pointer to the request queue to run.
1528  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1529  */
1530 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1531 {
1532         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1533         int i;
1534
1535         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1536                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1537                         continue;
1538
1539                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1540         }
1541 }
1542 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
1543
1544 /**
1545  * blk_mq_queue_stopped() - check whether one or more hctxs have been stopped
1546  * @q: request queue.
1547  *
1548  * The caller is responsible for serializing this function against
1549  * blk_mq_{start,stop}_hw_queue().
1550  */
1551 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q)
1552 {
1553         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1554         int i;
1555
1556         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1557                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1558                         return true;
1559
1560         return false;
1561 }
1562 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_queue_stopped);
1563
1564 /*
1565  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1566  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1567  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1568  *
1569  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1570  * after blk_mq_stop_hw_queue() returns. Please use
1571  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1572  */
1573 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1574 {
1575         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
1576
1577         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1578 }
1579 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
1580
1581 /*
1582  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1583  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1584  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1585  *
1586  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1587  * after blk_mq_stop_hw_queues() returns. Please use
1588  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1589  */
1590 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
1591 {
1592         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1593         int i;
1594
1595         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1596                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
1597 }
1598 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
1599
1600 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1601 {
1602         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1603
1604         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1605 }
1606 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
1607
1608 void blk_mq_start_hw_queues(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                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1615 }
1616 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1617
1618 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1619 {
1620         if (!blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1621                 return;
1622
1623         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1624         blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1625 }
1626 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_start_stopped_hw_queue);
1627
1628 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1629 {
1630         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1631         int i;
1632
1633         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1634                 blk_mq_start_stopped_hw_queue(hctx, async);
1635 }
1636 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1637
1638 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1639 {
1640         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1641
1642         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1643
1644         /*
1645          * If we are stopped, don't run the queue.
1646          */
1647         if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1648                 return;
1649
1650         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1651 }
1652
1653 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1654                                             struct request *rq,
1655                                             bool at_head)
1656 {
1657         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1658         enum hctx_type type = hctx->type;
1659
1660         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1661
1662         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1663
1664         if (at_head)
1665                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1666         else
1667                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1668 }
1669
1670 void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
1671                              bool at_head)
1672 {
1673         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1674
1675         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1676
1677         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1678         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1679 }
1680
1681 /**
1682  * blk_mq_request_bypass_insert - Insert a request at dispatch list.
1683  * @rq: Pointer to request to be inserted.
1684  * @run_queue: If we should run the hardware queue after inserting the request.
1685  *
1686  * Should only be used carefully, when the caller knows we want to
1687  * bypass a potential IO scheduler on the target device.
1688  */
1689 void blk_mq_request_bypass_insert(struct request *rq, bool at_head,
1690                                   bool run_queue)
1691 {
1692         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1693
1694         spin_lock(&hctx->lock);
1695         if (at_head)
1696                 list_add(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1697         else
1698                 list_add_tail(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1699         spin_unlock(&hctx->lock);
1700
1701         if (run_queue)
1702                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1703 }
1704
1705 void blk_mq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct blk_mq_ctx *ctx,
1706                             struct list_head *list)
1707
1708 {
1709         struct request *rq;
1710         enum hctx_type type = hctx->type;
1711
1712         /*
1713          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1714          * offline now
1715          */
1716         list_for_each_entry(rq, list, queuelist) {
1717                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1718                 trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1719         }
1720
1721         spin_lock(&ctx->lock);
1722         list_splice_tail_init(list, &ctx->rq_lists[type]);
1723         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1724         spin_unlock(&ctx->lock);
1725 }
1726
1727 static int plug_rq_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1728 {
1729         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1730         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1731
1732         if (rqa->mq_ctx != rqb->mq_ctx)
1733                 return rqa->mq_ctx > rqb->mq_ctx;
1734         if (rqa->mq_hctx != rqb->mq_hctx)
1735                 return rqa->mq_hctx > rqb->mq_hctx;
1736
1737         return blk_rq_pos(rqa) > blk_rq_pos(rqb);
1738 }
1739
1740 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1741 {
1742         LIST_HEAD(list);
1743
1744         if (list_empty(&plug->mq_list))
1745                 return;
1746         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1747
1748         if (plug->rq_count > 2 && plug->multiple_queues)
1749                 list_sort(NULL, &list, plug_rq_cmp);
1750
1751         plug->rq_count = 0;
1752
1753         do {
1754                 struct list_head rq_list;
1755                 struct request *rq, *head_rq = list_entry_rq(list.next);
1756                 struct list_head *pos = &head_rq->queuelist; /* skip first */
1757                 struct blk_mq_hw_ctx *this_hctx = head_rq->mq_hctx;
1758                 struct blk_mq_ctx *this_ctx = head_rq->mq_ctx;
1759                 unsigned int depth = 1;
1760
1761                 list_for_each_continue(pos, &list) {
1762                         rq = list_entry_rq(pos);
1763                         BUG_ON(!rq->q);
1764                         if (rq->mq_hctx != this_hctx || rq->mq_ctx != this_ctx)
1765                                 break;
1766                         depth++;
1767                 }
1768
1769                 list_cut_before(&rq_list, &list, pos);
1770                 trace_block_unplug(head_rq->q, depth, !from_schedule);
1771                 blk_mq_sched_insert_requests(this_hctx, this_ctx, &rq_list,
1772                                                 from_schedule);
1773         } while(!list_empty(&list));
1774 }
1775
1776 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio,
1777                 unsigned int nr_segs)
1778 {
1779         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
1780                 rq->cmd_flags |= REQ_FAILFAST_MASK;
1781
1782         rq->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1783         rq->write_hint = bio->bi_write_hint;
1784         blk_rq_bio_prep(rq, bio, nr_segs);
1785
1786         blk_account_io_start(rq, true);
1787 }
1788
1789 static blk_status_t __blk_mq_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1790                                             struct request *rq,
1791                                             blk_qc_t *cookie, bool last)
1792 {
1793         struct request_queue *q = rq->q;
1794         struct blk_mq_queue_data bd = {
1795                 .rq = rq,
1796                 .last = last,
1797         };
1798         blk_qc_t new_cookie;
1799         blk_status_t ret;
1800
1801         new_cookie = request_to_qc_t(hctx, rq);
1802
1803         /*
1804          * For OK queue, we are done. For error, caller may kill it.
1805          * Any other error (busy), just add it to our list as we
1806          * previously would have done.
1807          */
1808         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1809         switch (ret) {
1810         case BLK_STS_OK:
1811                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1812                 *cookie = new_cookie;
1813                 break;
1814         case BLK_STS_RESOURCE:
1815         case BLK_STS_DEV_RESOURCE:
1816                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1817                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1818                 break;
1819         default:
1820                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1821                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1822                 break;
1823         }
1824
1825         return ret;
1826 }
1827
1828 static blk_status_t __blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1829                                                 struct request *rq,
1830                                                 blk_qc_t *cookie,
1831                                                 bool bypass_insert, bool last)
1832 {
1833         struct request_queue *q = rq->q;
1834         bool run_queue = true;
1835
1836         /*
1837          * RCU or SRCU read lock is needed before checking quiesced flag.
1838          *
1839          * When queue is stopped or quiesced, ignore 'bypass_insert' from
1840          * blk_mq_request_issue_directly(), and return BLK_STS_OK to caller,
1841          * and avoid driver to try to dispatch again.
1842          */
1843         if (blk_mq_hctx_stopped(hctx) || blk_queue_quiesced(q)) {
1844                 run_queue = false;
1845                 bypass_insert = false;
1846                 goto insert;
1847         }
1848
1849         if (q->elevator && !bypass_insert)
1850                 goto insert;
1851
1852         if (!blk_mq_get_dispatch_budget(hctx))
1853                 goto insert;
1854
1855         if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1856                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1857                 goto insert;
1858         }
1859
1860         return __blk_mq_issue_directly(hctx, rq, cookie, last);
1861 insert:
1862         if (bypass_insert)
1863                 return BLK_STS_RESOURCE;
1864
1865         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, run_queue);
1866         return BLK_STS_OK;
1867 }
1868
1869 /**
1870  * blk_mq_try_issue_directly - Try to send a request directly to device driver.
1871  * @hctx: Pointer of the associated hardware queue.
1872  * @rq: Pointer to request to be sent.
1873  * @cookie: Request queue cookie.
1874  *
1875  * If the device has enough resources to accept a new request now, send the
1876  * request directly to device driver. Else, insert at hctx->dispatch queue, so
1877  * we can try send it another time in the future. Requests inserted at this
1878  * queue have higher priority.
1879  */
1880 static void blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1881                 struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1882 {
1883         blk_status_t ret;
1884         int srcu_idx;
1885
1886         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1887
1888         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1889
1890         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, cookie, false, true);
1891         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1892                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, true);
1893         else if (ret != BLK_STS_OK)
1894                 blk_mq_end_request(rq, ret);
1895
1896         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1897 }
1898
1899 blk_status_t blk_mq_request_issue_directly(struct request *rq, bool last)
1900 {
1901         blk_status_t ret;
1902         int srcu_idx;
1903         blk_qc_t unused_cookie;
1904         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1905
1906         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1907         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, &unused_cookie, true, last);
1908         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1909
1910         return ret;
1911 }
1912
1913 void blk_mq_try_issue_list_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1914                 struct list_head *list)
1915 {
1916         int queued = 0;
1917
1918         while (!list_empty(list)) {
1919                 blk_status_t ret;
1920                 struct request *rq = list_first_entry(list, struct request,
1921                                 queuelist);
1922
1923                 list_del_init(&rq->queuelist);
1924                 ret = blk_mq_request_issue_directly(rq, list_empty(list));
1925                 if (ret != BLK_STS_OK) {
1926                         if (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1927                                         ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1928                                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false,
1929                                                         list_empty(list));
1930                                 break;
1931                         }
1932                         blk_mq_end_request(rq, ret);
1933                 } else
1934                         queued++;
1935         }
1936
1937         /*
1938          * If we didn't flush the entire list, we could have told
1939          * the driver there was more coming, but that turned out to
1940          * be a lie.
1941          */
1942         if (!list_empty(list) && hctx->queue->mq_ops->commit_rqs && queued)
1943                 hctx->queue->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1944 }
1945
1946 static void blk_add_rq_to_plug(struct blk_plug *plug, struct request *rq)
1947 {
1948         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1949         plug->rq_count++;
1950         if (!plug->multiple_queues && !list_is_singular(&plug->mq_list)) {
1951                 struct request *tmp;
1952
1953                 tmp = list_first_entry(&plug->mq_list, struct request,
1954                                                 queuelist);
1955                 if (tmp->q != rq->q)
1956                         plug->multiple_queues = true;
1957         }
1958 }
1959
1960 /**
1961  * blk_mq_make_request - Create and send a request to block device.
1962  * @q: Request queue pointer.
1963  * @bio: Bio pointer.
1964  *
1965  * Builds up a request structure from @q and @bio and send to the device. The
1966  * request may not be queued directly to hardware if:
1967  * * This request can be merged with another one
1968  * * We want to place request at plug queue for possible future merging
1969  * * There is an IO scheduler active at this queue
1970  *
1971  * It will not queue the request if there is an error with the bio, or at the
1972  * request creation.
1973  *
1974  * Returns: Request queue cookie.
1975  */
1976 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1977 {
1978         const int is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
1979         const int is_flush_fua = op_is_flush(bio->bi_opf);
1980         struct blk_mq_alloc_data data = { .flags = 0};
1981         struct request *rq;
1982         struct blk_plug *plug;
1983         struct request *same_queue_rq = NULL;
1984         unsigned int nr_segs;
1985         blk_qc_t cookie;
1986
1987         blk_queue_bounce(q, &bio);
1988         __blk_queue_split(q, &bio, &nr_segs);
1989
1990         if (!bio_integrity_prep(bio))
1991                 return BLK_QC_T_NONE;
1992
1993         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1994             blk_attempt_plug_merge(q, bio, nr_segs, &same_queue_rq))
1995                 return BLK_QC_T_NONE;
1996
1997         if (blk_mq_sched_bio_merge(q, bio, nr_segs))
1998                 return BLK_QC_T_NONE;
1999
2000         rq_qos_throttle(q, bio);
2001
2002         data.cmd_flags = bio->bi_opf;
2003         rq = blk_mq_get_request(q, bio, &data);
2004         if (unlikely(!rq)) {
2005                 rq_qos_cleanup(q, bio);
2006                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT)
2007                         bio_wouldblock_error(bio);
2008                 return BLK_QC_T_NONE;
2009         }
2010
2011         trace_block_getrq(q, bio, bio->bi_opf);
2012
2013         rq_qos_track(q, rq, bio);
2014
2015         cookie = request_to_qc_t(data.hctx, rq);
2016
2017         blk_mq_bio_to_request(rq, bio, nr_segs);
2018
2019         plug = blk_mq_plug(q, bio);
2020         if (unlikely(is_flush_fua)) {
2021                 /* Bypass scheduler for flush requests */
2022                 blk_insert_flush(rq);
2023                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, true);
2024         } else if (plug && (q->nr_hw_queues == 1 || q->mq_ops->commit_rqs ||
2025                                 !blk_queue_nonrot(q))) {
2026                 /*
2027                  * Use plugging if we have a ->commit_rqs() hook as well, as
2028                  * we know the driver uses bd->last in a smart fashion.
2029                  *
2030                  * Use normal plugging if this disk is slow HDD, as sequential
2031                  * IO may benefit a lot from plug merging.
2032                  */
2033                 unsigned int request_count = plug->rq_count;
2034                 struct request *last = NULL;
2035
2036                 if (!request_count)
2037                         trace_block_plug(q);
2038                 else
2039                         last = list_entry_rq(plug->mq_list.prev);
2040
2041                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT || (last &&
2042                     blk_rq_bytes(last) >= BLK_PLUG_FLUSH_SIZE)) {
2043                         blk_flush_plug_list(plug, false);
2044                         trace_block_plug(q);
2045                 }
2046
2047                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2048         } else if (q->elevator) {
2049                 /* Insert the request at the IO scheduler queue */
2050                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2051         } else if (plug && !blk_queue_nomerges(q)) {
2052                 /*
2053                  * We do limited plugging. If the bio can be merged, do that.
2054                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
2055                  * issued. So the plug list will have one request at most
2056                  * The plug list might get flushed before this. If that happens,
2057                  * the plug list is empty, and same_queue_rq is invalid.
2058                  */
2059                 if (list_empty(&plug->mq_list))
2060                         same_queue_rq = NULL;
2061                 if (same_queue_rq) {
2062                         list_del_init(&same_queue_rq->queuelist);
2063                         plug->rq_count--;
2064                 }
2065                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2066                 trace_block_plug(q);
2067
2068                 if (same_queue_rq) {
2069                         data.hctx = same_queue_rq->mq_hctx;
2070                         trace_block_unplug(q, 1, true);
2071                         blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, same_queue_rq,
2072                                         &cookie);
2073                 }
2074         } else if ((q->nr_hw_queues > 1 && is_sync) ||
2075                         !data.hctx->dispatch_busy) {
2076                 /*
2077                  * There is no scheduler and we can try to send directly
2078                  * to the hardware.
2079                  */
2080                 blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, rq, &cookie);
2081         } else {
2082                 /* Default case. */
2083                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2084         }
2085
2086         return cookie;
2087 }
2088
2089 void blk_mq_free_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2090                      unsigned int hctx_idx)
2091 {
2092         struct page *page;
2093
2094         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
2095                 int i;
2096
2097                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
2098                         struct request *rq = tags->static_rqs[i];
2099
2100                         if (!rq)
2101                                 continue;
2102                         set->ops->exit_request(set, rq, hctx_idx);
2103                         tags->static_rqs[i] = NULL;
2104                 }
2105         }
2106
2107         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
2108                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
2109                 list_del_init(&page->lru);
2110                 /*
2111                  * Remove kmemleak object previously allocated in
2112                  * blk_mq_alloc_rqs().
2113                  */
2114                 kmemleak_free(page_address(page));
2115                 __free_pages(page, page->private);
2116         }
2117 }
2118
2119 void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tags *tags)
2120 {
2121         kfree(tags->rqs);
2122         tags->rqs = NULL;
2123         kfree(tags->static_rqs);
2124         tags->static_rqs = NULL;
2125
2126         blk_mq_free_tags(tags);
2127 }
2128
2129 struct blk_mq_tags *blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
2130                                         unsigned int hctx_idx,
2131                                         unsigned int nr_tags,
2132                                         unsigned int reserved_tags)
2133 {
2134         struct blk_mq_tags *tags;
2135         int node;
2136
2137         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2138         if (node == NUMA_NO_NODE)
2139                 node = set->numa_node;
2140
2141         tags = blk_mq_init_tags(nr_tags, reserved_tags, node,
2142                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
2143         if (!tags)
2144                 return NULL;
2145
2146         tags->rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2147                                  GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2148                                  node);
2149         if (!tags->rqs) {
2150                 blk_mq_free_tags(tags);
2151                 return NULL;
2152         }
2153
2154         tags->static_rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2155                                         GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2156                                         node);
2157         if (!tags->static_rqs) {
2158                 kfree(tags->rqs);
2159                 blk_mq_free_tags(tags);
2160                 return NULL;
2161         }
2162
2163         return tags;
2164 }
2165
2166 static size_t order_to_size(unsigned int order)
2167 {
2168         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
2169 }
2170
2171 static int blk_mq_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2172                                unsigned int hctx_idx, int node)
2173 {
2174         int ret;
2175
2176         if (set->ops->init_request) {
2177                 ret = set->ops->init_request(set, rq, hctx_idx, node);
2178                 if (ret)
2179                         return ret;
2180         }
2181
2182         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
2183         return 0;
2184 }
2185
2186 int blk_mq_alloc_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2187                      unsigned int hctx_idx, unsigned int depth)
2188 {
2189         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
2190         size_t rq_size, left;
2191         int node;
2192
2193         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2194         if (node == NUMA_NO_NODE)
2195                 node = set->numa_node;
2196
2197         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
2198
2199         /*
2200          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
2201          * to the cacheline size
2202          */
2203         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
2204                                 cache_line_size());
2205         left = rq_size * depth;
2206
2207         for (i = 0; i < depth; ) {
2208                 int this_order = max_order;
2209                 struct page *page;
2210                 int to_do;
2211                 void *p;
2212
2213                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
2214                         this_order--;
2215
2216                 do {
2217                         page = alloc_pages_node(node,
2218                                 GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
2219                                 this_order);
2220                         if (page)
2221                                 break;
2222                         if (!this_order--)
2223                                 break;
2224                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
2225                                 break;
2226                 } while (1);
2227
2228                 if (!page)
2229                         goto fail;
2230
2231                 page->private = this_order;
2232                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
2233
2234                 p = page_address(page);
2235                 /*
2236                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
2237                  * to additional allocations like via ops->init_request().
2238                  */
2239                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_NOIO);
2240                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
2241                 to_do = min(entries_per_page, depth - i);
2242                 left -= to_do * rq_size;
2243                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
2244                         struct request *rq = p;
2245
2246                         tags->static_rqs[i] = rq;
2247                         if (blk_mq_init_request(set, rq, hctx_idx, node)) {
2248                                 tags->static_rqs[i] = NULL;
2249                                 goto fail;
2250                         }
2251
2252                         p += rq_size;
2253                         i++;
2254                 }
2255         }
2256         return 0;
2257
2258 fail:
2259         blk_mq_free_rqs(set, tags, hctx_idx);
2260         return -ENOMEM;
2261 }
2262
2263 /*
2264  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
2265  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
2266  * gets run.
2267  */
2268 static int blk_mq_hctx_notify_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2269 {
2270         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2271         struct blk_mq_ctx *ctx;
2272         LIST_HEAD(tmp);
2273         enum hctx_type type;
2274
2275         hctx = hlist_entry_safe(node, struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_dead);
2276         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
2277         type = hctx->type;
2278
2279         spin_lock(&ctx->lock);
2280         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
2281                 list_splice_init(&ctx->rq_lists[type], &tmp);
2282                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
2283         }
2284         spin_unlock(&ctx->lock);
2285
2286         if (list_empty(&tmp))
2287                 return 0;
2288
2289         spin_lock(&hctx->lock);
2290         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
2291         spin_unlock(&hctx->lock);
2292
2293         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
2294         return 0;
2295 }
2296
2297 static void blk_mq_remove_cpuhp(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2298 {
2299         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD,
2300                                             &hctx->cpuhp_dead);
2301 }
2302
2303 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
2304 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
2305                 struct blk_mq_tag_set *set,
2306                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
2307 {
2308         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
2309                 blk_mq_tag_idle(hctx);
2310
2311         if (set->ops->exit_request)
2312                 set->ops->exit_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx);
2313
2314         if (set->ops->exit_hctx)
2315                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2316
2317         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2318
2319         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2320         list_add(&hctx->hctx_list, &q->unused_hctx_list);
2321         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2322 }
2323
2324 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
2325                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
2326 {
2327         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2328         unsigned int i;
2329
2330         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2331                 if (i == nr_queue)
2332                         break;
2333                 blk_mq_debugfs_unregister_hctx(hctx);
2334                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
2335         }
2336 }
2337
2338 static int blk_mq_hw_ctx_size(struct blk_mq_tag_set *tag_set)
2339 {
2340         int hw_ctx_size = sizeof(struct blk_mq_hw_ctx);
2341
2342         BUILD_BUG_ON(ALIGN(offsetof(struct blk_mq_hw_ctx, srcu),
2343                            __alignof__(struct blk_mq_hw_ctx)) !=
2344                      sizeof(struct blk_mq_hw_ctx));
2345
2346         if (tag_set->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2347                 hw_ctx_size += sizeof(struct srcu_struct);
2348
2349         return hw_ctx_size;
2350 }
2351
2352 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
2353                 struct blk_mq_tag_set *set,
2354                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
2355 {
2356         hctx->queue_num = hctx_idx;
2357
2358         cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, &hctx->cpuhp_dead);
2359
2360         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
2361
2362         if (set->ops->init_hctx &&
2363             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
2364                 goto unregister_cpu_notifier;
2365
2366         if (blk_mq_init_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
2367                                 hctx->numa_node))
2368                 goto exit_hctx;
2369         return 0;
2370
2371  exit_hctx:
2372         if (set->ops->exit_hctx)
2373                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2374  unregister_cpu_notifier:
2375         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2376         return -1;
2377 }
2378
2379 static struct blk_mq_hw_ctx *
2380 blk_mq_alloc_hctx(struct request_queue *q, struct blk_mq_tag_set *set,
2381                 int node)
2382 {
2383         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2384         gfp_t gfp = GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY;
2385
2386         hctx = kzalloc_node(blk_mq_hw_ctx_size(set), gfp, node);
2387         if (!hctx)
2388                 goto fail_alloc_hctx;
2389
2390         if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctx->cpumask, gfp, node))
2391                 goto free_hctx;
2392
2393         atomic_set(&hctx->nr_active, 0);
2394         if (node == NUMA_NO_NODE)
2395                 node = set->numa_node;
2396         hctx->numa_node = node;
2397
2398         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
2399         spin_lock_init(&hctx->lock);
2400         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
2401         hctx->queue = q;
2402         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2403
2404         INIT_LIST_HEAD(&hctx->hctx_list);
2405
2406         /*
2407          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
2408          * runtime
2409          */
2410         hctx->ctxs = kmalloc_array_node(nr_cpu_ids, sizeof(void *),
2411                         gfp, node);
2412         if (!hctx->ctxs)
2413                 goto free_cpumask;
2414
2415         if (sbitmap_init_node(&hctx->ctx_map, nr_cpu_ids, ilog2(8),
2416                                 gfp, node))
2417                 goto free_ctxs;
2418         hctx->nr_ctx = 0;
2419
2420         spin_lock_init(&hctx->dispatch_wait_lock);
2421         init_waitqueue_func_entry(&hctx->dispatch_wait, blk_mq_dispatch_wake);
2422         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch_wait.entry);
2423
2424         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(hctx->numa_node, set->cmd_size, gfp);
2425         if (!hctx->fq)
2426                 goto free_bitmap;
2427
2428         if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2429                 init_srcu_struct(hctx->srcu);
2430         blk_mq_hctx_kobj_init(hctx);
2431
2432         return hctx;
2433
2434  free_bitmap:
2435         sbitmap_free(&hctx->ctx_map);
2436  free_ctxs:
2437         kfree(hctx->ctxs);
2438  free_cpumask:
2439         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2440  free_hctx:
2441         kfree(hctx);
2442  fail_alloc_hctx:
2443         return NULL;
2444 }
2445
2446 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
2447                                    unsigned int nr_hw_queues)
2448 {
2449         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2450         unsigned int i, j;
2451
2452         for_each_possible_cpu(i) {
2453                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2454                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2455                 int k;
2456
2457                 __ctx->cpu = i;
2458                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
2459                 for (k = HCTX_TYPE_DEFAULT; k < HCTX_MAX_TYPES; k++)
2460                         INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_lists[k]);
2461
2462                 __ctx->queue = q;
2463
2464                 /*
2465                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
2466                  * not, we remain on the home node of the device
2467                  */
2468                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2469                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2470                         if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
2471                                 hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
2472                 }
2473         }
2474 }
2475
2476 static bool __blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set, int hctx_idx)
2477 {
2478         int ret = 0;
2479
2480         set->tags[hctx_idx] = blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx,
2481                                         set->queue_depth, set->reserved_tags);
2482         if (!set->tags[hctx_idx])
2483                 return false;
2484
2485         ret = blk_mq_alloc_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx,
2486                                 set->queue_depth);
2487         if (!ret)
2488                 return true;
2489
2490         blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2491         set->tags[hctx_idx] = NULL;
2492         return false;
2493 }
2494
2495 static void blk_mq_free_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set,
2496                                          unsigned int hctx_idx)
2497 {
2498         if (set->tags && set->tags[hctx_idx]) {
2499                 blk_mq_free_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx);
2500                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2501                 set->tags[hctx_idx] = NULL;
2502         }
2503 }
2504
2505 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
2506 {
2507         unsigned int i, j, hctx_idx;
2508         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2509         struct blk_mq_ctx *ctx;
2510         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2511
2512         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2513                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
2514                 hctx->nr_ctx = 0;
2515                 hctx->dispatch_from = NULL;
2516         }
2517
2518         /*
2519          * Map software to hardware queues.
2520          *
2521          * If the cpu isn't present, the cpu is mapped to first hctx.
2522          */
2523         for_each_possible_cpu(i) {
2524                 hctx_idx = set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].mq_map[i];
2525                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
2526                 if (!set->tags[hctx_idx] &&
2527                     !__blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx)) {
2528                         /*
2529                          * If tags initialization fail for some hctx,
2530                          * that hctx won't be brought online.  In this
2531                          * case, remap the current ctx to hctx[0] which
2532                          * is guaranteed to always have tags allocated
2533                          */
2534                         set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].mq_map[i] = 0;
2535                 }
2536
2537                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2538                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2539                         if (!set->map[j].nr_queues) {
2540                                 ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2541                                                 HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2542                                 continue;
2543                         }
2544
2545                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2546                         ctx->hctxs[j] = hctx;
2547                         /*
2548                          * If the CPU is already set in the mask, then we've
2549                          * mapped this one already. This can happen if
2550                          * devices share queues across queue maps.
2551                          */
2552                         if (cpumask_test_cpu(i, hctx->cpumask))
2553                                 continue;
2554
2555                         cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
2556                         hctx->type = j;
2557                         ctx->index_hw[hctx->type] = hctx->nr_ctx;
2558                         hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
2559
2560                         /*
2561                          * If the nr_ctx type overflows, we have exceeded the
2562                          * amount of sw queues we can support.
2563                          */
2564                         BUG_ON(!hctx->nr_ctx);
2565                 }
2566
2567                 for (; j < HCTX_MAX_TYPES; j++)
2568                         ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2569                                         HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2570         }
2571
2572         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2573                 /*
2574                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
2575                  * disable it and free the request entries.
2576                  */
2577                 if (!hctx->nr_ctx) {
2578                         /* Never unmap queue 0.  We need it as a
2579                          * fallback in case of a new remap fails
2580                          * allocation
2581                          */
2582                         if (i && set->tags[i])
2583                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2584
2585                         hctx->tags = NULL;
2586                         continue;
2587                 }
2588
2589                 hctx->tags = set->tags[i];
2590                 WARN_ON(!hctx->tags);
2591
2592                 /*
2593                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
2594                  * This is more accurate and more efficient than looping
2595                  * over all possibly mapped software queues.
2596                  */
2597                 sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
2598
2599                 /*
2600                  * Initialize batch roundrobin counts
2601                  */
2602                 hctx->next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
2603                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
2604         }
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Caller needs to ensure that we're either frozen/quiesced, or that
2609  * the queue isn't live yet.
2610  */
2611 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
2612 {
2613         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2614         int i;
2615
2616         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2617                 if (shared)
2618                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2619                 else
2620                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2621         }
2622 }
2623
2624 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set,
2625                                         bool shared)
2626 {
2627         struct request_queue *q;
2628
2629         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
2630
2631         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2632                 blk_mq_freeze_queue(q);
2633                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
2634                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2635         }
2636 }
2637
2638 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
2639 {
2640         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2641
2642         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2643         list_del_rcu(&q->tag_set_list);
2644         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
2645                 /* just transitioned to unshared */
2646                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2647                 /* update existing queue */
2648                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
2649         }
2650         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2651         INIT_LIST_HEAD(&q->tag_set_list);
2652 }
2653
2654 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
2655                                      struct request_queue *q)
2656 {
2657         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2658
2659         /*
2660          * Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues).
2661          */
2662         if (!list_empty(&set->tag_list) &&
2663             !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
2664                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2665                 /* update existing queue */
2666                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
2667         }
2668         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
2669                 queue_set_hctx_shared(q, true);
2670         list_add_tail_rcu(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
2671
2672         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2673 }
2674
2675 /* All allocations will be freed in release handler of q->mq_kobj */
2676 static int blk_mq_alloc_ctxs(struct request_queue *q)
2677 {
2678         struct blk_mq_ctxs *ctxs;
2679         int cpu;
2680
2681         ctxs = kzalloc(sizeof(*ctxs), GFP_KERNEL);
2682         if (!ctxs)
2683                 return -ENOMEM;
2684
2685         ctxs->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2686         if (!ctxs->queue_ctx)
2687                 goto fail;
2688
2689         for_each_possible_cpu(cpu) {
2690                 struct blk_mq_ctx *ctx = per_cpu_ptr(ctxs->queue_ctx, cpu);
2691                 ctx->ctxs = ctxs;
2692         }
2693
2694         q->mq_kobj = &ctxs->kobj;
2695         q->queue_ctx = ctxs->queue_ctx;
2696
2697         return 0;
2698  fail:
2699         kfree(ctxs);
2700         return -ENOMEM;
2701 }
2702
2703 /*
2704  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
2705  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
2706  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
2707  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
2708  */
2709 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
2710 {
2711         struct blk_mq_hw_ctx *hctx, *next;
2712         int i;
2713
2714         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
2715                 WARN_ON_ONCE(hctx && list_empty(&hctx->hctx_list));
2716
2717         /* all hctx are in .unused_hctx_list now */
2718         list_for_each_entry_safe(hctx, next, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2719                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2720                 kobject_put(&hctx->kobj);
2721         }
2722
2723         kfree(q->queue_hw_ctx);
2724
2725         /*
2726          * release .mq_kobj and sw queue's kobject now because
2727          * both share lifetime with request queue.
2728          */
2729         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2730 }
2731
2732 struct request_queue *blk_mq_init_queue_data(struct blk_mq_tag_set *set,
2733                 void *queuedata)
2734 {
2735         struct request_queue *uninit_q, *q;
2736
2737         uninit_q = __blk_alloc_queue(set->numa_node);
2738         if (!uninit_q)
2739                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2740         uninit_q->queuedata = queuedata;
2741
2742         /*
2743          * Initialize the queue without an elevator. device_add_disk() will do
2744          * the initialization.
2745          */
2746         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q, false);
2747         if (IS_ERR(q))
2748                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2749
2750         return q;
2751 }
2752 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_init_queue_data);
2753
2754 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2755 {
2756         return blk_mq_init_queue_data(set, NULL);
2757 }
2758 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2759
2760 /*
2761  * Helper for setting up a queue with mq ops, given queue depth, and
2762  * the passed in mq ops flags.
2763  */
2764 struct request_queue *blk_mq_init_sq_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2765                                            const struct blk_mq_ops *ops,
2766                                            unsigned int queue_depth,
2767                                            unsigned int set_flags)
2768 {
2769         struct request_queue *q;
2770         int ret;
2771
2772         memset(set, 0, sizeof(*set));
2773         set->ops = ops;
2774         set->nr_hw_queues = 1;
2775         set->nr_maps = 1;
2776         set->queue_depth = queue_depth;
2777         set->numa_node = NUMA_NO_NODE;
2778         set->flags = set_flags;
2779
2780         ret = blk_mq_alloc_tag_set(set);
2781         if (ret)
2782                 return ERR_PTR(ret);
2783
2784         q = blk_mq_init_queue(set);
2785         if (IS_ERR(q)) {
2786                 blk_mq_free_tag_set(set);
2787                 return q;
2788         }
2789
2790         return q;
2791 }
2792 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_sq_queue);
2793
2794 static struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_and_init_hctx(
2795                 struct blk_mq_tag_set *set, struct request_queue *q,
2796                 int hctx_idx, int node)
2797 {
2798         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = NULL, *tmp;
2799
2800         /* reuse dead hctx first */
2801         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2802         list_for_each_entry(tmp, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2803                 if (tmp->numa_node == node) {
2804                         hctx = tmp;
2805                         break;
2806                 }
2807         }
2808         if (hctx)
2809                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2810         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2811
2812         if (!hctx)
2813                 hctx = blk_mq_alloc_hctx(q, set, node);
2814         if (!hctx)
2815                 goto fail;
2816
2817         if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, hctx_idx))
2818                 goto free_hctx;
2819
2820         return hctx;
2821
2822  free_hctx:
2823         kobject_put(&hctx->kobj);
2824  fail:
2825         return NULL;
2826 }
2827
2828 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2829                                                 struct request_queue *q)
2830 {
2831         int i, j, end;
2832         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2833
2834         if (q->nr_hw_queues < set->nr_hw_queues) {
2835                 struct blk_mq_hw_ctx **new_hctxs;
2836
2837                 new_hctxs = kcalloc_node(set->nr_hw_queues,
2838                                        sizeof(*new_hctxs), GFP_KERNEL,
2839                                        set->numa_node);
2840                 if (!new_hctxs)
2841                         return;
2842                 if (hctxs)
2843                         memcpy(new_hctxs, hctxs, q->nr_hw_queues *
2844                                sizeof(*hctxs));
2845                 q->queue_hw_ctx = new_hctxs;
2846                 kfree(hctxs);
2847                 hctxs = new_hctxs;
2848         }
2849
2850         /* protect against switching io scheduler  */
2851         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
2852         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2853                 int node;
2854                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2855
2856                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], i);
2857                 /*
2858                  * If the hw queue has been mapped to another numa node,
2859                  * we need to realloc the hctx. If allocation fails, fallback
2860                  * to use the previous one.
2861                  */
2862                 if (hctxs[i] && (hctxs[i]->numa_node == node))
2863                         continue;
2864
2865                 hctx = blk_mq_alloc_and_init_hctx(set, q, i, node);
2866                 if (hctx) {
2867                         if (hctxs[i])
2868                                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctxs[i], i);
2869                         hctxs[i] = hctx;
2870                 } else {
2871                         if (hctxs[i])
2872                                 pr_warn("Allocate new hctx on node %d fails,\
2873                                                 fallback to previous one on node %d\n",
2874                                                 node, hctxs[i]->numa_node);
2875                         else
2876                                 break;
2877                 }
2878         }
2879         /*
2880          * Increasing nr_hw_queues fails. Free the newly allocated
2881          * hctxs and keep the previous q->nr_hw_queues.
2882          */
2883         if (i != set->nr_hw_queues) {
2884                 j = q->nr_hw_queues;
2885                 end = i;
2886         } else {
2887                 j = i;
2888                 end = q->nr_hw_queues;
2889                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2890         }
2891
2892         for (; j < end; j++) {
2893                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2894
2895                 if (hctx) {
2896                         if (hctx->tags)
2897                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, j);
2898                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2899                         hctxs[j] = NULL;
2900                 }
2901         }
2902         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
2903 }
2904
2905 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2906                                                   struct request_queue *q,
2907                                                   bool elevator_init)
2908 {
2909         /* mark the queue as mq asap */
2910         q->mq_ops = set->ops;
2911
2912         q->poll_cb = blk_stat_alloc_callback(blk_mq_poll_stats_fn,
2913                                              blk_mq_poll_stats_bkt,
2914                                              BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS, q);
2915         if (!q->poll_cb)
2916                 goto err_exit;
2917
2918         if (blk_mq_alloc_ctxs(q))
2919                 goto err_poll;
2920
2921         /* init q->mq_kobj and sw queues' kobjects */
2922         blk_mq_sysfs_init(q);
2923
2924         INIT_LIST_HEAD(&q->unused_hctx_list);
2925         spin_lock_init(&q->unused_hctx_lock);
2926
2927         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2928         if (!q->nr_hw_queues)
2929                 goto err_hctxs;
2930
2931         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2932         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2933
2934         q->tag_set = set;
2935
2936         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2937         if (set->nr_maps > HCTX_TYPE_POLL &&
2938             set->map[HCTX_TYPE_POLL].nr_queues)
2939                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_POLL, q);
2940
2941         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2942
2943         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2944         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2945         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2946
2947         q->make_request_fn = blk_mq_make_request;
2948         q->nr_requests = set->queue_depth;
2949
2950         /*
2951          * Default to classic polling
2952          */
2953         q->poll_nsec = BLK_MQ_POLL_CLASSIC;
2954
2955         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2956         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2957         blk_mq_map_swqueue(q);
2958
2959         if (elevator_init)
2960                 elevator_init_mq(q);
2961
2962         return q;
2963
2964 err_hctxs:
2965         kfree(q->queue_hw_ctx);
2966         q->nr_hw_queues = 0;
2967         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2968 err_poll:
2969         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
2970         q->poll_cb = NULL;
2971 err_exit:
2972         q->mq_ops = NULL;
2973         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2974 }
2975 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2976
2977 /* tags can _not_ be used after returning from blk_mq_exit_queue */
2978 void blk_mq_exit_queue(struct request_queue *q)
2979 {
2980         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2981
2982         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2983         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2984 }
2985
2986 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2987 {
2988         int i;
2989
2990         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
2991                 if (!__blk_mq_alloc_rq_map(set, i))
2992                         goto out_unwind;
2993
2994         return 0;
2995
2996 out_unwind:
2997         while (--i >= 0)
2998                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[i]);
2999
3000         return -ENOMEM;
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
3005  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
3006  * will be updated to reflect the allocated depth.
3007  */
3008 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
3009 {
3010         unsigned int depth;
3011         int err;
3012
3013         depth = set->queue_depth;
3014         do {
3015                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3016                 if (!err)
3017                         break;
3018
3019                 set->queue_depth >>= 1;
3020                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
3021                         err = -ENOMEM;
3022                         break;
3023                 }
3024         } while (set->queue_depth);
3025
3026         if (!set->queue_depth || err) {
3027                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
3028                 return -ENOMEM;
3029         }
3030
3031         if (depth != set->queue_depth)
3032                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
3033                                                 depth, set->queue_depth);
3034
3035         return 0;
3036 }
3037
3038 static int blk_mq_update_queue_map(struct blk_mq_tag_set *set)
3039 {
3040         /*
3041          * blk_mq_map_queues() and multiple .map_queues() implementations
3042          * expect that set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues is set to the
3043          * number of hardware queues.
3044          */
3045         if (set->nr_maps == 1)
3046                 set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues = set->nr_hw_queues;
3047
3048         if (set->ops->map_queues && !is_kdump_kernel()) {
3049                 int i;
3050
3051                 /*
3052                  * transport .map_queues is usually done in the following
3053                  * way:
3054                  *
3055                  * for (queue = 0; queue < set->nr_hw_queues; queue++) {
3056                  *      mask = get_cpu_mask(queue)
3057                  *      for_each_cpu(cpu, mask)
3058                  *              set->map[x].mq_map[cpu] = queue;
3059                  * }
3060                  *
3061                  * When we need to remap, the table has to be cleared for
3062                  * killing stale mapping since one CPU may not be mapped
3063                  * to any hw queue.
3064                  */
3065                 for (i = 0; i < set->nr_maps; i++)
3066                         blk_mq_clear_mq_map(&set->map[i]);
3067
3068                 return set->ops->map_queues(set);
3069         } else {
3070                 BUG_ON(set->nr_maps > 1);
3071                 return blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3072         }
3073 }
3074
3075 static int blk_mq_realloc_tag_set_tags(struct blk_mq_tag_set *set,
3076                                   int cur_nr_hw_queues, int new_nr_hw_queues)
3077 {
3078         struct blk_mq_tags **new_tags;
3079
3080         if (cur_nr_hw_queues >= new_nr_hw_queues)
3081                 return 0;
3082
3083         new_tags = kcalloc_node(new_nr_hw_queues, sizeof(struct blk_mq_tags *),
3084                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
3085         if (!new_tags)
3086                 return -ENOMEM;
3087
3088         if (set->tags)
3089                 memcpy(new_tags, set->tags, cur_nr_hw_queues *
3090                        sizeof(*set->tags));
3091         kfree(set->tags);
3092         set->tags = new_tags;
3093         set->nr_hw_queues = new_nr_hw_queues;
3094
3095         return 0;
3096 }
3097
3098 /*
3099  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
3100  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
3101  * requested depth down, if it's too large. In that case, the set
3102  * value will be stored in set->queue_depth.
3103  */
3104 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3105 {
3106         int i, ret;
3107
3108         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
3109
3110         if (!set->nr_hw_queues)
3111                 return -EINVAL;
3112         if (!set->queue_depth)
3113                 return -EINVAL;
3114         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
3115                 return -EINVAL;
3116
3117         if (!set->ops->queue_rq)
3118                 return -EINVAL;
3119
3120         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
3121                 return -EINVAL;
3122
3123         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
3124                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
3125                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
3126                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
3127         }
3128
3129         if (!set->nr_maps)
3130                 set->nr_maps = 1;
3131         else if (set->nr_maps > HCTX_MAX_TYPES)
3132                 return -EINVAL;
3133
3134         /*
3135          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
3136          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
3137          * 64 tags to prevent using too much memory.
3138          */
3139         if (is_kdump_kernel()) {
3140                 set->nr_hw_queues = 1;
3141                 set->nr_maps = 1;
3142                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
3143         }
3144         /*
3145          * There is no use for more h/w queues than cpus if we just have
3146          * a single map
3147          */
3148         if (set->nr_maps == 1 && set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3149                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3150
3151         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, 0, set->nr_hw_queues) < 0)
3152                 return -ENOMEM;
3153
3154         ret = -ENOMEM;
3155         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3156                 set->map[i].mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids,
3157                                                   sizeof(set->map[i].mq_map[0]),
3158                                                   GFP_KERNEL, set->numa_node);
3159                 if (!set->map[i].mq_map)
3160                         goto out_free_mq_map;
3161                 set->map[i].nr_queues = is_kdump_kernel() ? 1 : set->nr_hw_queues;
3162         }
3163
3164         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
3165         if (ret)
3166                 goto out_free_mq_map;
3167
3168         ret = blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3169         if (ret)
3170                 goto out_free_mq_map;
3171
3172         mutex_init(&set->tag_list_lock);
3173         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
3174
3175         return 0;
3176
3177 out_free_mq_map:
3178         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3179                 kfree(set->map[i].mq_map);
3180                 set->map[i].mq_map = NULL;
3181         }
3182         kfree(set->tags);
3183         set->tags = NULL;
3184         return ret;
3185 }
3186 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
3187
3188 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3189 {
3190         int i, j;
3191
3192         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3193                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3194
3195         for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
3196                 kfree(set->map[j].mq_map);
3197                 set->map[j].mq_map = NULL;
3198         }
3199
3200         kfree(set->tags);
3201         set->tags = NULL;
3202 }
3203 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
3204
3205 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
3206 {
3207         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
3208         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3209         int i, ret;
3210
3211         if (!set)
3212                 return -EINVAL;
3213
3214         if (q->nr_requests == nr)
3215                 return 0;
3216
3217         blk_mq_freeze_queue(q);
3218         blk_mq_quiesce_queue(q);
3219
3220         ret = 0;
3221         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
3222                 if (!hctx->tags)
3223                         continue;
3224                 /*
3225                  * If we're using an MQ scheduler, just update the scheduler
3226                  * queue depth. This is similar to what the old code would do.
3227                  */
3228                 if (!hctx->sched_tags) {
3229                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->tags, nr,
3230                                                         false);
3231                 } else {
3232                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->sched_tags,
3233                                                         nr, true);
3234                 }
3235                 if (ret)
3236                         break;
3237                 if (q->elevator && q->elevator->type->ops.depth_updated)
3238                         q->elevator->type->ops.depth_updated(hctx);
3239         }
3240
3241         if (!ret)
3242                 q->nr_requests = nr;
3243
3244         blk_mq_unquiesce_queue(q);
3245         blk_mq_unfreeze_queue(q);
3246
3247         return ret;
3248 }
3249
3250 /*
3251  * request_queue and elevator_type pair.
3252  * It is just used by __blk_mq_update_nr_hw_queues to cache
3253  * the elevator_type associated with a request_queue.
3254  */
3255 struct blk_mq_qe_pair {
3256         struct list_head node;
3257         struct request_queue *q;
3258         struct elevator_type *type;
3259 };
3260
3261 /*
3262  * Cache the elevator_type in qe pair list and switch the
3263  * io scheduler to 'none'
3264  */
3265 static bool blk_mq_elv_switch_none(struct list_head *head,
3266                 struct request_queue *q)
3267 {
3268         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3269
3270         if (!q->elevator)
3271                 return true;
3272
3273         qe = kmalloc(sizeof(*qe), GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY);
3274         if (!qe)
3275                 return false;
3276
3277         INIT_LIST_HEAD(&qe->node);
3278         qe->q = q;
3279         qe->type = q->elevator->type;
3280         list_add(&qe->node, head);
3281
3282         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3283         /*
3284          * After elevator_switch_mq, the previous elevator_queue will be
3285          * released by elevator_release. The reference of the io scheduler
3286          * module get by elevator_get will also be put. So we need to get
3287          * a reference of the io scheduler module here to prevent it to be
3288          * removed.
3289          */
3290         __module_get(qe->type->elevator_owner);
3291         elevator_switch_mq(q, NULL);
3292         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3293
3294         return true;
3295 }
3296
3297 static void blk_mq_elv_switch_back(struct list_head *head,
3298                 struct request_queue *q)
3299 {
3300         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3301         struct elevator_type *t = NULL;
3302
3303         list_for_each_entry(qe, head, node)
3304                 if (qe->q == q) {
3305                         t = qe->type;
3306                         break;
3307                 }
3308
3309         if (!t)
3310                 return;
3311
3312         list_del(&qe->node);
3313         kfree(qe);
3314
3315         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3316         elevator_switch_mq(q, t);
3317         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3318 }
3319
3320 static void __blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set,
3321                                                         int nr_hw_queues)
3322 {
3323         struct request_queue *q;
3324         LIST_HEAD(head);
3325         int prev_nr_hw_queues;
3326
3327         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
3328
3329         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3330                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3331         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
3332                 return;
3333
3334         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3335                 blk_mq_freeze_queue(q);
3336         /*
3337          * Switch IO scheduler to 'none', cleaning up the data associated
3338          * with the previous scheduler. We will switch back once we are done
3339          * updating the new sw to hw queue mappings.
3340          */
3341         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3342                 if (!blk_mq_elv_switch_none(&head, q))
3343                         goto switch_back;
3344
3345         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3346                 blk_mq_debugfs_unregister_hctxs(q);
3347                 blk_mq_sysfs_unregister(q);
3348         }
3349
3350         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, set->nr_hw_queues, nr_hw_queues) <
3351             0)
3352                 goto reregister;
3353
3354         prev_nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3355         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
3356         blk_mq_update_queue_map(set);
3357 fallback:
3358         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3359                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3360                 if (q->nr_hw_queues != set->nr_hw_queues) {
3361                         pr_warn("Increasing nr_hw_queues to %d fails, fallback to %d\n",
3362                                         nr_hw_queues, prev_nr_hw_queues);
3363                         set->nr_hw_queues = prev_nr_hw_queues;
3364                         blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3365                         goto fallback;
3366                 }
3367                 blk_mq_map_swqueue(q);
3368         }
3369
3370 reregister:
3371         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3372                 blk_mq_sysfs_register(q);
3373                 blk_mq_debugfs_register_hctxs(q);
3374         }
3375
3376 switch_back:
3377         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3378                 blk_mq_elv_switch_back(&head, q);
3379
3380         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3381                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
3382 }
3383
3384 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
3385 {
3386         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
3387         __blk_mq_update_nr_hw_queues(set, nr_hw_queues);
3388         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
3389 }
3390 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
3391
3392 /* Enable polling stats and return whether they were already enabled. */
3393 static bool blk_poll_stats_enable(struct request_queue *q)
3394 {
3395         if (test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3396             blk_queue_flag_test_and_set(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, q))
3397                 return true;
3398         blk_stat_add_callback(q, q->poll_cb);
3399         return false;
3400 }
3401
3402 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q)
3403 {
3404         /*
3405          * We don't arm the callback if polling stats are not enabled or the
3406          * callback is already active.
3407          */
3408         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3409             blk_stat_is_active(q->poll_cb))
3410                 return;
3411
3412         blk_stat_activate_msecs(q->poll_cb, 100);
3413 }
3414
3415 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb)
3416 {
3417         struct request_queue *q = cb->data;
3418         int bucket;
3419
3420         for (bucket = 0; bucket < BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS; bucket++) {
3421                 if (cb->stat[bucket].nr_samples)
3422                         q->poll_stat[bucket] = cb->stat[bucket];
3423         }
3424 }
3425
3426 static unsigned long blk_mq_poll_nsecs(struct request_queue *q,
3427                                        struct request *rq)
3428 {
3429         unsigned long ret = 0;
3430         int bucket;
3431
3432         /*
3433          * If stats collection isn't on, don't sleep but turn it on for
3434          * future users
3435          */
3436         if (!blk_poll_stats_enable(q))
3437                 return 0;
3438
3439         /*
3440          * As an optimistic guess, use half of the mean service time
3441          * for this type of request. We can (and should) make this smarter.
3442          * For instance, if the completion latencies are tight, we can
3443          * get closer than just half the mean. This is especially
3444          * important on devices where the completion latencies are longer
3445          * than ~10 usec. We do use the stats for the relevant IO size
3446          * if available which does lead to better estimates.
3447          */
3448         bucket = blk_mq_poll_stats_bkt(rq);
3449         if (bucket < 0)
3450                 return ret;
3451
3452         if (q->poll_stat[bucket].nr_samples)
3453                 ret = (q->poll_stat[bucket].mean + 1) / 2;
3454
3455         return ret;
3456 }
3457
3458 static bool blk_mq_poll_hybrid_sleep(struct request_queue *q,
3459                                      struct request *rq)
3460 {
3461         struct hrtimer_sleeper hs;
3462         enum hrtimer_mode mode;
3463         unsigned int nsecs;
3464         ktime_t kt;
3465
3466         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_POLL_SLEPT)
3467                 return false;
3468
3469         /*
3470          * If we get here, hybrid polling is enabled. Hence poll_nsec can be:
3471          *
3472          *  0:  use half of prev avg
3473          * >0:  use this specific value
3474          */
3475         if (q->poll_nsec > 0)
3476                 nsecs = q->poll_nsec;
3477         else
3478                 nsecs = blk_mq_poll_nsecs(q, rq);
3479
3480         if (!nsecs)
3481                 return false;
3482
3483         rq->rq_flags |= RQF_MQ_POLL_SLEPT;
3484
3485         /*
3486          * This will be replaced with the stats tracking code, using
3487          * 'avg_completion_time / 2' as the pre-sleep target.
3488          */
3489         kt = nsecs;
3490
3491         mode = HRTIMER_MODE_REL;
3492         hrtimer_init_sleeper_on_stack(&hs, CLOCK_MONOTONIC, mode);
3493         hrtimer_set_expires(&hs.timer, kt);
3494
3495         do {
3496                 if (blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE)
3497                         break;
3498                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3499                 hrtimer_sleeper_start_expires(&hs, mode);
3500                 if (hs.task)
3501                         io_schedule();
3502                 hrtimer_cancel(&hs.timer);
3503                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
3504         } while (hs.task && !signal_pending(current));
3505
3506         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3507         destroy_hrtimer_on_stack(&hs.timer);
3508         return true;
3509 }
3510
3511 static bool blk_mq_poll_hybrid(struct request_queue *q,
3512                                struct blk_mq_hw_ctx *hctx, blk_qc_t cookie)
3513 {
3514         struct request *rq;
3515
3516         if (q->poll_nsec == BLK_MQ_POLL_CLASSIC)
3517                 return false;
3518
3519         if (!blk_qc_t_is_internal(cookie))
3520                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3521         else {
3522                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->sched_tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3523                 /*
3524                  * With scheduling, if the request has completed, we'll
3525                  * get a NULL return here, as we clear the sched tag when
3526                  * that happens. The request still remains valid, like always,
3527                  * so we should be safe with just the NULL check.
3528                  */
3529                 if (!rq)
3530                         return false;
3531         }
3532
3533         return blk_mq_poll_hybrid_sleep(q, rq);
3534 }
3535
3536 /**
3537  * blk_poll - poll for IO completions
3538  * @q:  the queue
3539  * @cookie: cookie passed back at IO submission time
3540  * @spin: whether to spin for completions
3541  *
3542  * Description:
3543  *    Poll for completions on the passed in queue. Returns number of
3544  *    completed entries found. If @spin is true, then blk_poll will continue
3545  *    looping until at least one completion is found, unless the task is
3546  *    otherwise marked running (or we need to reschedule).
3547  */
3548 int blk_poll(struct request_queue *q, blk_qc_t cookie, bool spin)
3549 {
3550         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3551         long state;
3552
3553         if (!blk_qc_t_valid(cookie) ||
3554             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
3555                 return 0;
3556
3557         if (current->plug)
3558                 blk_flush_plug_list(current->plug, false);
3559
3560         hctx = q->queue_hw_ctx[blk_qc_t_to_queue_num(cookie)];
3561
3562         /*
3563          * If we sleep, have the caller restart the poll loop to reset
3564          * the state. Like for the other success return cases, the
3565          * caller is responsible for checking if the IO completed. If
3566          * the IO isn't complete, we'll get called again and will go
3567          * straight to the busy poll loop.
3568          */
3569         if (blk_mq_poll_hybrid(q, hctx, cookie))
3570                 return 1;
3571
3572         hctx->poll_considered++;
3573
3574         state = current->state;
3575         do {
3576                 int ret;
3577
3578                 hctx->poll_invoked++;
3579
3580                 ret = q->mq_ops->poll(hctx);
3581                 if (ret > 0) {
3582                         hctx->poll_success++;
3583                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3584                         return ret;
3585                 }
3586
3587                 if (signal_pending_state(state, current))
3588                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3589
3590                 if (current->state == TASK_RUNNING)
3591                         return 1;
3592                 if (ret < 0 || !spin)
3593                         break;
3594                 cpu_relax();
3595         } while (!need_resched());
3596
3597         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3598         return 0;
3599 }
3600 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_poll);
3601
3602 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq)
3603 {
3604         return rq->mq_ctx->cpu;
3605 }
3606 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_rq_cpu);
3607
3608 static int __init blk_mq_init(void)
3609 {
3610         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, "block/mq:dead", NULL,
3611                                 blk_mq_hctx_notify_dead);
3612         return 0;
3613 }
3614 subsys_initcall(blk_mq_init);