Merge tag 'tif-task_work.arch-2020-12-14' of git://git.kernel.dk/linux-block
[linux-2.6-microblaze.git] / block / blk-cgroup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Common Block IO controller cgroup interface
4  *
5  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
6  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
7  *
8  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
9  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
10  *
11  * Copyright (C) 2009 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
12  *                    Nauman Rafique <nauman@google.com>
13  *
14  * For policy-specific per-blkcg data:
15  * Copyright (C) 2015 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
16  *                    Arianna Avanzini <avanzini.arianna@gmail.com>
17  */
18 #include <linux/ioprio.h>
19 #include <linux/kdev_t.h>
20 #include <linux/module.h>
21 #include <linux/sched/signal.h>
22 #include <linux/err.h>
23 #include <linux/blkdev.h>
24 #include <linux/backing-dev.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/genhd.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/atomic.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/blk-cgroup.h>
31 #include <linux/tracehook.h>
32 #include <linux/psi.h>
33 #include "blk.h"
34
35 #define MAX_KEY_LEN 100
36
37 /*
38  * blkcg_pol_mutex protects blkcg_policy[] and policy [de]activation.
39  * blkcg_pol_register_mutex nests outside of it and synchronizes entire
40  * policy [un]register operations including cgroup file additions /
41  * removals.  Putting cgroup file registration outside blkcg_pol_mutex
42  * allows grabbing it from cgroup callbacks.
43  */
44 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_register_mutex);
45 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_mutex);
46
47 struct blkcg blkcg_root;
48 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root);
49
50 struct cgroup_subsys_state * const blkcg_root_css = &blkcg_root.css;
51 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root_css);
52
53 static struct blkcg_policy *blkcg_policy[BLKCG_MAX_POLS];
54
55 static LIST_HEAD(all_blkcgs);           /* protected by blkcg_pol_mutex */
56
57 bool blkcg_debug_stats = false;
58 static struct workqueue_struct *blkcg_punt_bio_wq;
59
60 static bool blkcg_policy_enabled(struct request_queue *q,
61                                  const struct blkcg_policy *pol)
62 {
63         return pol && test_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
64 }
65
66 /**
67  * blkg_free - free a blkg
68  * @blkg: blkg to free
69  *
70  * Free @blkg which may be partially allocated.
71  */
72 static void blkg_free(struct blkcg_gq *blkg)
73 {
74         int i;
75
76         if (!blkg)
77                 return;
78
79         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
80                 if (blkg->pd[i])
81                         blkcg_policy[i]->pd_free_fn(blkg->pd[i]);
82
83         free_percpu(blkg->iostat_cpu);
84         percpu_ref_exit(&blkg->refcnt);
85         kfree(blkg);
86 }
87
88 static void __blkg_release(struct rcu_head *rcu)
89 {
90         struct blkcg_gq *blkg = container_of(rcu, struct blkcg_gq, rcu_head);
91
92         WARN_ON(!bio_list_empty(&blkg->async_bios));
93
94         /* release the blkcg and parent blkg refs this blkg has been holding */
95         css_put(&blkg->blkcg->css);
96         if (blkg->parent)
97                 blkg_put(blkg->parent);
98         blkg_free(blkg);
99 }
100
101 /*
102  * A group is RCU protected, but having an rcu lock does not mean that one
103  * can access all the fields of blkg and assume these are valid.  For
104  * example, don't try to follow throtl_data and request queue links.
105  *
106  * Having a reference to blkg under an rcu allows accesses to only values
107  * local to groups like group stats and group rate limits.
108  */
109 static void blkg_release(struct percpu_ref *ref)
110 {
111         struct blkcg_gq *blkg = container_of(ref, struct blkcg_gq, refcnt);
112
113         call_rcu(&blkg->rcu_head, __blkg_release);
114 }
115
116 static void blkg_async_bio_workfn(struct work_struct *work)
117 {
118         struct blkcg_gq *blkg = container_of(work, struct blkcg_gq,
119                                              async_bio_work);
120         struct bio_list bios = BIO_EMPTY_LIST;
121         struct bio *bio;
122         struct blk_plug plug;
123         bool need_plug = false;
124
125         /* as long as there are pending bios, @blkg can't go away */
126         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
127         bio_list_merge(&bios, &blkg->async_bios);
128         bio_list_init(&blkg->async_bios);
129         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
130
131         /* start plug only when bio_list contains at least 2 bios */
132         if (bios.head && bios.head->bi_next) {
133                 need_plug = true;
134                 blk_start_plug(&plug);
135         }
136         while ((bio = bio_list_pop(&bios)))
137                 submit_bio(bio);
138         if (need_plug)
139                 blk_finish_plug(&plug);
140 }
141
142 /**
143  * blkg_alloc - allocate a blkg
144  * @blkcg: block cgroup the new blkg is associated with
145  * @q: request_queue the new blkg is associated with
146  * @gfp_mask: allocation mask to use
147  *
148  * Allocate a new blkg assocating @blkcg and @q.
149  */
150 static struct blkcg_gq *blkg_alloc(struct blkcg *blkcg, struct request_queue *q,
151                                    gfp_t gfp_mask)
152 {
153         struct blkcg_gq *blkg;
154         int i, cpu;
155
156         /* alloc and init base part */
157         blkg = kzalloc_node(sizeof(*blkg), gfp_mask, q->node);
158         if (!blkg)
159                 return NULL;
160
161         if (percpu_ref_init(&blkg->refcnt, blkg_release, 0, gfp_mask))
162                 goto err_free;
163
164         blkg->iostat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct blkg_iostat_set, gfp_mask);
165         if (!blkg->iostat_cpu)
166                 goto err_free;
167
168         blkg->q = q;
169         INIT_LIST_HEAD(&blkg->q_node);
170         spin_lock_init(&blkg->async_bio_lock);
171         bio_list_init(&blkg->async_bios);
172         INIT_WORK(&blkg->async_bio_work, blkg_async_bio_workfn);
173         blkg->blkcg = blkcg;
174
175         u64_stats_init(&blkg->iostat.sync);
176         for_each_possible_cpu(cpu)
177                 u64_stats_init(&per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu)->sync);
178
179         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
180                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
181                 struct blkg_policy_data *pd;
182
183                 if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
184                         continue;
185
186                 /* alloc per-policy data and attach it to blkg */
187                 pd = pol->pd_alloc_fn(gfp_mask, q, blkcg);
188                 if (!pd)
189                         goto err_free;
190
191                 blkg->pd[i] = pd;
192                 pd->blkg = blkg;
193                 pd->plid = i;
194         }
195
196         return blkg;
197
198 err_free:
199         blkg_free(blkg);
200         return NULL;
201 }
202
203 struct blkcg_gq *blkg_lookup_slowpath(struct blkcg *blkcg,
204                                       struct request_queue *q, bool update_hint)
205 {
206         struct blkcg_gq *blkg;
207
208         /*
209          * Hint didn't match.  Look up from the radix tree.  Note that the
210          * hint can only be updated under queue_lock as otherwise @blkg
211          * could have already been removed from blkg_tree.  The caller is
212          * responsible for grabbing queue_lock if @update_hint.
213          */
214         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
215         if (blkg && blkg->q == q) {
216                 if (update_hint) {
217                         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
218                         rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, blkg);
219                 }
220                 return blkg;
221         }
222
223         return NULL;
224 }
225 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_lookup_slowpath);
226
227 /*
228  * If @new_blkg is %NULL, this function tries to allocate a new one as
229  * necessary using %GFP_NOWAIT.  @new_blkg is always consumed on return.
230  */
231 static struct blkcg_gq *blkg_create(struct blkcg *blkcg,
232                                     struct request_queue *q,
233                                     struct blkcg_gq *new_blkg)
234 {
235         struct blkcg_gq *blkg;
236         int i, ret;
237
238         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
239         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
240
241         /* request_queue is dying, do not create/recreate a blkg */
242         if (blk_queue_dying(q)) {
243                 ret = -ENODEV;
244                 goto err_free_blkg;
245         }
246
247         /* blkg holds a reference to blkcg */
248         if (!css_tryget_online(&blkcg->css)) {
249                 ret = -ENODEV;
250                 goto err_free_blkg;
251         }
252
253         /* allocate */
254         if (!new_blkg) {
255                 new_blkg = blkg_alloc(blkcg, q, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
256                 if (unlikely(!new_blkg)) {
257                         ret = -ENOMEM;
258                         goto err_put_css;
259                 }
260         }
261         blkg = new_blkg;
262
263         /* link parent */
264         if (blkcg_parent(blkcg)) {
265                 blkg->parent = __blkg_lookup(blkcg_parent(blkcg), q, false);
266                 if (WARN_ON_ONCE(!blkg->parent)) {
267                         ret = -ENODEV;
268                         goto err_put_css;
269                 }
270                 blkg_get(blkg->parent);
271         }
272
273         /* invoke per-policy init */
274         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
275                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
276
277                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_init_fn)
278                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[i]);
279         }
280
281         /* insert */
282         spin_lock(&blkcg->lock);
283         ret = radix_tree_insert(&blkcg->blkg_tree, q->id, blkg);
284         if (likely(!ret)) {
285                 hlist_add_head_rcu(&blkg->blkcg_node, &blkcg->blkg_list);
286                 list_add(&blkg->q_node, &q->blkg_list);
287
288                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
289                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
290
291                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_online_fn)
292                                 pol->pd_online_fn(blkg->pd[i]);
293                 }
294         }
295         blkg->online = true;
296         spin_unlock(&blkcg->lock);
297
298         if (!ret)
299                 return blkg;
300
301         /* @blkg failed fully initialized, use the usual release path */
302         blkg_put(blkg);
303         return ERR_PTR(ret);
304
305 err_put_css:
306         css_put(&blkcg->css);
307 err_free_blkg:
308         blkg_free(new_blkg);
309         return ERR_PTR(ret);
310 }
311
312 /**
313  * blkg_lookup_create - lookup blkg, try to create one if not there
314  * @blkcg: blkcg of interest
315  * @q: request_queue of interest
316  *
317  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.  If it doesn't exist, try to
318  * create one.  blkg creation is performed recursively from blkcg_root such
319  * that all non-root blkg's have access to the parent blkg.  This function
320  * should be called under RCU read lock and takes @q->queue_lock.
321  *
322  * Returns the blkg or the closest blkg if blkg_create() fails as it walks
323  * down from root.
324  */
325 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_create(struct blkcg *blkcg,
326                 struct request_queue *q)
327 {
328         struct blkcg_gq *blkg;
329         unsigned long flags;
330
331         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
332
333         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
334         if (blkg)
335                 return blkg;
336
337         spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
338         blkg = __blkg_lookup(blkcg, q, true);
339         if (blkg)
340                 goto found;
341
342         /*
343          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
344          * non-root blkgs have access to their parents.  Returns the closest
345          * blkg to the intended blkg should blkg_create() fail.
346          */
347         while (true) {
348                 struct blkcg *pos = blkcg;
349                 struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
350                 struct blkcg_gq *ret_blkg = q->root_blkg;
351
352                 while (parent) {
353                         blkg = __blkg_lookup(parent, q, false);
354                         if (blkg) {
355                                 /* remember closest blkg */
356                                 ret_blkg = blkg;
357                                 break;
358                         }
359                         pos = parent;
360                         parent = blkcg_parent(parent);
361                 }
362
363                 blkg = blkg_create(pos, q, NULL);
364                 if (IS_ERR(blkg)) {
365                         blkg = ret_blkg;
366                         break;
367                 }
368                 if (pos == blkcg)
369                         break;
370         }
371
372 found:
373         spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
374         return blkg;
375 }
376
377 static void blkg_destroy(struct blkcg_gq *blkg)
378 {
379         struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
380         int i;
381
382         lockdep_assert_held(&blkg->q->queue_lock);
383         lockdep_assert_held(&blkcg->lock);
384
385         /* Something wrong if we are trying to remove same group twice */
386         WARN_ON_ONCE(list_empty(&blkg->q_node));
387         WARN_ON_ONCE(hlist_unhashed(&blkg->blkcg_node));
388
389         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
390                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
391
392                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_offline_fn)
393                         pol->pd_offline_fn(blkg->pd[i]);
394         }
395
396         blkg->online = false;
397
398         radix_tree_delete(&blkcg->blkg_tree, blkg->q->id);
399         list_del_init(&blkg->q_node);
400         hlist_del_init_rcu(&blkg->blkcg_node);
401
402         /*
403          * Both setting lookup hint to and clearing it from @blkg are done
404          * under queue_lock.  If it's not pointing to @blkg now, it never
405          * will.  Hint assignment itself can race safely.
406          */
407         if (rcu_access_pointer(blkcg->blkg_hint) == blkg)
408                 rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, NULL);
409
410         /*
411          * Put the reference taken at the time of creation so that when all
412          * queues are gone, group can be destroyed.
413          */
414         percpu_ref_kill(&blkg->refcnt);
415 }
416
417 /**
418  * blkg_destroy_all - destroy all blkgs associated with a request_queue
419  * @q: request_queue of interest
420  *
421  * Destroy all blkgs associated with @q.
422  */
423 static void blkg_destroy_all(struct request_queue *q)
424 {
425         struct blkcg_gq *blkg, *n;
426
427         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
428         list_for_each_entry_safe(blkg, n, &q->blkg_list, q_node) {
429                 struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
430
431                 spin_lock(&blkcg->lock);
432                 blkg_destroy(blkg);
433                 spin_unlock(&blkcg->lock);
434         }
435
436         q->root_blkg = NULL;
437         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
438 }
439
440 static int blkcg_reset_stats(struct cgroup_subsys_state *css,
441                              struct cftype *cftype, u64 val)
442 {
443         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
444         struct blkcg_gq *blkg;
445         int i, cpu;
446
447         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
448         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
449
450         /*
451          * Note that stat reset is racy - it doesn't synchronize against
452          * stat updates.  This is a debug feature which shouldn't exist
453          * anyway.  If you get hit by a race, retry.
454          */
455         hlist_for_each_entry(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
456                 for_each_possible_cpu(cpu) {
457                         struct blkg_iostat_set *bis =
458                                 per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
459                         memset(bis, 0, sizeof(*bis));
460                 }
461                 memset(&blkg->iostat, 0, sizeof(blkg->iostat));
462
463                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
464                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
465
466                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_reset_stats_fn)
467                                 pol->pd_reset_stats_fn(blkg->pd[i]);
468                 }
469         }
470
471         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
472         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
473         return 0;
474 }
475
476 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg)
477 {
478         /* some drivers (floppy) instantiate a queue w/o disk registered */
479         if (blkg->q->backing_dev_info->dev)
480                 return bdi_dev_name(blkg->q->backing_dev_info);
481         return NULL;
482 }
483
484 /**
485  * blkcg_print_blkgs - helper for printing per-blkg data
486  * @sf: seq_file to print to
487  * @blkcg: blkcg of interest
488  * @prfill: fill function to print out a blkg
489  * @pol: policy in question
490  * @data: data to be passed to @prfill
491  * @show_total: to print out sum of prfill return values or not
492  *
493  * This function invokes @prfill on each blkg of @blkcg if pd for the
494  * policy specified by @pol exists.  @prfill is invoked with @sf, the
495  * policy data and @data and the matching queue lock held.  If @show_total
496  * is %true, the sum of the return values from @prfill is printed with
497  * "Total" label at the end.
498  *
499  * This is to be used to construct print functions for
500  * cftype->read_seq_string method.
501  */
502 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
503                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
504                                      struct blkg_policy_data *, int),
505                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
506                        bool show_total)
507 {
508         struct blkcg_gq *blkg;
509         u64 total = 0;
510
511         rcu_read_lock();
512         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
513                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
514                 if (blkcg_policy_enabled(blkg->q, pol))
515                         total += prfill(sf, blkg->pd[pol->plid], data);
516                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
517         }
518         rcu_read_unlock();
519
520         if (show_total)
521                 seq_printf(sf, "Total %llu\n", (unsigned long long)total);
522 }
523 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_print_blkgs);
524
525 /**
526  * __blkg_prfill_u64 - prfill helper for a single u64 value
527  * @sf: seq_file to print to
528  * @pd: policy private data of interest
529  * @v: value to print
530  *
531  * Print @v to @sf for the device assocaited with @pd.
532  */
533 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v)
534 {
535         const char *dname = blkg_dev_name(pd->blkg);
536
537         if (!dname)
538                 return 0;
539
540         seq_printf(sf, "%s %llu\n", dname, (unsigned long long)v);
541         return v;
542 }
543 EXPORT_SYMBOL_GPL(__blkg_prfill_u64);
544
545 /* Performs queue bypass and policy enabled checks then looks up blkg. */
546 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_check(struct blkcg *blkcg,
547                                           const struct blkcg_policy *pol,
548                                           struct request_queue *q)
549 {
550         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
551         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
552
553         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
554                 return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
555         return __blkg_lookup(blkcg, q, true /* update_hint */);
556 }
557
558 /**
559  * blkg_conf_prep - parse and prepare for per-blkg config update
560  * @inputp: input string pointer
561  *
562  * Parse the device node prefix part, MAJ:MIN, of per-blkg config update
563  * from @input and get and return the matching gendisk.  *@inputp is
564  * updated to point past the device node prefix.  Returns an ERR_PTR()
565  * value on error.
566  *
567  * Use this function iff blkg_conf_prep() can't be used for some reason.
568  */
569 struct gendisk *blkcg_conf_get_disk(char **inputp)
570 {
571         char *input = *inputp;
572         unsigned int major, minor;
573         struct gendisk *disk;
574         int key_len, part;
575
576         if (sscanf(input, "%u:%u%n", &major, &minor, &key_len) != 2)
577                 return ERR_PTR(-EINVAL);
578
579         input += key_len;
580         if (!isspace(*input))
581                 return ERR_PTR(-EINVAL);
582         input = skip_spaces(input);
583
584         disk = get_gendisk(MKDEV(major, minor), &part);
585         if (!disk)
586                 return ERR_PTR(-ENODEV);
587         if (part) {
588                 put_disk_and_module(disk);
589                 return ERR_PTR(-ENODEV);
590         }
591
592         *inputp = input;
593         return disk;
594 }
595
596 /**
597  * blkg_conf_prep - parse and prepare for per-blkg config update
598  * @blkcg: target block cgroup
599  * @pol: target policy
600  * @input: input string
601  * @ctx: blkg_conf_ctx to be filled
602  *
603  * Parse per-blkg config update from @input and initialize @ctx with the
604  * result.  @ctx->blkg points to the blkg to be updated and @ctx->body the
605  * part of @input following MAJ:MIN.  This function returns with RCU read
606  * lock and queue lock held and must be paired with blkg_conf_finish().
607  */
608 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
609                    char *input, struct blkg_conf_ctx *ctx)
610         __acquires(rcu) __acquires(&disk->queue->queue_lock)
611 {
612         struct gendisk *disk;
613         struct request_queue *q;
614         struct blkcg_gq *blkg;
615         int ret;
616
617         disk = blkcg_conf_get_disk(&input);
618         if (IS_ERR(disk))
619                 return PTR_ERR(disk);
620
621         q = disk->queue;
622
623         rcu_read_lock();
624         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
625
626         blkg = blkg_lookup_check(blkcg, pol, q);
627         if (IS_ERR(blkg)) {
628                 ret = PTR_ERR(blkg);
629                 goto fail_unlock;
630         }
631
632         if (blkg)
633                 goto success;
634
635         /*
636          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
637          * non-root blkgs have access to their parents.
638          */
639         while (true) {
640                 struct blkcg *pos = blkcg;
641                 struct blkcg *parent;
642                 struct blkcg_gq *new_blkg;
643
644                 parent = blkcg_parent(blkcg);
645                 while (parent && !__blkg_lookup(parent, q, false)) {
646                         pos = parent;
647                         parent = blkcg_parent(parent);
648                 }
649
650                 /* Drop locks to do new blkg allocation with GFP_KERNEL. */
651                 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
652                 rcu_read_unlock();
653
654                 new_blkg = blkg_alloc(pos, q, GFP_KERNEL);
655                 if (unlikely(!new_blkg)) {
656                         ret = -ENOMEM;
657                         goto fail;
658                 }
659
660                 if (radix_tree_preload(GFP_KERNEL)) {
661                         blkg_free(new_blkg);
662                         ret = -ENOMEM;
663                         goto fail;
664                 }
665
666                 rcu_read_lock();
667                 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
668
669                 blkg = blkg_lookup_check(pos, pol, q);
670                 if (IS_ERR(blkg)) {
671                         ret = PTR_ERR(blkg);
672                         blkg_free(new_blkg);
673                         goto fail_preloaded;
674                 }
675
676                 if (blkg) {
677                         blkg_free(new_blkg);
678                 } else {
679                         blkg = blkg_create(pos, q, new_blkg);
680                         if (IS_ERR(blkg)) {
681                                 ret = PTR_ERR(blkg);
682                                 goto fail_preloaded;
683                         }
684                 }
685
686                 radix_tree_preload_end();
687
688                 if (pos == blkcg)
689                         goto success;
690         }
691 success:
692         ctx->disk = disk;
693         ctx->blkg = blkg;
694         ctx->body = input;
695         return 0;
696
697 fail_preloaded:
698         radix_tree_preload_end();
699 fail_unlock:
700         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
701         rcu_read_unlock();
702 fail:
703         put_disk_and_module(disk);
704         /*
705          * If queue was bypassing, we should retry.  Do so after a
706          * short msleep().  It isn't strictly necessary but queue
707          * can be bypassing for some time and it's always nice to
708          * avoid busy looping.
709          */
710         if (ret == -EBUSY) {
711                 msleep(10);
712                 ret = restart_syscall();
713         }
714         return ret;
715 }
716 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_prep);
717
718 /**
719  * blkg_conf_finish - finish up per-blkg config update
720  * @ctx: blkg_conf_ctx intiailized by blkg_conf_prep()
721  *
722  * Finish up after per-blkg config update.  This function must be paired
723  * with blkg_conf_prep().
724  */
725 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx)
726         __releases(&ctx->disk->queue->queue_lock) __releases(rcu)
727 {
728         spin_unlock_irq(&ctx->disk->queue->queue_lock);
729         rcu_read_unlock();
730         put_disk_and_module(ctx->disk);
731 }
732 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_finish);
733
734 static void blkg_iostat_set(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
735 {
736         int i;
737
738         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
739                 dst->bytes[i] = src->bytes[i];
740                 dst->ios[i] = src->ios[i];
741         }
742 }
743
744 static void blkg_iostat_add(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
745 {
746         int i;
747
748         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
749                 dst->bytes[i] += src->bytes[i];
750                 dst->ios[i] += src->ios[i];
751         }
752 }
753
754 static void blkg_iostat_sub(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
755 {
756         int i;
757
758         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
759                 dst->bytes[i] -= src->bytes[i];
760                 dst->ios[i] -= src->ios[i];
761         }
762 }
763
764 static void blkcg_rstat_flush(struct cgroup_subsys_state *css, int cpu)
765 {
766         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
767         struct blkcg_gq *blkg;
768
769         rcu_read_lock();
770
771         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
772                 struct blkcg_gq *parent = blkg->parent;
773                 struct blkg_iostat_set *bisc = per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
774                 struct blkg_iostat cur, delta;
775                 unsigned int seq;
776
777                 /* fetch the current per-cpu values */
778                 do {
779                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bisc->sync);
780                         blkg_iostat_set(&cur, &bisc->cur);
781                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bisc->sync, seq));
782
783                 /* propagate percpu delta to global */
784                 u64_stats_update_begin(&blkg->iostat.sync);
785                 blkg_iostat_set(&delta, &cur);
786                 blkg_iostat_sub(&delta, &bisc->last);
787                 blkg_iostat_add(&blkg->iostat.cur, &delta);
788                 blkg_iostat_add(&bisc->last, &delta);
789                 u64_stats_update_end(&blkg->iostat.sync);
790
791                 /* propagate global delta to parent */
792                 if (parent) {
793                         u64_stats_update_begin(&parent->iostat.sync);
794                         blkg_iostat_set(&delta, &blkg->iostat.cur);
795                         blkg_iostat_sub(&delta, &blkg->iostat.last);
796                         blkg_iostat_add(&parent->iostat.cur, &delta);
797                         blkg_iostat_add(&blkg->iostat.last, &delta);
798                         u64_stats_update_end(&parent->iostat.sync);
799                 }
800         }
801
802         rcu_read_unlock();
803 }
804
805 /*
806  * The rstat algorithms intentionally don't handle the root cgroup to avoid
807  * incurring overhead when no cgroups are defined. For that reason,
808  * cgroup_rstat_flush in blkcg_print_stat does not actually fill out the
809  * iostat in the root cgroup's blkcg_gq.
810  *
811  * However, we would like to re-use the printing code between the root and
812  * non-root cgroups to the extent possible. For that reason, we simulate
813  * flushing the root cgroup's stats by explicitly filling in the iostat
814  * with disk level statistics.
815  */
816 static void blkcg_fill_root_iostats(void)
817 {
818         struct class_dev_iter iter;
819         struct device *dev;
820
821         class_dev_iter_init(&iter, &block_class, NULL, &disk_type);
822         while ((dev = class_dev_iter_next(&iter))) {
823                 struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
824                 struct hd_struct *part = disk_get_part(disk, 0);
825                 struct blkcg_gq *blkg = blk_queue_root_blkg(disk->queue);
826                 struct blkg_iostat tmp;
827                 int cpu;
828
829                 memset(&tmp, 0, sizeof(tmp));
830                 for_each_possible_cpu(cpu) {
831                         struct disk_stats *cpu_dkstats;
832
833                         cpu_dkstats = per_cpu_ptr(part->dkstats, cpu);
834                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_READ] +=
835                                 cpu_dkstats->ios[STAT_READ];
836                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
837                                 cpu_dkstats->ios[STAT_WRITE];
838                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
839                                 cpu_dkstats->ios[STAT_DISCARD];
840                         // convert sectors to bytes
841                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_READ] +=
842                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_READ] << 9;
843                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
844                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_WRITE] << 9;
845                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
846                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_DISCARD] << 9;
847
848                         u64_stats_update_begin(&blkg->iostat.sync);
849                         blkg_iostat_set(&blkg->iostat.cur, &tmp);
850                         u64_stats_update_end(&blkg->iostat.sync);
851                 }
852                 disk_put_part(part);
853         }
854 }
855
856 static int blkcg_print_stat(struct seq_file *sf, void *v)
857 {
858         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(seq_css(sf));
859         struct blkcg_gq *blkg;
860
861         if (!seq_css(sf)->parent)
862                 blkcg_fill_root_iostats();
863         else
864                 cgroup_rstat_flush(blkcg->css.cgroup);
865
866         rcu_read_lock();
867
868         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
869                 struct blkg_iostat_set *bis = &blkg->iostat;
870                 const char *dname;
871                 char *buf;
872                 u64 rbytes, wbytes, rios, wios, dbytes, dios;
873                 size_t size = seq_get_buf(sf, &buf), off = 0;
874                 int i;
875                 bool has_stats = false;
876                 unsigned seq;
877
878                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
879
880                 if (!blkg->online)
881                         goto skip;
882
883                 dname = blkg_dev_name(blkg);
884                 if (!dname)
885                         goto skip;
886
887                 /*
888                  * Hooray string manipulation, count is the size written NOT
889                  * INCLUDING THE \0, so size is now count+1 less than what we
890                  * had before, but we want to start writing the next bit from
891                  * the \0 so we only add count to buf.
892                  */
893                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "%s ", dname);
894
895                 do {
896                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bis->sync);
897
898                         rbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_READ];
899                         wbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE];
900                         dbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
901                         rios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_READ];
902                         wios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE];
903                         dios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
904                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bis->sync, seq));
905
906                 if (rbytes || wbytes || rios || wios) {
907                         has_stats = true;
908                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
909                                          "rbytes=%llu wbytes=%llu rios=%llu wios=%llu dbytes=%llu dios=%llu",
910                                          rbytes, wbytes, rios, wios,
911                                          dbytes, dios);
912                 }
913
914                 if (blkcg_debug_stats && atomic_read(&blkg->use_delay)) {
915                         has_stats = true;
916                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
917                                          " use_delay=%d delay_nsec=%llu",
918                                          atomic_read(&blkg->use_delay),
919                                         (unsigned long long)atomic64_read(&blkg->delay_nsec));
920                 }
921
922                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
923                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
924                         size_t written;
925
926                         if (!blkg->pd[i] || !pol->pd_stat_fn)
927                                 continue;
928
929                         written = pol->pd_stat_fn(blkg->pd[i], buf+off, size-off);
930                         if (written)
931                                 has_stats = true;
932                         off += written;
933                 }
934
935                 if (has_stats) {
936                         if (off < size - 1) {
937                                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "\n");
938                                 seq_commit(sf, off);
939                         } else {
940                                 seq_commit(sf, -1);
941                         }
942                 }
943         skip:
944                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
945         }
946
947         rcu_read_unlock();
948         return 0;
949 }
950
951 static struct cftype blkcg_files[] = {
952         {
953                 .name = "stat",
954                 .seq_show = blkcg_print_stat,
955         },
956         { }     /* terminate */
957 };
958
959 static struct cftype blkcg_legacy_files[] = {
960         {
961                 .name = "reset_stats",
962                 .write_u64 = blkcg_reset_stats,
963         },
964         { }     /* terminate */
965 };
966
967 /*
968  * blkcg destruction is a three-stage process.
969  *
970  * 1. Destruction starts.  The blkcg_css_offline() callback is invoked
971  *    which offlines writeback.  Here we tie the next stage of blkg destruction
972  *    to the completion of writeback associated with the blkcg.  This lets us
973  *    avoid punting potentially large amounts of outstanding writeback to root
974  *    while maintaining any ongoing policies.  The next stage is triggered when
975  *    the nr_cgwbs count goes to zero.
976  *
977  * 2. When the nr_cgwbs count goes to zero, blkcg_destroy_blkgs() is called
978  *    and handles the destruction of blkgs.  Here the css reference held by
979  *    the blkg is put back eventually allowing blkcg_css_free() to be called.
980  *    This work may occur in cgwb_release_workfn() on the cgwb_release
981  *    workqueue.  Any submitted ios that fail to get the blkg ref will be
982  *    punted to the root_blkg.
983  *
984  * 3. Once the blkcg ref count goes to zero, blkcg_css_free() is called.
985  *    This finally frees the blkcg.
986  */
987
988 /**
989  * blkcg_css_offline - cgroup css_offline callback
990  * @css: css of interest
991  *
992  * This function is called when @css is about to go away.  Here the cgwbs are
993  * offlined first and only once writeback associated with the blkcg has
994  * finished do we start step 2 (see above).
995  */
996 static void blkcg_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
997 {
998         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
999
1000         /* this prevents anyone from attaching or migrating to this blkcg */
1001         wb_blkcg_offline(blkcg);
1002
1003         /* put the base online pin allowing step 2 to be triggered */
1004         blkcg_unpin_online(blkcg);
1005 }
1006
1007 /**
1008  * blkcg_destroy_blkgs - responsible for shooting down blkgs
1009  * @blkcg: blkcg of interest
1010  *
1011  * blkgs should be removed while holding both q and blkcg locks.  As blkcg lock
1012  * is nested inside q lock, this function performs reverse double lock dancing.
1013  * Destroying the blkgs releases the reference held on the blkcg's css allowing
1014  * blkcg_css_free to eventually be called.
1015  *
1016  * This is the blkcg counterpart of ioc_release_fn().
1017  */
1018 void blkcg_destroy_blkgs(struct blkcg *blkcg)
1019 {
1020         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1021
1022         while (!hlist_empty(&blkcg->blkg_list)) {
1023                 struct blkcg_gq *blkg = hlist_entry(blkcg->blkg_list.first,
1024                                                 struct blkcg_gq, blkcg_node);
1025                 struct request_queue *q = blkg->q;
1026
1027                 if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
1028                         blkg_destroy(blkg);
1029                         spin_unlock(&q->queue_lock);
1030                 } else {
1031                         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1032                         cpu_relax();
1033                         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1034                 }
1035         }
1036
1037         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1038 }
1039
1040 static void blkcg_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
1041 {
1042         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1043         int i;
1044
1045         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1046
1047         list_del(&blkcg->all_blkcgs_node);
1048
1049         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1050                 if (blkcg->cpd[i])
1051                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1052
1053         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1054
1055         kfree(blkcg);
1056 }
1057
1058 static struct cgroup_subsys_state *
1059 blkcg_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
1060 {
1061         struct blkcg *blkcg;
1062         struct cgroup_subsys_state *ret;
1063         int i;
1064
1065         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1066
1067         if (!parent_css) {
1068                 blkcg = &blkcg_root;
1069         } else {
1070                 blkcg = kzalloc(sizeof(*blkcg), GFP_KERNEL);
1071                 if (!blkcg) {
1072                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1073                         goto unlock;
1074                 }
1075         }
1076
1077         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS ; i++) {
1078                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1079                 struct blkcg_policy_data *cpd;
1080
1081                 /*
1082                  * If the policy hasn't been attached yet, wait for it
1083                  * to be attached before doing anything else. Otherwise,
1084                  * check if the policy requires any specific per-cgroup
1085                  * data: if it does, allocate and initialize it.
1086                  */
1087                 if (!pol || !pol->cpd_alloc_fn)
1088                         continue;
1089
1090                 cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1091                 if (!cpd) {
1092                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1093                         goto free_pd_blkcg;
1094                 }
1095                 blkcg->cpd[i] = cpd;
1096                 cpd->blkcg = blkcg;
1097                 cpd->plid = i;
1098                 if (pol->cpd_init_fn)
1099                         pol->cpd_init_fn(cpd);
1100         }
1101
1102         spin_lock_init(&blkcg->lock);
1103         refcount_set(&blkcg->online_pin, 1);
1104         INIT_RADIX_TREE(&blkcg->blkg_tree, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1105         INIT_HLIST_HEAD(&blkcg->blkg_list);
1106 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
1107         INIT_LIST_HEAD(&blkcg->cgwb_list);
1108 #endif
1109         list_add_tail(&blkcg->all_blkcgs_node, &all_blkcgs);
1110
1111         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1112         return &blkcg->css;
1113
1114 free_pd_blkcg:
1115         for (i--; i >= 0; i--)
1116                 if (blkcg->cpd[i])
1117                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1118
1119         if (blkcg != &blkcg_root)
1120                 kfree(blkcg);
1121 unlock:
1122         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1123         return ret;
1124 }
1125
1126 static int blkcg_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
1127 {
1128         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1129         struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
1130
1131         /*
1132          * blkcg_pin_online() is used to delay blkcg offline so that blkgs
1133          * don't go offline while cgwbs are still active on them.  Pin the
1134          * parent so that offline always happens towards the root.
1135          */
1136         if (parent)
1137                 blkcg_pin_online(parent);
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 /**
1142  * blkcg_init_queue - initialize blkcg part of request queue
1143  * @q: request_queue to initialize
1144  *
1145  * Called from blk_alloc_queue(). Responsible for initializing blkcg
1146  * part of new request_queue @q.
1147  *
1148  * RETURNS:
1149  * 0 on success, -errno on failure.
1150  */
1151 int blkcg_init_queue(struct request_queue *q)
1152 {
1153         struct blkcg_gq *new_blkg, *blkg;
1154         bool preloaded;
1155         int ret;
1156
1157         new_blkg = blkg_alloc(&blkcg_root, q, GFP_KERNEL);
1158         if (!new_blkg)
1159                 return -ENOMEM;
1160
1161         preloaded = !radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1162
1163         /* Make sure the root blkg exists. */
1164         rcu_read_lock();
1165         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1166         blkg = blkg_create(&blkcg_root, q, new_blkg);
1167         if (IS_ERR(blkg))
1168                 goto err_unlock;
1169         q->root_blkg = blkg;
1170         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1171         rcu_read_unlock();
1172
1173         if (preloaded)
1174                 radix_tree_preload_end();
1175
1176         ret = blk_throtl_init(q);
1177         if (ret)
1178                 goto err_destroy_all;
1179
1180         ret = blk_iolatency_init(q);
1181         if (ret) {
1182                 blk_throtl_exit(q);
1183                 goto err_destroy_all;
1184         }
1185         return 0;
1186
1187 err_destroy_all:
1188         blkg_destroy_all(q);
1189         return ret;
1190 err_unlock:
1191         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1192         rcu_read_unlock();
1193         if (preloaded)
1194                 radix_tree_preload_end();
1195         return PTR_ERR(blkg);
1196 }
1197
1198 /**
1199  * blkcg_exit_queue - exit and release blkcg part of request_queue
1200  * @q: request_queue being released
1201  *
1202  * Called from blk_exit_queue().  Responsible for exiting blkcg part.
1203  */
1204 void blkcg_exit_queue(struct request_queue *q)
1205 {
1206         blkg_destroy_all(q);
1207         blk_throtl_exit(q);
1208 }
1209
1210 /*
1211  * We cannot support shared io contexts, as we have no mean to support
1212  * two tasks with the same ioc in two different groups without major rework
1213  * of the main cic data structures.  For now we allow a task to change
1214  * its cgroup only if it's the only owner of its ioc.
1215  */
1216 static int blkcg_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
1217 {
1218         struct task_struct *task;
1219         struct cgroup_subsys_state *dst_css;
1220         struct io_context *ioc;
1221         int ret = 0;
1222
1223         /* task_lock() is needed to avoid races with exit_io_context() */
1224         cgroup_taskset_for_each(task, dst_css, tset) {
1225                 task_lock(task);
1226                 ioc = task->io_context;
1227                 if (ioc && atomic_read(&ioc->nr_tasks) > 1)
1228                         ret = -EINVAL;
1229                 task_unlock(task);
1230                 if (ret)
1231                         break;
1232         }
1233         return ret;
1234 }
1235
1236 static void blkcg_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
1237 {
1238         int i;
1239
1240         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1241
1242         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
1243                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1244                 struct blkcg *blkcg;
1245
1246                 if (!pol || !pol->cpd_bind_fn)
1247                         continue;
1248
1249                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node)
1250                         if (blkcg->cpd[pol->plid])
1251                                 pol->cpd_bind_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1252         }
1253         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1254 }
1255
1256 static void blkcg_exit(struct task_struct *tsk)
1257 {
1258         if (tsk->throttle_queue)
1259                 blk_put_queue(tsk->throttle_queue);
1260         tsk->throttle_queue = NULL;
1261 }
1262
1263 struct cgroup_subsys io_cgrp_subsys = {
1264         .css_alloc = blkcg_css_alloc,
1265         .css_online = blkcg_css_online,
1266         .css_offline = blkcg_css_offline,
1267         .css_free = blkcg_css_free,
1268         .can_attach = blkcg_can_attach,
1269         .css_rstat_flush = blkcg_rstat_flush,
1270         .bind = blkcg_bind,
1271         .dfl_cftypes = blkcg_files,
1272         .legacy_cftypes = blkcg_legacy_files,
1273         .legacy_name = "blkio",
1274         .exit = blkcg_exit,
1275 #ifdef CONFIG_MEMCG
1276         /*
1277          * This ensures that, if available, memcg is automatically enabled
1278          * together on the default hierarchy so that the owner cgroup can
1279          * be retrieved from writeback pages.
1280          */
1281         .depends_on = 1 << memory_cgrp_id,
1282 #endif
1283 };
1284 EXPORT_SYMBOL_GPL(io_cgrp_subsys);
1285
1286 /**
1287  * blkcg_activate_policy - activate a blkcg policy on a request_queue
1288  * @q: request_queue of interest
1289  * @pol: blkcg policy to activate
1290  *
1291  * Activate @pol on @q.  Requires %GFP_KERNEL context.  @q goes through
1292  * bypass mode to populate its blkgs with policy_data for @pol.
1293  *
1294  * Activation happens with @q bypassed, so nobody would be accessing blkgs
1295  * from IO path.  Update of each blkg is protected by both queue and blkcg
1296  * locks so that holding either lock and testing blkcg_policy_enabled() is
1297  * always enough for dereferencing policy data.
1298  *
1299  * The caller is responsible for synchronizing [de]activations and policy
1300  * [un]registerations.  Returns 0 on success, -errno on failure.
1301  */
1302 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
1303                           const struct blkcg_policy *pol)
1304 {
1305         struct blkg_policy_data *pd_prealloc = NULL;
1306         struct blkcg_gq *blkg, *pinned_blkg = NULL;
1307         int ret;
1308
1309         if (blkcg_policy_enabled(q, pol))
1310                 return 0;
1311
1312         if (queue_is_mq(q))
1313                 blk_mq_freeze_queue(q);
1314 retry:
1315         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1316
1317         /* blkg_list is pushed at the head, reverse walk to allocate parents first */
1318         list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1319                 struct blkg_policy_data *pd;
1320
1321                 if (blkg->pd[pol->plid])
1322                         continue;
1323
1324                 /* If prealloc matches, use it; otherwise try GFP_NOWAIT */
1325                 if (blkg == pinned_blkg) {
1326                         pd = pd_prealloc;
1327                         pd_prealloc = NULL;
1328                 } else {
1329                         pd = pol->pd_alloc_fn(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, q,
1330                                               blkg->blkcg);
1331                 }
1332
1333                 if (!pd) {
1334                         /*
1335                          * GFP_NOWAIT failed.  Free the existing one and
1336                          * prealloc for @blkg w/ GFP_KERNEL.
1337                          */
1338                         if (pinned_blkg)
1339                                 blkg_put(pinned_blkg);
1340                         blkg_get(blkg);
1341                         pinned_blkg = blkg;
1342
1343                         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1344
1345                         if (pd_prealloc)
1346                                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1347                         pd_prealloc = pol->pd_alloc_fn(GFP_KERNEL, q,
1348                                                        blkg->blkcg);
1349                         if (pd_prealloc)
1350                                 goto retry;
1351                         else
1352                                 goto enomem;
1353                 }
1354
1355                 blkg->pd[pol->plid] = pd;
1356                 pd->blkg = blkg;
1357                 pd->plid = pol->plid;
1358         }
1359
1360         /* all allocated, init in the same order */
1361         if (pol->pd_init_fn)
1362                 list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node)
1363                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1364
1365         __set_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1366         ret = 0;
1367
1368         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1369 out:
1370         if (queue_is_mq(q))
1371                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1372         if (pinned_blkg)
1373                 blkg_put(pinned_blkg);
1374         if (pd_prealloc)
1375                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1376         return ret;
1377
1378 enomem:
1379         /* alloc failed, nothing's initialized yet, free everything */
1380         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1381         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1382                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1383                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1384                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1385                 }
1386         }
1387         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1388         ret = -ENOMEM;
1389         goto out;
1390 }
1391 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_activate_policy);
1392
1393 /**
1394  * blkcg_deactivate_policy - deactivate a blkcg policy on a request_queue
1395  * @q: request_queue of interest
1396  * @pol: blkcg policy to deactivate
1397  *
1398  * Deactivate @pol on @q.  Follows the same synchronization rules as
1399  * blkcg_activate_policy().
1400  */
1401 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
1402                              const struct blkcg_policy *pol)
1403 {
1404         struct blkcg_gq *blkg;
1405
1406         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
1407                 return;
1408
1409         if (queue_is_mq(q))
1410                 blk_mq_freeze_queue(q);
1411
1412         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1413
1414         __clear_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1415
1416         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1417                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1418                         if (pol->pd_offline_fn)
1419                                 pol->pd_offline_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1420                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1421                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1422                 }
1423         }
1424
1425         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1426
1427         if (queue_is_mq(q))
1428                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1429 }
1430 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_deactivate_policy);
1431
1432 /**
1433  * blkcg_policy_register - register a blkcg policy
1434  * @pol: blkcg policy to register
1435  *
1436  * Register @pol with blkcg core.  Might sleep and @pol may be modified on
1437  * successful registration.  Returns 0 on success and -errno on failure.
1438  */
1439 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol)
1440 {
1441         struct blkcg *blkcg;
1442         int i, ret;
1443
1444         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1445         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1446
1447         /* find an empty slot */
1448         ret = -ENOSPC;
1449         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1450                 if (!blkcg_policy[i])
1451                         break;
1452         if (i >= BLKCG_MAX_POLS) {
1453                 pr_warn("blkcg_policy_register: BLKCG_MAX_POLS too small\n");
1454                 goto err_unlock;
1455         }
1456
1457         /* Make sure cpd/pd_alloc_fn and cpd/pd_free_fn in pairs */
1458         if ((!pol->cpd_alloc_fn ^ !pol->cpd_free_fn) ||
1459                 (!pol->pd_alloc_fn ^ !pol->pd_free_fn))
1460                 goto err_unlock;
1461
1462         /* register @pol */
1463         pol->plid = i;
1464         blkcg_policy[pol->plid] = pol;
1465
1466         /* allocate and install cpd's */
1467         if (pol->cpd_alloc_fn) {
1468                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1469                         struct blkcg_policy_data *cpd;
1470
1471                         cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1472                         if (!cpd)
1473                                 goto err_free_cpds;
1474
1475                         blkcg->cpd[pol->plid] = cpd;
1476                         cpd->blkcg = blkcg;
1477                         cpd->plid = pol->plid;
1478                         if (pol->cpd_init_fn)
1479                                 pol->cpd_init_fn(cpd);
1480                 }
1481         }
1482
1483         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1484
1485         /* everything is in place, add intf files for the new policy */
1486         if (pol->dfl_cftypes)
1487                 WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1488                                                pol->dfl_cftypes));
1489         if (pol->legacy_cftypes)
1490                 WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1491                                                   pol->legacy_cftypes));
1492         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1493         return 0;
1494
1495 err_free_cpds:
1496         if (pol->cpd_free_fn) {
1497                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1498                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1499                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1500                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1501                         }
1502                 }
1503         }
1504         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1505 err_unlock:
1506         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1507         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1508         return ret;
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_register);
1511
1512 /**
1513  * blkcg_policy_unregister - unregister a blkcg policy
1514  * @pol: blkcg policy to unregister
1515  *
1516  * Undo blkcg_policy_register(@pol).  Might sleep.
1517  */
1518 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol)
1519 {
1520         struct blkcg *blkcg;
1521
1522         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1523
1524         if (WARN_ON(blkcg_policy[pol->plid] != pol))
1525                 goto out_unlock;
1526
1527         /* kill the intf files first */
1528         if (pol->dfl_cftypes)
1529                 cgroup_rm_cftypes(pol->dfl_cftypes);
1530         if (pol->legacy_cftypes)
1531                 cgroup_rm_cftypes(pol->legacy_cftypes);
1532
1533         /* remove cpds and unregister */
1534         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1535
1536         if (pol->cpd_free_fn) {
1537                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1538                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1539                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1540                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1541                         }
1542                 }
1543         }
1544         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1545
1546         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1547 out_unlock:
1548         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1549 }
1550 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_unregister);
1551
1552 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
1553 {
1554         struct blkcg_gq *blkg = bio->bi_blkg;
1555
1556         /* consume the flag first */
1557         bio->bi_opf &= ~REQ_CGROUP_PUNT;
1558
1559         /* never bounce for the root cgroup */
1560         if (!blkg->parent)
1561                 return false;
1562
1563         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1564         bio_list_add(&blkg->async_bios, bio);
1565         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1566
1567         queue_work(blkcg_punt_bio_wq, &blkg->async_bio_work);
1568         return true;
1569 }
1570
1571 /*
1572  * Scale the accumulated delay based on how long it has been since we updated
1573  * the delay.  We only call this when we are adding delay, in case it's been a
1574  * while since we added delay, and when we are checking to see if we need to
1575  * delay a task, to account for any delays that may have occurred.
1576  */
1577 static void blkcg_scale_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now)
1578 {
1579         u64 old = atomic64_read(&blkg->delay_start);
1580
1581         /* negative use_delay means no scaling, see blkcg_set_delay() */
1582         if (atomic_read(&blkg->use_delay) < 0)
1583                 return;
1584
1585         /*
1586          * We only want to scale down every second.  The idea here is that we
1587          * want to delay people for min(delay_nsec, NSEC_PER_SEC) in a certain
1588          * time window.  We only want to throttle tasks for recent delay that
1589          * has occurred, in 1 second time windows since that's the maximum
1590          * things can be throttled.  We save the current delay window in
1591          * blkg->last_delay so we know what amount is still left to be charged
1592          * to the blkg from this point onward.  blkg->last_use keeps track of
1593          * the use_delay counter.  The idea is if we're unthrottling the blkg we
1594          * are ok with whatever is happening now, and we can take away more of
1595          * the accumulated delay as we've already throttled enough that
1596          * everybody is happy with their IO latencies.
1597          */
1598         if (time_before64(old + NSEC_PER_SEC, now) &&
1599             atomic64_cmpxchg(&blkg->delay_start, old, now) == old) {
1600                 u64 cur = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1601                 u64 sub = min_t(u64, blkg->last_delay, now - old);
1602                 int cur_use = atomic_read(&blkg->use_delay);
1603
1604                 /*
1605                  * We've been unthrottled, subtract a larger chunk of our
1606                  * accumulated delay.
1607                  */
1608                 if (cur_use < blkg->last_use)
1609                         sub = max_t(u64, sub, blkg->last_delay >> 1);
1610
1611                 /*
1612                  * This shouldn't happen, but handle it anyway.  Our delay_nsec
1613                  * should only ever be growing except here where we subtract out
1614                  * min(last_delay, 1 second), but lord knows bugs happen and I'd
1615                  * rather not end up with negative numbers.
1616                  */
1617                 if (unlikely(cur < sub)) {
1618                         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, 0);
1619                         blkg->last_delay = 0;
1620                 } else {
1621                         atomic64_sub(sub, &blkg->delay_nsec);
1622                         blkg->last_delay = cur - sub;
1623                 }
1624                 blkg->last_use = cur_use;
1625         }
1626 }
1627
1628 /*
1629  * This is called when we want to actually walk up the hierarchy and check to
1630  * see if we need to throttle, and then actually throttle if there is some
1631  * accumulated delay.  This should only be called upon return to user space so
1632  * we're not holding some lock that would induce a priority inversion.
1633  */
1634 static void blkcg_maybe_throttle_blkg(struct blkcg_gq *blkg, bool use_memdelay)
1635 {
1636         unsigned long pflags;
1637         bool clamp;
1638         u64 now = ktime_to_ns(ktime_get());
1639         u64 exp;
1640         u64 delay_nsec = 0;
1641         int tok;
1642
1643         while (blkg->parent) {
1644                 int use_delay = atomic_read(&blkg->use_delay);
1645
1646                 if (use_delay) {
1647                         u64 this_delay;
1648
1649                         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1650                         this_delay = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1651                         if (this_delay > delay_nsec) {
1652                                 delay_nsec = this_delay;
1653                                 clamp = use_delay > 0;
1654                         }
1655                 }
1656                 blkg = blkg->parent;
1657         }
1658
1659         if (!delay_nsec)
1660                 return;
1661
1662         /*
1663          * Let's not sleep for all eternity if we've amassed a huge delay.
1664          * Swapping or metadata IO can accumulate 10's of seconds worth of
1665          * delay, and we want userspace to be able to do _something_ so cap the
1666          * delays at 0.25s. If there's 10's of seconds worth of delay then the
1667          * tasks will be delayed for 0.25 second for every syscall. If
1668          * blkcg_set_delay() was used as indicated by negative use_delay, the
1669          * caller is responsible for regulating the range.
1670          */
1671         if (clamp)
1672                 delay_nsec = min_t(u64, delay_nsec, 250 * NSEC_PER_MSEC);
1673
1674         if (use_memdelay)
1675                 psi_memstall_enter(&pflags);
1676
1677         exp = ktime_add_ns(now, delay_nsec);
1678         tok = io_schedule_prepare();
1679         do {
1680                 __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1681                 if (!schedule_hrtimeout(&exp, HRTIMER_MODE_ABS))
1682                         break;
1683         } while (!fatal_signal_pending(current));
1684         io_schedule_finish(tok);
1685
1686         if (use_memdelay)
1687                 psi_memstall_leave(&pflags);
1688 }
1689
1690 /**
1691  * blkcg_maybe_throttle_current - throttle the current task if it has been marked
1692  *
1693  * This is only called if we've been marked with set_notify_resume().  Obviously
1694  * we can be set_notify_resume() for reasons other than blkcg throttling, so we
1695  * check to see if current->throttle_queue is set and if not this doesn't do
1696  * anything.  This should only ever be called by the resume code, it's not meant
1697  * to be called by people willy-nilly as it will actually do the work to
1698  * throttle the task if it is setup for throttling.
1699  */
1700 void blkcg_maybe_throttle_current(void)
1701 {
1702         struct request_queue *q = current->throttle_queue;
1703         struct cgroup_subsys_state *css;
1704         struct blkcg *blkcg;
1705         struct blkcg_gq *blkg;
1706         bool use_memdelay = current->use_memdelay;
1707
1708         if (!q)
1709                 return;
1710
1711         current->throttle_queue = NULL;
1712         current->use_memdelay = false;
1713
1714         rcu_read_lock();
1715         css = kthread_blkcg();
1716         if (css)
1717                 blkcg = css_to_blkcg(css);
1718         else
1719                 blkcg = css_to_blkcg(task_css(current, io_cgrp_id));
1720
1721         if (!blkcg)
1722                 goto out;
1723         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
1724         if (!blkg)
1725                 goto out;
1726         if (!blkg_tryget(blkg))
1727                 goto out;
1728         rcu_read_unlock();
1729
1730         blkcg_maybe_throttle_blkg(blkg, use_memdelay);
1731         blkg_put(blkg);
1732         blk_put_queue(q);
1733         return;
1734 out:
1735         rcu_read_unlock();
1736         blk_put_queue(q);
1737 }
1738
1739 /**
1740  * blkcg_schedule_throttle - this task needs to check for throttling
1741  * @q: the request queue IO was submitted on
1742  * @use_memdelay: do we charge this to memory delay for PSI
1743  *
1744  * This is called by the IO controller when we know there's delay accumulated
1745  * for the blkg for this task.  We do not pass the blkg because there are places
1746  * we call this that may not have that information, the swapping code for
1747  * instance will only have a request_queue at that point.  This set's the
1748  * notify_resume for the task to check and see if it requires throttling before
1749  * returning to user space.
1750  *
1751  * We will only schedule once per syscall.  You can call this over and over
1752  * again and it will only do the check once upon return to user space, and only
1753  * throttle once.  If the task needs to be throttled again it'll need to be
1754  * re-set at the next time we see the task.
1755  */
1756 void blkcg_schedule_throttle(struct request_queue *q, bool use_memdelay)
1757 {
1758         if (unlikely(current->flags & PF_KTHREAD))
1759                 return;
1760
1761         if (!blk_get_queue(q))
1762                 return;
1763
1764         if (current->throttle_queue)
1765                 blk_put_queue(current->throttle_queue);
1766         current->throttle_queue = q;
1767         if (use_memdelay)
1768                 current->use_memdelay = use_memdelay;
1769         set_notify_resume(current);
1770 }
1771
1772 /**
1773  * blkcg_add_delay - add delay to this blkg
1774  * @blkg: blkg of interest
1775  * @now: the current time in nanoseconds
1776  * @delta: how many nanoseconds of delay to add
1777  *
1778  * Charge @delta to the blkg's current delay accumulation.  This is used to
1779  * throttle tasks if an IO controller thinks we need more throttling.
1780  */
1781 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta)
1782 {
1783         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
1784                 return;
1785         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1786         atomic64_add(delta, &blkg->delay_nsec);
1787 }
1788
1789 /**
1790  * blkg_tryget_closest - try and get a blkg ref on the closet blkg
1791  * @bio: target bio
1792  * @css: target css
1793  *
1794  * As the failure mode here is to walk up the blkg tree, this ensure that the
1795  * blkg->parent pointers are always valid.  This returns the blkg that it ended
1796  * up taking a reference on or %NULL if no reference was taken.
1797  */
1798 static inline struct blkcg_gq *blkg_tryget_closest(struct bio *bio,
1799                 struct cgroup_subsys_state *css)
1800 {
1801         struct blkcg_gq *blkg, *ret_blkg = NULL;
1802
1803         rcu_read_lock();
1804         blkg = blkg_lookup_create(css_to_blkcg(css), bio->bi_disk->queue);
1805         while (blkg) {
1806                 if (blkg_tryget(blkg)) {
1807                         ret_blkg = blkg;
1808                         break;
1809                 }
1810                 blkg = blkg->parent;
1811         }
1812         rcu_read_unlock();
1813
1814         return ret_blkg;
1815 }
1816
1817 /**
1818  * bio_associate_blkg_from_css - associate a bio with a specified css
1819  * @bio: target bio
1820  * @css: target css
1821  *
1822  * Associate @bio with the blkg found by combining the css's blkg and the
1823  * request_queue of the @bio.  An association failure is handled by walking up
1824  * the blkg tree.  Therefore, the blkg associated can be anything between @blkg
1825  * and q->root_blkg.  This situation only happens when a cgroup is dying and
1826  * then the remaining bios will spill to the closest alive blkg.
1827  *
1828  * A reference will be taken on the blkg and will be released when @bio is
1829  * freed.
1830  */
1831 void bio_associate_blkg_from_css(struct bio *bio,
1832                                  struct cgroup_subsys_state *css)
1833 {
1834         if (bio->bi_blkg)
1835                 blkg_put(bio->bi_blkg);
1836
1837         if (css && css->parent) {
1838                 bio->bi_blkg = blkg_tryget_closest(bio, css);
1839         } else {
1840                 blkg_get(bio->bi_disk->queue->root_blkg);
1841                 bio->bi_blkg = bio->bi_disk->queue->root_blkg;
1842         }
1843 }
1844 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg_from_css);
1845
1846 /**
1847  * bio_associate_blkg - associate a bio with a blkg
1848  * @bio: target bio
1849  *
1850  * Associate @bio with the blkg found from the bio's css and request_queue.
1851  * If one is not found, bio_lookup_blkg() creates the blkg.  If a blkg is
1852  * already associated, the css is reused and association redone as the
1853  * request_queue may have changed.
1854  */
1855 void bio_associate_blkg(struct bio *bio)
1856 {
1857         struct cgroup_subsys_state *css;
1858
1859         rcu_read_lock();
1860
1861         if (bio->bi_blkg)
1862                 css = &bio_blkcg(bio)->css;
1863         else
1864                 css = blkcg_css();
1865
1866         bio_associate_blkg_from_css(bio, css);
1867
1868         rcu_read_unlock();
1869 }
1870 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg);
1871
1872 /**
1873  * bio_clone_blkg_association - clone blkg association from src to dst bio
1874  * @dst: destination bio
1875  * @src: source bio
1876  */
1877 void bio_clone_blkg_association(struct bio *dst, struct bio *src)
1878 {
1879         if (src->bi_blkg) {
1880                 if (dst->bi_blkg)
1881                         blkg_put(dst->bi_blkg);
1882                 blkg_get(src->bi_blkg);
1883                 dst->bi_blkg = src->bi_blkg;
1884         }
1885 }
1886 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_clone_blkg_association);
1887
1888 static int blk_cgroup_io_type(struct bio *bio)
1889 {
1890         if (op_is_discard(bio->bi_opf))
1891                 return BLKG_IOSTAT_DISCARD;
1892         if (op_is_write(bio->bi_opf))
1893                 return BLKG_IOSTAT_WRITE;
1894         return BLKG_IOSTAT_READ;
1895 }
1896
1897 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio)
1898 {
1899         int rwd = blk_cgroup_io_type(bio), cpu;
1900         struct blkg_iostat_set *bis;
1901
1902         cpu = get_cpu();
1903         bis = per_cpu_ptr(bio->bi_blkg->iostat_cpu, cpu);
1904         u64_stats_update_begin(&bis->sync);
1905
1906         /*
1907          * If the bio is flagged with BIO_CGROUP_ACCT it means this is a split
1908          * bio and we would have already accounted for the size of the bio.
1909          */
1910         if (!bio_flagged(bio, BIO_CGROUP_ACCT)) {
1911                 bio_set_flag(bio, BIO_CGROUP_ACCT);
1912                 bis->cur.bytes[rwd] += bio->bi_iter.bi_size;
1913         }
1914         bis->cur.ios[rwd]++;
1915
1916         u64_stats_update_end(&bis->sync);
1917         if (cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys))
1918                 cgroup_rstat_updated(bio->bi_blkg->blkcg->css.cgroup, cpu);
1919         put_cpu();
1920 }
1921
1922 static int __init blkcg_init(void)
1923 {
1924         blkcg_punt_bio_wq = alloc_workqueue("blkcg_punt_bio",
1925                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
1926                                             WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
1927         if (!blkcg_punt_bio_wq)
1928                 return -ENOMEM;
1929         return 0;
1930 }
1931 subsys_initcall(blkcg_init);
1932
1933 module_param(blkcg_debug_stats, bool, 0644);
1934 MODULE_PARM_DESC(blkcg_debug_stats, "True if you want debug stats, false if not");