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