Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / block / bfq-iosched.h
index ad8e513..467e8cf 100644 (file)
@@ -20,7 +20,6 @@
 
 #define BFQ_DEFAULT_QUEUE_IOPRIO       4
 
-#define BFQ_WEIGHT_LEGACY_DFL  100
 #define BFQ_DEFAULT_GRP_IOPRIO 0
 #define BFQ_DEFAULT_GRP_CLASS  IOPRIO_CLASS_BE
 
  */
 #define BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR       100
 
+/*
+ * Maximum number of actuators supported. This constant is used simply
+ * to define the size of the static array that will contain
+ * per-actuator data. The current value is hopefully a good upper
+ * bound to the possible number of actuators of any actual drive.
+ */
+#define BFQ_MAX_ACTUATORS 8
+
 struct bfq_entity;
 
 /**
@@ -197,8 +204,10 @@ struct bfq_entity {
        /* flag, set to request a weight, ioprio or ioprio_class change  */
        int prio_changed;
 
+#ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
        /* flag, set if the entity is counted in groups_with_pending_reqs */
        bool in_groups_with_pending_reqs;
+#endif
 
        /* last child queue of entity created (for non-leaf entities) */
        struct bfq_queue *last_bfqq_created;
@@ -225,12 +234,14 @@ struct bfq_ttime {
  * struct bfq_queue - leaf schedulable entity.
  *
  * A bfq_queue is a leaf request queue; it can be associated with an
- * io_context or more, if it  is  async or shared  between  cooperating
- * processes. @cgroup holds a reference to the cgroup, to be sure that it
- * does not disappear while a bfqq still references it (mostly to avoid
- * races between request issuing and task migration followed by cgroup
- * destruction).
- * All the fields are protected by the queue lock of the containing bfqd.
+ * io_context or more, if it is async or shared between cooperating
+ * processes. Besides, it contains I/O requests for only one actuator
+ * (an io_context is associated with a different bfq_queue for each
+ * actuator it generates I/O for). @cgroup holds a reference to the
+ * cgroup, to be sure that it does not disappear while a bfqq still
+ * references it (mostly to avoid races between request issuing and
+ * task migration followed by cgroup destruction).  All the fields are
+ * protected by the queue lock of the containing bfqd.
  */
 struct bfq_queue {
        /* reference counter */
@@ -369,12 +380,8 @@ struct bfq_queue {
        unsigned long split_time; /* time of last split */
 
        unsigned long first_IO_time; /* time of first I/O for this queue */
-
        unsigned long creation_time; /* when this queue is created */
 
-       /* max service rate measured so far */
-       u32 max_service_rate;
-
        /*
         * Pointer to the waker queue for this queue, i.e., to the
         * queue Q such that this queue happens to get new I/O right
@@ -399,24 +406,18 @@ struct bfq_queue {
         * the woken queues when this queue exits.
         */
        struct hlist_head woken_list;
+
+       /* index of the actuator this queue is associated with */
+       unsigned int actuator_idx;
 };
 
 /**
- * struct bfq_io_cq - per (request_queue, io_context) structure.
- */
-struct bfq_io_cq {
-       /* associated io_cq structure */
-       struct io_cq icq; /* must be the first member */
-       /* array of two process queues, the sync and the async */
-       struct bfq_queue *bfqq[2];
-       /* per (request_queue, blkcg) ioprio */
-       int ioprio;
-#ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
-       uint64_t blkcg_serial_nr; /* the current blkcg serial */
-#endif
+* struct bfq_data - bfqq data unique and persistent for associated bfq_io_cq
+*/
+struct bfq_iocq_bfqq_data {
        /*
         * Snapshot of the has_short_time flag before merging; taken
-        * to remember its value while the queue is merged, so as to
+        * to remember its values while the queue is merged, so as to
         * be able to restore it in case of split.
         */
        bool saved_has_short_ttime;
@@ -430,7 +431,7 @@ struct bfq_io_cq {
        u64 saved_tot_idle_time;
 
        /*
-        * Same purpose as the previous fields for the value of the
+        * Same purpose as the previous fields for the values of the
         * field keeping the queue's belonging to a large burst
         */
        bool saved_in_large_burst;
@@ -468,6 +469,38 @@ struct bfq_io_cq {
        struct bfq_queue *stable_merge_bfqq;
 
        bool stably_merged;     /* non splittable if true */
+};
+
+/**
+ * struct bfq_io_cq - per (request_queue, io_context) structure.
+ */
+struct bfq_io_cq {
+       /* associated io_cq structure */
+       struct io_cq icq; /* must be the first member */
+       /*
+        * Matrix of associated process queues: first row for async
+        * queues, second row sync queues. Each row contains one
+        * column for each actuator. An I/O request generated by the
+        * process is inserted into the queue pointed by bfqq[i][j] if
+        * the request is to be served by the j-th actuator of the
+        * drive, where i==0 or i==1, depending on whether the request
+        * is async or sync. So there is a distinct queue for each
+        * actuator.
+        */
+       struct bfq_queue *bfqq[2][BFQ_MAX_ACTUATORS];
+       /* per (request_queue, blkcg) ioprio */
+       int ioprio;
+#ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
+       uint64_t blkcg_serial_nr; /* the current blkcg serial */
+#endif
+
+       /*
+        * Persistent data for associated synchronous process queues
+        * (one queue per actuator, see field bfqq above). In
+        * particular, each of these queues may undergo a merge.
+        */
+       struct bfq_iocq_bfqq_data bfqq_data[BFQ_MAX_ACTUATORS];
+
        unsigned int requests;  /* Number of requests this process has in flight */
 };
 
@@ -495,28 +528,29 @@ struct bfq_data {
         */
        struct rb_root_cached queue_weights_tree;
 
+#ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
        /*
-        * Number of groups with at least one descendant process that
+        * Number of groups with at least one process that
         * has at least one request waiting for completion. Note that
         * this accounts for also requests already dispatched, but not
         * yet completed. Therefore this number of groups may differ
         * (be larger) than the number of active groups, as a group is
         * considered active only if its corresponding entity has
-        * descendant queues with at least one request queued. This
+        * queues with at least one request queued. This
         * number is used to decide whether a scenario is symmetric.
         * For a detailed explanation see comments on the computation
         * of the variable asymmetric_scenario in the function
         * bfq_better_to_idle().
         *
         * However, it is hard to compute this number exactly, for
-        * groups with multiple descendant processes. Consider a group
-        * that is inactive, i.e., that has no descendant process with
+        * groups with multiple processes. Consider a group
+        * that is inactive, i.e., that has no process with
         * pending I/O inside BFQ queues. Then suppose that
         * num_groups_with_pending_reqs is still accounting for this
-        * group, because the group has descendant processes with some
+        * group, because the group has processes with some
         * I/O request still in flight. num_groups_with_pending_reqs
         * should be decremented when the in-flight request of the
-        * last descendant process is finally completed (assuming that
+        * last process is finally completed (assuming that
         * nothing else has changed for the group in the meantime, in
         * terms of composition of the group and active/inactive state of child
         * groups and processes). To accomplish this, an additional
@@ -525,7 +559,7 @@ struct bfq_data {
         * we resort to the following tradeoff between simplicity and
         * accuracy: for an inactive group that is still counted in
         * num_groups_with_pending_reqs, we decrement
-        * num_groups_with_pending_reqs when the first descendant
+        * num_groups_with_pending_reqs when the first
         * process of the group remains with no request waiting for
         * completion.
         *
@@ -533,15 +567,16 @@ struct bfq_data {
         * carefulness: to avoid multiple decrements, we flag a group,
         * more precisely an entity representing a group, as still
         * counted in num_groups_with_pending_reqs when it becomes
-        * inactive. Then, when the first descendant queue of the
+        * inactive. Then, when the first queue of the
         * entity remains with no request waiting for completion,
         * num_groups_with_pending_reqs is decremented, and this flag
         * is reset. After this flag is reset for the entity,
         * num_groups_with_pending_reqs won't be decremented any
-        * longer in case a new descendant queue of the entity remains
+        * longer in case a new queue of the entity remains
         * with no request waiting for completion.
         */
        unsigned int num_groups_with_pending_reqs;
+#endif
 
        /*
         * Per-class (RT, BE, IDLE) number of bfq_queues containing
@@ -554,7 +589,12 @@ struct bfq_data {
        /* number of queued requests */
        int queued;
        /* number of requests dispatched and waiting for completion */
-       int rq_in_driver;
+       int tot_rq_in_driver;
+       /*
+        * number of requests dispatched and waiting for completion
+        * for each actuator
+        */
+       int rq_in_driver[BFQ_MAX_ACTUATORS];
 
        /* true if the device is non rotational and performs queueing */
        bool nonrot_with_queueing;
@@ -648,8 +688,13 @@ struct bfq_data {
        /* maximum budget allotted to a bfq_queue before rescheduling */
        int bfq_max_budget;
 
-       /* list of all the bfq_queues active on the device */
-       struct list_head active_list;
+       /*
+        * List of all the bfq_queues active for a specific actuator
+        * on the device. Keeping active queues separate on a
+        * per-actuator basis helps implementing per-actuator
+        * injection more efficiently.
+        */
+       struct list_head active_list[BFQ_MAX_ACTUATORS];
        /* list of all the bfq_queues idle on the device */
        struct list_head idle_list;
 
@@ -723,8 +768,6 @@ struct bfq_data {
         * is multiplied.
         */
        unsigned int bfq_wr_coeff;
-       /* maximum duration of a weight-raising period (jiffies) */
-       unsigned int bfq_wr_max_time;
 
        /* Maximum weight-raising duration for soft real-time processes */
        unsigned int bfq_wr_rt_max_time;
@@ -772,6 +815,42 @@ struct bfq_data {
         */
        unsigned int word_depths[2][2];
        unsigned int full_depth_shift;
+
+       /*
+        * Number of independent actuators. This is equal to 1 in
+        * case of single-actuator drives.
+        */
+       unsigned int num_actuators;
+       /*
+        * Disk independent access ranges for each actuator
+        * in this device.
+        */
+       sector_t sector[BFQ_MAX_ACTUATORS];
+       sector_t nr_sectors[BFQ_MAX_ACTUATORS];
+       struct blk_independent_access_range ia_ranges[BFQ_MAX_ACTUATORS];
+
+       /*
+        * If the number of I/O requests queued in the device for a
+        * given actuator is below next threshold, then the actuator
+        * is deemed as underutilized. If this condition is found to
+        * hold for some actuator upon a dispatch, but (i) the
+        * in-service queue does not contain I/O for that actuator,
+        * while (ii) some other queue does contain I/O for that
+        * actuator, then the head I/O request of the latter queue is
+        * returned (injected), instead of the head request of the
+        * currently in-service queue.
+        *
+        * We set the threshold, empirically, to the minimum possible
+        * value for which an actuator is fully utilized, or close to
+        * be fully utilized. By doing so, injected I/O 'steals' as
+        * few drive-queue slots as possibile to the in-service
+        * queue. This reduces as much as possible the probability
+        * that the service of I/O from the in-service bfq_queue gets
+        * delayed because of slot exhaustion, i.e., because all the
+        * slots of the drive queue are filled with I/O injected from
+        * other queues (NCQ provides for 32 slots).
+        */
+       unsigned int actuator_load_threshold;
 };
 
 enum bfqq_state_flags {
@@ -928,21 +1007,20 @@ struct bfq_group {
        char blkg_path[128];
 
        /* reference counter (see comments in bfq_bic_update_cgroup) */
-       int ref;
-       /* Is bfq_group still online? */
-       bool online;
+       refcount_t ref;
 
        struct bfq_entity entity;
        struct bfq_sched_data sched_data;
 
-       void *bfqd;
+       struct bfq_data *bfqd;
 
-       struct bfq_queue *async_bfqq[2][IOPRIO_NR_LEVELS];
-       struct bfq_queue *async_idle_bfqq;
+       struct bfq_queue *async_bfqq[2][IOPRIO_NR_LEVELS][BFQ_MAX_ACTUATORS];
+       struct bfq_queue *async_idle_bfqq[BFQ_MAX_ACTUATORS];
 
        struct bfq_entity *my_entity;
 
        int active_entities;
+       int num_queues_with_pending_reqs;
 
        struct rb_root rq_pos_tree;
 
@@ -954,8 +1032,8 @@ struct bfq_group {
        struct bfq_entity entity;
        struct bfq_sched_data sched_data;
 
-       struct bfq_queue *async_bfqq[2][IOPRIO_NR_LEVELS];
-       struct bfq_queue *async_idle_bfqq;
+       struct bfq_queue *async_bfqq[2][IOPRIO_NR_LEVELS][BFQ_MAX_ACTUATORS];
+       struct bfq_queue *async_idle_bfqq[BFQ_MAX_ACTUATORS];
 
        struct rb_root rq_pos_tree;
 };
@@ -968,17 +1046,14 @@ struct bfq_group {
 
 extern const int bfq_timeout;
 
-struct bfq_queue *bic_to_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync);
-void bic_set_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq, bool is_sync);
+struct bfq_queue *bic_to_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync,
+                               unsigned int actuator_idx);
+void bic_set_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq, bool is_sync,
+                               unsigned int actuator_idx);
 struct bfq_data *bic_to_bfqd(struct bfq_io_cq *bic);
 void bfq_pos_tree_add_move(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq);
-void bfq_weights_tree_add(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
-                         struct rb_root_cached *root);
-void __bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
-                              struct bfq_queue *bfqq,
-                              struct rb_root_cached *root);
-void bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
-                            struct bfq_queue *bfqq);
+void bfq_weights_tree_add(struct bfq_queue *bfqq);
+void bfq_weights_tree_remove(struct bfq_queue *bfqq);
 void bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
                     bool compensate, enum bfqq_expiration reason);
 void bfq_put_queue(struct bfq_queue *bfqq);
@@ -993,20 +1068,23 @@ void bfq_put_async_queues(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_group *bfqg);
 /* ---------------- cgroups-support interface ---------------- */
 
 void bfqg_stats_update_legacy_io(struct request_queue *q, struct request *rq);
-void bfqg_stats_update_io_add(struct bfq_group *bfqg, struct bfq_queue *bfqq,
-                             blk_opf_t opf);
 void bfqg_stats_update_io_remove(struct bfq_group *bfqg, blk_opf_t opf);
 void bfqg_stats_update_io_merged(struct bfq_group *bfqg, blk_opf_t opf);
 void bfqg_stats_update_completion(struct bfq_group *bfqg, u64 start_time_ns,
                                  u64 io_start_time_ns, blk_opf_t opf);
 void bfqg_stats_update_dequeue(struct bfq_group *bfqg);
-void bfqg_stats_set_start_empty_time(struct bfq_group *bfqg);
-void bfqg_stats_update_idle_time(struct bfq_group *bfqg);
 void bfqg_stats_set_start_idle_time(struct bfq_group *bfqg);
-void bfqg_stats_update_avg_queue_size(struct bfq_group *bfqg);
 void bfq_bfqq_move(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
                   struct bfq_group *bfqg);
 
+#ifdef CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG
+void bfqg_stats_update_io_add(struct bfq_group *bfqg, struct bfq_queue *bfqq,
+                             blk_opf_t opf);
+void bfqg_stats_set_start_empty_time(struct bfq_group *bfqg);
+void bfqg_stats_update_idle_time(struct bfq_group *bfqg);
+void bfqg_stats_update_avg_queue_size(struct bfq_group *bfqg);
+#endif
+
 void bfq_init_entity(struct bfq_entity *entity, struct bfq_group *bfqg);
 void bfq_bic_update_cgroup(struct bfq_io_cq *bic, struct bio *bio);
 void bfq_end_wr_async(struct bfq_data *bfqd);
@@ -1077,9 +1155,10 @@ void bfq_deactivate_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
 void bfq_activate_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq);
 void bfq_requeue_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
                      bool expiration);
-void bfq_del_bfqq_busy(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
-                      bool expiration);
-void bfq_add_bfqq_busy(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq);
+void bfq_del_bfqq_busy(struct bfq_queue *bfqq, bool expiration);
+void bfq_add_bfqq_busy(struct bfq_queue *bfqq);
+void bfq_add_bfqq_in_groups_with_pending_reqs(struct bfq_queue *bfqq);
+void bfq_del_bfqq_in_groups_with_pending_reqs(struct bfq_queue *bfqq);
 
 /* --------------- end of interface of B-WF2Q+ ---------------- */