]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - block/bfq-wf2q.c
Merge tag 'for-linus-20170812' of git://git.infradead.org/linux-mtd
[karo-tx-linux.git] / block / bfq-wf2q.c
1 /*
2  * Hierarchical Budget Worst-case Fair Weighted Fair Queueing
3  * (B-WF2Q+): hierarchical scheduling algorithm by which the BFQ I/O
4  * scheduler schedules generic entities. The latter can represent
5  * either single bfq queues (associated with processes) or groups of
6  * bfq queues (associated with cgroups).
7  *
8  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
9  *  modify it under the terms of the GNU General Public License as
10  *  published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
11  *  License, or (at your option) any later version.
12  *
13  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16  *  General Public License for more details.
17  */
18 #include "bfq-iosched.h"
19
20 /**
21  * bfq_gt - compare two timestamps.
22  * @a: first ts.
23  * @b: second ts.
24  *
25  * Return @a > @b, dealing with wrapping correctly.
26  */
27 static int bfq_gt(u64 a, u64 b)
28 {
29         return (s64)(a - b) > 0;
30 }
31
32 static struct bfq_entity *bfq_root_active_entity(struct rb_root *tree)
33 {
34         struct rb_node *node = tree->rb_node;
35
36         return rb_entry(node, struct bfq_entity, rb_node);
37 }
38
39 static unsigned int bfq_class_idx(struct bfq_entity *entity)
40 {
41         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
42
43         return bfqq ? bfqq->ioprio_class - 1 :
44                 BFQ_DEFAULT_GRP_CLASS - 1;
45 }
46
47 static struct bfq_entity *bfq_lookup_next_entity(struct bfq_sched_data *sd);
48
49 static bool bfq_update_parent_budget(struct bfq_entity *next_in_service);
50
51 /**
52  * bfq_update_next_in_service - update sd->next_in_service
53  * @sd: sched_data for which to perform the update.
54  * @new_entity: if not NULL, pointer to the entity whose activation,
55  *              requeueing or repositionig triggered the invocation of
56  *              this function.
57  *
58  * This function is called to update sd->next_in_service, which, in
59  * its turn, may change as a consequence of the insertion or
60  * extraction of an entity into/from one of the active trees of
61  * sd. These insertions/extractions occur as a consequence of
62  * activations/deactivations of entities, with some activations being
63  * 'true' activations, and other activations being requeueings (i.e.,
64  * implementing the second, requeueing phase of the mechanism used to
65  * reposition an entity in its active tree; see comments on
66  * __bfq_activate_entity and __bfq_requeue_entity for details). In
67  * both the last two activation sub-cases, new_entity points to the
68  * just activated or requeued entity.
69  *
70  * Returns true if sd->next_in_service changes in such a way that
71  * entity->parent may become the next_in_service for its parent
72  * entity.
73  */
74 static bool bfq_update_next_in_service(struct bfq_sched_data *sd,
75                                        struct bfq_entity *new_entity)
76 {
77         struct bfq_entity *next_in_service = sd->next_in_service;
78         bool parent_sched_may_change = false;
79
80         /*
81          * If this update is triggered by the activation, requeueing
82          * or repositiong of an entity that does not coincide with
83          * sd->next_in_service, then a full lookup in the active tree
84          * can be avoided. In fact, it is enough to check whether the
85          * just-modified entity has a higher priority than
86          * sd->next_in_service, or, even if it has the same priority
87          * as sd->next_in_service, is eligible and has a lower virtual
88          * finish time than sd->next_in_service. If this compound
89          * condition holds, then the new entity becomes the new
90          * next_in_service. Otherwise no change is needed.
91          */
92         if (new_entity && new_entity != sd->next_in_service) {
93                 /*
94                  * Flag used to decide whether to replace
95                  * sd->next_in_service with new_entity. Tentatively
96                  * set to true, and left as true if
97                  * sd->next_in_service is NULL.
98                  */
99                 bool replace_next = true;
100
101                 /*
102                  * If there is already a next_in_service candidate
103                  * entity, then compare class priorities or timestamps
104                  * to decide whether to replace sd->service_tree with
105                  * new_entity.
106                  */
107                 if (next_in_service) {
108                         unsigned int new_entity_class_idx =
109                                 bfq_class_idx(new_entity);
110                         struct bfq_service_tree *st =
111                                 sd->service_tree + new_entity_class_idx;
112
113                         /*
114                          * For efficiency, evaluate the most likely
115                          * sub-condition first.
116                          */
117                         replace_next =
118                                 (new_entity_class_idx ==
119                                  bfq_class_idx(next_in_service)
120                                  &&
121                                  !bfq_gt(new_entity->start, st->vtime)
122                                  &&
123                                  bfq_gt(next_in_service->finish,
124                                         new_entity->finish))
125                                 ||
126                                 new_entity_class_idx <
127                                 bfq_class_idx(next_in_service);
128                 }
129
130                 if (replace_next)
131                         next_in_service = new_entity;
132         } else /* invoked because of a deactivation: lookup needed */
133                 next_in_service = bfq_lookup_next_entity(sd);
134
135         if (next_in_service) {
136                 parent_sched_may_change = !sd->next_in_service ||
137                         bfq_update_parent_budget(next_in_service);
138         }
139
140         sd->next_in_service = next_in_service;
141
142         if (!next_in_service)
143                 return parent_sched_may_change;
144
145         return parent_sched_may_change;
146 }
147
148 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
149
150 struct bfq_group *bfq_bfqq_to_bfqg(struct bfq_queue *bfqq)
151 {
152         struct bfq_entity *group_entity = bfqq->entity.parent;
153
154         if (!group_entity)
155                 group_entity = &bfqq->bfqd->root_group->entity;
156
157         return container_of(group_entity, struct bfq_group, entity);
158 }
159
160 /*
161  * Returns true if this budget changes may let next_in_service->parent
162  * become the next_in_service entity for its parent entity.
163  */
164 static bool bfq_update_parent_budget(struct bfq_entity *next_in_service)
165 {
166         struct bfq_entity *bfqg_entity;
167         struct bfq_group *bfqg;
168         struct bfq_sched_data *group_sd;
169         bool ret = false;
170
171         group_sd = next_in_service->sched_data;
172
173         bfqg = container_of(group_sd, struct bfq_group, sched_data);
174         /*
175          * bfq_group's my_entity field is not NULL only if the group
176          * is not the root group. We must not touch the root entity
177          * as it must never become an in-service entity.
178          */
179         bfqg_entity = bfqg->my_entity;
180         if (bfqg_entity) {
181                 if (bfqg_entity->budget > next_in_service->budget)
182                         ret = true;
183                 bfqg_entity->budget = next_in_service->budget;
184         }
185
186         return ret;
187 }
188
189 /*
190  * This function tells whether entity stops being a candidate for next
191  * service, according to the restrictive definition of the field
192  * next_in_service. In particular, this function is invoked for an
193  * entity that is about to be set in service.
194  *
195  * If entity is a queue, then the entity is no longer a candidate for
196  * next service according to the that definition, because entity is
197  * about to become the in-service queue. This function then returns
198  * true if entity is a queue.
199  *
200  * In contrast, entity could still be a candidate for next service if
201  * it is not a queue, and has more than one active child. In fact,
202  * even if one of its children is about to be set in service, other
203  * active children may still be the next to serve, for the parent
204  * entity, even according to the above definition. As a consequence, a
205  * non-queue entity is not a candidate for next-service only if it has
206  * only one active child. And only if this condition holds, then this
207  * function returns true for a non-queue entity.
208  */
209 static bool bfq_no_longer_next_in_service(struct bfq_entity *entity)
210 {
211         struct bfq_group *bfqg;
212
213         if (bfq_entity_to_bfqq(entity))
214                 return true;
215
216         bfqg = container_of(entity, struct bfq_group, entity);
217
218         /*
219          * The field active_entities does not always contain the
220          * actual number of active children entities: it happens to
221          * not account for the in-service entity in case the latter is
222          * removed from its active tree (which may get done after
223          * invoking the function bfq_no_longer_next_in_service in
224          * bfq_get_next_queue). Fortunately, here, i.e., while
225          * bfq_no_longer_next_in_service is not yet completed in
226          * bfq_get_next_queue, bfq_active_extract has not yet been
227          * invoked, and thus active_entities still coincides with the
228          * actual number of active entities.
229          */
230         if (bfqg->active_entities == 1)
231                 return true;
232
233         return false;
234 }
235
236 #else /* CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED */
237
238 struct bfq_group *bfq_bfqq_to_bfqg(struct bfq_queue *bfqq)
239 {
240         return bfqq->bfqd->root_group;
241 }
242
243 static bool bfq_update_parent_budget(struct bfq_entity *next_in_service)
244 {
245         return false;
246 }
247
248 static bool bfq_no_longer_next_in_service(struct bfq_entity *entity)
249 {
250         return true;
251 }
252
253 #endif /* CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED */
254
255 /*
256  * Shift for timestamp calculations.  This actually limits the maximum
257  * service allowed in one timestamp delta (small shift values increase it),
258  * the maximum total weight that can be used for the queues in the system
259  * (big shift values increase it), and the period of virtual time
260  * wraparounds.
261  */
262 #define WFQ_SERVICE_SHIFT       22
263
264 struct bfq_queue *bfq_entity_to_bfqq(struct bfq_entity *entity)
265 {
266         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
267
268         if (!entity->my_sched_data)
269                 bfqq = container_of(entity, struct bfq_queue, entity);
270
271         return bfqq;
272 }
273
274
275 /**
276  * bfq_delta - map service into the virtual time domain.
277  * @service: amount of service.
278  * @weight: scale factor (weight of an entity or weight sum).
279  */
280 static u64 bfq_delta(unsigned long service, unsigned long weight)
281 {
282         u64 d = (u64)service << WFQ_SERVICE_SHIFT;
283
284         do_div(d, weight);
285         return d;
286 }
287
288 /**
289  * bfq_calc_finish - assign the finish time to an entity.
290  * @entity: the entity to act upon.
291  * @service: the service to be charged to the entity.
292  */
293 static void bfq_calc_finish(struct bfq_entity *entity, unsigned long service)
294 {
295         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
296
297         entity->finish = entity->start +
298                 bfq_delta(service, entity->weight);
299
300         if (bfqq) {
301                 bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
302                         "calc_finish: serv %lu, w %d",
303                         service, entity->weight);
304                 bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
305                         "calc_finish: start %llu, finish %llu, delta %llu",
306                         entity->start, entity->finish,
307                         bfq_delta(service, entity->weight));
308         }
309 }
310
311 /**
312  * bfq_entity_of - get an entity from a node.
313  * @node: the node field of the entity.
314  *
315  * Convert a node pointer to the relative entity.  This is used only
316  * to simplify the logic of some functions and not as the generic
317  * conversion mechanism because, e.g., in the tree walking functions,
318  * the check for a %NULL value would be redundant.
319  */
320 struct bfq_entity *bfq_entity_of(struct rb_node *node)
321 {
322         struct bfq_entity *entity = NULL;
323
324         if (node)
325                 entity = rb_entry(node, struct bfq_entity, rb_node);
326
327         return entity;
328 }
329
330 /**
331  * bfq_extract - remove an entity from a tree.
332  * @root: the tree root.
333  * @entity: the entity to remove.
334  */
335 static void bfq_extract(struct rb_root *root, struct bfq_entity *entity)
336 {
337         entity->tree = NULL;
338         rb_erase(&entity->rb_node, root);
339 }
340
341 /**
342  * bfq_idle_extract - extract an entity from the idle tree.
343  * @st: the service tree of the owning @entity.
344  * @entity: the entity being removed.
345  */
346 static void bfq_idle_extract(struct bfq_service_tree *st,
347                              struct bfq_entity *entity)
348 {
349         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
350         struct rb_node *next;
351
352         if (entity == st->first_idle) {
353                 next = rb_next(&entity->rb_node);
354                 st->first_idle = bfq_entity_of(next);
355         }
356
357         if (entity == st->last_idle) {
358                 next = rb_prev(&entity->rb_node);
359                 st->last_idle = bfq_entity_of(next);
360         }
361
362         bfq_extract(&st->idle, entity);
363
364         if (bfqq)
365                 list_del(&bfqq->bfqq_list);
366 }
367
368 /**
369  * bfq_insert - generic tree insertion.
370  * @root: tree root.
371  * @entity: entity to insert.
372  *
373  * This is used for the idle and the active tree, since they are both
374  * ordered by finish time.
375  */
376 static void bfq_insert(struct rb_root *root, struct bfq_entity *entity)
377 {
378         struct bfq_entity *entry;
379         struct rb_node **node = &root->rb_node;
380         struct rb_node *parent = NULL;
381
382         while (*node) {
383                 parent = *node;
384                 entry = rb_entry(parent, struct bfq_entity, rb_node);
385
386                 if (bfq_gt(entry->finish, entity->finish))
387                         node = &parent->rb_left;
388                 else
389                         node = &parent->rb_right;
390         }
391
392         rb_link_node(&entity->rb_node, parent, node);
393         rb_insert_color(&entity->rb_node, root);
394
395         entity->tree = root;
396 }
397
398 /**
399  * bfq_update_min - update the min_start field of a entity.
400  * @entity: the entity to update.
401  * @node: one of its children.
402  *
403  * This function is called when @entity may store an invalid value for
404  * min_start due to updates to the active tree.  The function  assumes
405  * that the subtree rooted at @node (which may be its left or its right
406  * child) has a valid min_start value.
407  */
408 static void bfq_update_min(struct bfq_entity *entity, struct rb_node *node)
409 {
410         struct bfq_entity *child;
411
412         if (node) {
413                 child = rb_entry(node, struct bfq_entity, rb_node);
414                 if (bfq_gt(entity->min_start, child->min_start))
415                         entity->min_start = child->min_start;
416         }
417 }
418
419 /**
420  * bfq_update_active_node - recalculate min_start.
421  * @node: the node to update.
422  *
423  * @node may have changed position or one of its children may have moved,
424  * this function updates its min_start value.  The left and right subtrees
425  * are assumed to hold a correct min_start value.
426  */
427 static void bfq_update_active_node(struct rb_node *node)
428 {
429         struct bfq_entity *entity = rb_entry(node, struct bfq_entity, rb_node);
430
431         entity->min_start = entity->start;
432         bfq_update_min(entity, node->rb_right);
433         bfq_update_min(entity, node->rb_left);
434 }
435
436 /**
437  * bfq_update_active_tree - update min_start for the whole active tree.
438  * @node: the starting node.
439  *
440  * @node must be the deepest modified node after an update.  This function
441  * updates its min_start using the values held by its children, assuming
442  * that they did not change, and then updates all the nodes that may have
443  * changed in the path to the root.  The only nodes that may have changed
444  * are the ones in the path or their siblings.
445  */
446 static void bfq_update_active_tree(struct rb_node *node)
447 {
448         struct rb_node *parent;
449
450 up:
451         bfq_update_active_node(node);
452
453         parent = rb_parent(node);
454         if (!parent)
455                 return;
456
457         if (node == parent->rb_left && parent->rb_right)
458                 bfq_update_active_node(parent->rb_right);
459         else if (parent->rb_left)
460                 bfq_update_active_node(parent->rb_left);
461
462         node = parent;
463         goto up;
464 }
465
466 /**
467  * bfq_active_insert - insert an entity in the active tree of its
468  *                     group/device.
469  * @st: the service tree of the entity.
470  * @entity: the entity being inserted.
471  *
472  * The active tree is ordered by finish time, but an extra key is kept
473  * per each node, containing the minimum value for the start times of
474  * its children (and the node itself), so it's possible to search for
475  * the eligible node with the lowest finish time in logarithmic time.
476  */
477 static void bfq_active_insert(struct bfq_service_tree *st,
478                               struct bfq_entity *entity)
479 {
480         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
481         struct rb_node *node = &entity->rb_node;
482 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
483         struct bfq_sched_data *sd = NULL;
484         struct bfq_group *bfqg = NULL;
485         struct bfq_data *bfqd = NULL;
486 #endif
487
488         bfq_insert(&st->active, entity);
489
490         if (node->rb_left)
491                 node = node->rb_left;
492         else if (node->rb_right)
493                 node = node->rb_right;
494
495         bfq_update_active_tree(node);
496
497 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
498         sd = entity->sched_data;
499         bfqg = container_of(sd, struct bfq_group, sched_data);
500         bfqd = (struct bfq_data *)bfqg->bfqd;
501 #endif
502         if (bfqq)
503                 list_add(&bfqq->bfqq_list, &bfqq->bfqd->active_list);
504 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
505         else /* bfq_group */
506                 bfq_weights_tree_add(bfqd, entity, &bfqd->group_weights_tree);
507
508         if (bfqg != bfqd->root_group)
509                 bfqg->active_entities++;
510 #endif
511 }
512
513 /**
514  * bfq_ioprio_to_weight - calc a weight from an ioprio.
515  * @ioprio: the ioprio value to convert.
516  */
517 unsigned short bfq_ioprio_to_weight(int ioprio)
518 {
519         return (IOPRIO_BE_NR - ioprio) * BFQ_WEIGHT_CONVERSION_COEFF;
520 }
521
522 /**
523  * bfq_weight_to_ioprio - calc an ioprio from a weight.
524  * @weight: the weight value to convert.
525  *
526  * To preserve as much as possible the old only-ioprio user interface,
527  * 0 is used as an escape ioprio value for weights (numerically) equal or
528  * larger than IOPRIO_BE_NR * BFQ_WEIGHT_CONVERSION_COEFF.
529  */
530 static unsigned short bfq_weight_to_ioprio(int weight)
531 {
532         return max_t(int, 0,
533                      IOPRIO_BE_NR * BFQ_WEIGHT_CONVERSION_COEFF - weight);
534 }
535
536 static void bfq_get_entity(struct bfq_entity *entity)
537 {
538         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
539
540         if (bfqq) {
541                 bfqq->ref++;
542                 bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "get_entity: %p %d",
543                              bfqq, bfqq->ref);
544         }
545 }
546
547 /**
548  * bfq_find_deepest - find the deepest node that an extraction can modify.
549  * @node: the node being removed.
550  *
551  * Do the first step of an extraction in an rb tree, looking for the
552  * node that will replace @node, and returning the deepest node that
553  * the following modifications to the tree can touch.  If @node is the
554  * last node in the tree return %NULL.
555  */
556 static struct rb_node *bfq_find_deepest(struct rb_node *node)
557 {
558         struct rb_node *deepest;
559
560         if (!node->rb_right && !node->rb_left)
561                 deepest = rb_parent(node);
562         else if (!node->rb_right)
563                 deepest = node->rb_left;
564         else if (!node->rb_left)
565                 deepest = node->rb_right;
566         else {
567                 deepest = rb_next(node);
568                 if (deepest->rb_right)
569                         deepest = deepest->rb_right;
570                 else if (rb_parent(deepest) != node)
571                         deepest = rb_parent(deepest);
572         }
573
574         return deepest;
575 }
576
577 /**
578  * bfq_active_extract - remove an entity from the active tree.
579  * @st: the service_tree containing the tree.
580  * @entity: the entity being removed.
581  */
582 static void bfq_active_extract(struct bfq_service_tree *st,
583                                struct bfq_entity *entity)
584 {
585         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
586         struct rb_node *node;
587 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
588         struct bfq_sched_data *sd = NULL;
589         struct bfq_group *bfqg = NULL;
590         struct bfq_data *bfqd = NULL;
591 #endif
592
593         node = bfq_find_deepest(&entity->rb_node);
594         bfq_extract(&st->active, entity);
595
596         if (node)
597                 bfq_update_active_tree(node);
598
599 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
600         sd = entity->sched_data;
601         bfqg = container_of(sd, struct bfq_group, sched_data);
602         bfqd = (struct bfq_data *)bfqg->bfqd;
603 #endif
604         if (bfqq)
605                 list_del(&bfqq->bfqq_list);
606 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
607         else /* bfq_group */
608                 bfq_weights_tree_remove(bfqd, entity,
609                                         &bfqd->group_weights_tree);
610
611         if (bfqg != bfqd->root_group)
612                 bfqg->active_entities--;
613 #endif
614 }
615
616 /**
617  * bfq_idle_insert - insert an entity into the idle tree.
618  * @st: the service tree containing the tree.
619  * @entity: the entity to insert.
620  */
621 static void bfq_idle_insert(struct bfq_service_tree *st,
622                             struct bfq_entity *entity)
623 {
624         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
625         struct bfq_entity *first_idle = st->first_idle;
626         struct bfq_entity *last_idle = st->last_idle;
627
628         if (!first_idle || bfq_gt(first_idle->finish, entity->finish))
629                 st->first_idle = entity;
630         if (!last_idle || bfq_gt(entity->finish, last_idle->finish))
631                 st->last_idle = entity;
632
633         bfq_insert(&st->idle, entity);
634
635         if (bfqq)
636                 list_add(&bfqq->bfqq_list, &bfqq->bfqd->idle_list);
637 }
638
639 /**
640  * bfq_forget_entity - do not consider entity any longer for scheduling
641  * @st: the service tree.
642  * @entity: the entity being removed.
643  * @is_in_service: true if entity is currently the in-service entity.
644  *
645  * Forget everything about @entity. In addition, if entity represents
646  * a queue, and the latter is not in service, then release the service
647  * reference to the queue (the one taken through bfq_get_entity). In
648  * fact, in this case, there is really no more service reference to
649  * the queue, as the latter is also outside any service tree. If,
650  * instead, the queue is in service, then __bfq_bfqd_reset_in_service
651  * will take care of putting the reference when the queue finally
652  * stops being served.
653  */
654 static void bfq_forget_entity(struct bfq_service_tree *st,
655                               struct bfq_entity *entity,
656                               bool is_in_service)
657 {
658         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
659
660         entity->on_st = false;
661         st->wsum -= entity->weight;
662         if (bfqq && !is_in_service)
663                 bfq_put_queue(bfqq);
664 }
665
666 /**
667  * bfq_put_idle_entity - release the idle tree ref of an entity.
668  * @st: service tree for the entity.
669  * @entity: the entity being released.
670  */
671 void bfq_put_idle_entity(struct bfq_service_tree *st, struct bfq_entity *entity)
672 {
673         bfq_idle_extract(st, entity);
674         bfq_forget_entity(st, entity,
675                           entity == entity->sched_data->in_service_entity);
676 }
677
678 /**
679  * bfq_forget_idle - update the idle tree if necessary.
680  * @st: the service tree to act upon.
681  *
682  * To preserve the global O(log N) complexity we only remove one entry here;
683  * as the idle tree will not grow indefinitely this can be done safely.
684  */
685 static void bfq_forget_idle(struct bfq_service_tree *st)
686 {
687         struct bfq_entity *first_idle = st->first_idle;
688         struct bfq_entity *last_idle = st->last_idle;
689
690         if (RB_EMPTY_ROOT(&st->active) && last_idle &&
691             !bfq_gt(last_idle->finish, st->vtime)) {
692                 /*
693                  * Forget the whole idle tree, increasing the vtime past
694                  * the last finish time of idle entities.
695                  */
696                 st->vtime = last_idle->finish;
697         }
698
699         if (first_idle && !bfq_gt(first_idle->finish, st->vtime))
700                 bfq_put_idle_entity(st, first_idle);
701 }
702
703 struct bfq_service_tree *bfq_entity_service_tree(struct bfq_entity *entity)
704 {
705         struct bfq_sched_data *sched_data = entity->sched_data;
706         unsigned int idx = bfq_class_idx(entity);
707
708         return sched_data->service_tree + idx;
709 }
710
711 /*
712  * Update weight and priority of entity. If update_class_too is true,
713  * then update the ioprio_class of entity too.
714  *
715  * The reason why the update of ioprio_class is controlled through the
716  * last parameter is as follows. Changing the ioprio class of an
717  * entity implies changing the destination service trees for that
718  * entity. If such a change occurred when the entity is already on one
719  * of the service trees for its previous class, then the state of the
720  * entity would become more complex: none of the new possible service
721  * trees for the entity, according to bfq_entity_service_tree(), would
722  * match any of the possible service trees on which the entity
723  * is. Complex operations involving these trees, such as entity
724  * activations and deactivations, should take into account this
725  * additional complexity.  To avoid this issue, this function is
726  * invoked with update_class_too unset in the points in the code where
727  * entity may happen to be on some tree.
728  */
729 struct bfq_service_tree *
730 __bfq_entity_update_weight_prio(struct bfq_service_tree *old_st,
731                                 struct bfq_entity *entity,
732                                 bool update_class_too)
733 {
734         struct bfq_service_tree *new_st = old_st;
735
736         if (entity->prio_changed) {
737                 struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
738                 unsigned int prev_weight, new_weight;
739                 struct bfq_data *bfqd = NULL;
740                 struct rb_root *root;
741 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
742                 struct bfq_sched_data *sd;
743                 struct bfq_group *bfqg;
744 #endif
745
746                 if (bfqq)
747                         bfqd = bfqq->bfqd;
748 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
749                 else {
750                         sd = entity->my_sched_data;
751                         bfqg = container_of(sd, struct bfq_group, sched_data);
752                         bfqd = (struct bfq_data *)bfqg->bfqd;
753                 }
754 #endif
755
756                 old_st->wsum -= entity->weight;
757
758                 if (entity->new_weight != entity->orig_weight) {
759                         if (entity->new_weight < BFQ_MIN_WEIGHT ||
760                             entity->new_weight > BFQ_MAX_WEIGHT) {
761                                 pr_crit("update_weight_prio: new_weight %d\n",
762                                         entity->new_weight);
763                                 if (entity->new_weight < BFQ_MIN_WEIGHT)
764                                         entity->new_weight = BFQ_MIN_WEIGHT;
765                                 else
766                                         entity->new_weight = BFQ_MAX_WEIGHT;
767                         }
768                         entity->orig_weight = entity->new_weight;
769                         if (bfqq)
770                                 bfqq->ioprio =
771                                   bfq_weight_to_ioprio(entity->orig_weight);
772                 }
773
774                 if (bfqq && update_class_too)
775                         bfqq->ioprio_class = bfqq->new_ioprio_class;
776
777                 /*
778                  * Reset prio_changed only if the ioprio_class change
779                  * is not pending any longer.
780                  */
781                 if (!bfqq || bfqq->ioprio_class == bfqq->new_ioprio_class)
782                         entity->prio_changed = 0;
783
784                 /*
785                  * NOTE: here we may be changing the weight too early,
786                  * this will cause unfairness.  The correct approach
787                  * would have required additional complexity to defer
788                  * weight changes to the proper time instants (i.e.,
789                  * when entity->finish <= old_st->vtime).
790                  */
791                 new_st = bfq_entity_service_tree(entity);
792
793                 prev_weight = entity->weight;
794                 new_weight = entity->orig_weight *
795                              (bfqq ? bfqq->wr_coeff : 1);
796                 /*
797                  * If the weight of the entity changes, remove the entity
798                  * from its old weight counter (if there is a counter
799                  * associated with the entity), and add it to the counter
800                  * associated with its new weight.
801                  */
802                 if (prev_weight != new_weight) {
803                         root = bfqq ? &bfqd->queue_weights_tree :
804                                       &bfqd->group_weights_tree;
805                         bfq_weights_tree_remove(bfqd, entity, root);
806                 }
807                 entity->weight = new_weight;
808                 /*
809                  * Add the entity to its weights tree only if it is
810                  * not associated with a weight-raised queue.
811                  */
812                 if (prev_weight != new_weight &&
813                     (bfqq ? bfqq->wr_coeff == 1 : 1))
814                         /* If we get here, root has been initialized. */
815                         bfq_weights_tree_add(bfqd, entity, root);
816
817                 new_st->wsum += entity->weight;
818
819                 if (new_st != old_st)
820                         entity->start = new_st->vtime;
821         }
822
823         return new_st;
824 }
825
826 /**
827  * bfq_bfqq_served - update the scheduler status after selection for
828  *                   service.
829  * @bfqq: the queue being served.
830  * @served: bytes to transfer.
831  *
832  * NOTE: this can be optimized, as the timestamps of upper level entities
833  * are synchronized every time a new bfqq is selected for service.  By now,
834  * we keep it to better check consistency.
835  */
836 void bfq_bfqq_served(struct bfq_queue *bfqq, int served)
837 {
838         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
839         struct bfq_service_tree *st;
840
841         for_each_entity(entity) {
842                 st = bfq_entity_service_tree(entity);
843
844                 entity->service += served;
845
846                 st->vtime += bfq_delta(served, st->wsum);
847                 bfq_forget_idle(st);
848         }
849         bfqg_stats_set_start_empty_time(bfqq_group(bfqq));
850         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "bfqq_served %d secs", served);
851 }
852
853 /**
854  * bfq_bfqq_charge_time - charge an amount of service equivalent to the length
855  *                        of the time interval during which bfqq has been in
856  *                        service.
857  * @bfqd: the device
858  * @bfqq: the queue that needs a service update.
859  * @time_ms: the amount of time during which the queue has received service
860  *
861  * If a queue does not consume its budget fast enough, then providing
862  * the queue with service fairness may impair throughput, more or less
863  * severely. For this reason, queues that consume their budget slowly
864  * are provided with time fairness instead of service fairness. This
865  * goal is achieved through the BFQ scheduling engine, even if such an
866  * engine works in the service, and not in the time domain. The trick
867  * is charging these queues with an inflated amount of service, equal
868  * to the amount of service that they would have received during their
869  * service slot if they had been fast, i.e., if their requests had
870  * been dispatched at a rate equal to the estimated peak rate.
871  *
872  * It is worth noting that time fairness can cause important
873  * distortions in terms of bandwidth distribution, on devices with
874  * internal queueing. The reason is that I/O requests dispatched
875  * during the service slot of a queue may be served after that service
876  * slot is finished, and may have a total processing time loosely
877  * correlated with the duration of the service slot. This is
878  * especially true for short service slots.
879  */
880 void bfq_bfqq_charge_time(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
881                           unsigned long time_ms)
882 {
883         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
884         int tot_serv_to_charge = entity->service;
885         unsigned int timeout_ms = jiffies_to_msecs(bfq_timeout);
886
887         if (time_ms > 0 && time_ms < timeout_ms)
888                 tot_serv_to_charge =
889                         (bfqd->bfq_max_budget * time_ms) / timeout_ms;
890
891         if (tot_serv_to_charge < entity->service)
892                 tot_serv_to_charge = entity->service;
893
894         /* Increase budget to avoid inconsistencies */
895         if (tot_serv_to_charge > entity->budget)
896                 entity->budget = tot_serv_to_charge;
897
898         bfq_bfqq_served(bfqq,
899                         max_t(int, 0, tot_serv_to_charge - entity->service));
900 }
901
902 static void bfq_update_fin_time_enqueue(struct bfq_entity *entity,
903                                         struct bfq_service_tree *st,
904                                         bool backshifted)
905 {
906         struct bfq_queue *bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
907
908         /*
909          * When this function is invoked, entity is not in any service
910          * tree, then it is safe to invoke next function with the last
911          * parameter set (see the comments on the function).
912          */
913         st = __bfq_entity_update_weight_prio(st, entity, true);
914         bfq_calc_finish(entity, entity->budget);
915
916         /*
917          * If some queues enjoy backshifting for a while, then their
918          * (virtual) finish timestamps may happen to become lower and
919          * lower than the system virtual time.  In particular, if
920          * these queues often happen to be idle for short time
921          * periods, and during such time periods other queues with
922          * higher timestamps happen to be busy, then the backshifted
923          * timestamps of the former queues can become much lower than
924          * the system virtual time. In fact, to serve the queues with
925          * higher timestamps while the ones with lower timestamps are
926          * idle, the system virtual time may be pushed-up to much
927          * higher values than the finish timestamps of the idle
928          * queues. As a consequence, the finish timestamps of all new
929          * or newly activated queues may end up being much larger than
930          * those of lucky queues with backshifted timestamps. The
931          * latter queues may then monopolize the device for a lot of
932          * time. This would simply break service guarantees.
933          *
934          * To reduce this problem, push up a little bit the
935          * backshifted timestamps of the queue associated with this
936          * entity (only a queue can happen to have the backshifted
937          * flag set): just enough to let the finish timestamp of the
938          * queue be equal to the current value of the system virtual
939          * time. This may introduce a little unfairness among queues
940          * with backshifted timestamps, but it does not break
941          * worst-case fairness guarantees.
942          *
943          * As a special case, if bfqq is weight-raised, push up
944          * timestamps much less, to keep very low the probability that
945          * this push up causes the backshifted finish timestamps of
946          * weight-raised queues to become higher than the backshifted
947          * finish timestamps of non weight-raised queues.
948          */
949         if (backshifted && bfq_gt(st->vtime, entity->finish)) {
950                 unsigned long delta = st->vtime - entity->finish;
951
952                 if (bfqq)
953                         delta /= bfqq->wr_coeff;
954
955                 entity->start += delta;
956                 entity->finish += delta;
957         }
958
959         bfq_active_insert(st, entity);
960 }
961
962 /**
963  * __bfq_activate_entity - handle activation of entity.
964  * @entity: the entity being activated.
965  * @non_blocking_wait_rq: true if entity was waiting for a request
966  *
967  * Called for a 'true' activation, i.e., if entity is not active and
968  * one of its children receives a new request.
969  *
970  * Basically, this function updates the timestamps of entity and
971  * inserts entity into its active tree, ater possibly extracting it
972  * from its idle tree.
973  */
974 static void __bfq_activate_entity(struct bfq_entity *entity,
975                                   bool non_blocking_wait_rq)
976 {
977         struct bfq_service_tree *st = bfq_entity_service_tree(entity);
978         bool backshifted = false;
979         unsigned long long min_vstart;
980
981         /* See comments on bfq_fqq_update_budg_for_activation */
982         if (non_blocking_wait_rq && bfq_gt(st->vtime, entity->finish)) {
983                 backshifted = true;
984                 min_vstart = entity->finish;
985         } else
986                 min_vstart = st->vtime;
987
988         if (entity->tree == &st->idle) {
989                 /*
990                  * Must be on the idle tree, bfq_idle_extract() will
991                  * check for that.
992                  */
993                 bfq_idle_extract(st, entity);
994                 entity->start = bfq_gt(min_vstart, entity->finish) ?
995                         min_vstart : entity->finish;
996         } else {
997                 /*
998                  * The finish time of the entity may be invalid, and
999                  * it is in the past for sure, otherwise the queue
1000                  * would have been on the idle tree.
1001                  */
1002                 entity->start = min_vstart;
1003                 st->wsum += entity->weight;
1004                 /*
1005                  * entity is about to be inserted into a service tree,
1006                  * and then set in service: get a reference to make
1007                  * sure entity does not disappear until it is no
1008                  * longer in service or scheduled for service.
1009                  */
1010                 bfq_get_entity(entity);
1011
1012                 entity->on_st = true;
1013         }
1014
1015         bfq_update_fin_time_enqueue(entity, st, backshifted);
1016 }
1017
1018 /**
1019  * __bfq_requeue_entity - handle requeueing or repositioning of an entity.
1020  * @entity: the entity being requeued or repositioned.
1021  *
1022  * Requeueing is needed if this entity stops being served, which
1023  * happens if a leaf descendant entity has expired. On the other hand,
1024  * repositioning is needed if the next_inservice_entity for the child
1025  * entity has changed. See the comments inside the function for
1026  * details.
1027  *
1028  * Basically, this function: 1) removes entity from its active tree if
1029  * present there, 2) updates the timestamps of entity and 3) inserts
1030  * entity back into its active tree (in the new, right position for
1031  * the new values of the timestamps).
1032  */
1033 static void __bfq_requeue_entity(struct bfq_entity *entity)
1034 {
1035         struct bfq_sched_data *sd = entity->sched_data;
1036         struct bfq_service_tree *st = bfq_entity_service_tree(entity);
1037
1038         if (entity == sd->in_service_entity) {
1039                 /*
1040                  * We are requeueing the current in-service entity,
1041                  * which may have to be done for one of the following
1042                  * reasons:
1043                  * - entity represents the in-service queue, and the
1044                  *   in-service queue is being requeued after an
1045                  *   expiration;
1046                  * - entity represents a group, and its budget has
1047                  *   changed because one of its child entities has
1048                  *   just been either activated or requeued for some
1049                  *   reason; the timestamps of the entity need then to
1050                  *   be updated, and the entity needs to be enqueued
1051                  *   or repositioned accordingly.
1052                  *
1053                  * In particular, before requeueing, the start time of
1054                  * the entity must be moved forward to account for the
1055                  * service that the entity has received while in
1056                  * service. This is done by the next instructions. The
1057                  * finish time will then be updated according to this
1058                  * new value of the start time, and to the budget of
1059                  * the entity.
1060                  */
1061                 bfq_calc_finish(entity, entity->service);
1062                 entity->start = entity->finish;
1063                 /*
1064                  * In addition, if the entity had more than one child
1065                  * when set in service, then it was not extracted from
1066                  * the active tree. This implies that the position of
1067                  * the entity in the active tree may need to be
1068                  * changed now, because we have just updated the start
1069                  * time of the entity, and we will update its finish
1070                  * time in a moment (the requeueing is then, more
1071                  * precisely, a repositioning in this case). To
1072                  * implement this repositioning, we: 1) dequeue the
1073                  * entity here, 2) update the finish time and requeue
1074                  * the entity according to the new timestamps below.
1075                  */
1076                 if (entity->tree)
1077                         bfq_active_extract(st, entity);
1078         } else { /* The entity is already active, and not in service */
1079                 /*
1080                  * In this case, this function gets called only if the
1081                  * next_in_service entity below this entity has
1082                  * changed, and this change has caused the budget of
1083                  * this entity to change, which, finally implies that
1084                  * the finish time of this entity must be
1085                  * updated. Such an update may cause the scheduling,
1086                  * i.e., the position in the active tree, of this
1087                  * entity to change. We handle this change by: 1)
1088                  * dequeueing the entity here, 2) updating the finish
1089                  * time and requeueing the entity according to the new
1090                  * timestamps below. This is the same approach as the
1091                  * non-extracted-entity sub-case above.
1092                  */
1093                 bfq_active_extract(st, entity);
1094         }
1095
1096         bfq_update_fin_time_enqueue(entity, st, false);
1097 }
1098
1099 static void __bfq_activate_requeue_entity(struct bfq_entity *entity,
1100                                           struct bfq_sched_data *sd,
1101                                           bool non_blocking_wait_rq)
1102 {
1103         struct bfq_service_tree *st = bfq_entity_service_tree(entity);
1104
1105         if (sd->in_service_entity == entity || entity->tree == &st->active)
1106                  /*
1107                   * in service or already queued on the active tree,
1108                   * requeue or reposition
1109                   */
1110                 __bfq_requeue_entity(entity);
1111         else
1112                 /*
1113                  * Not in service and not queued on its active tree:
1114                  * the activity is idle and this is a true activation.
1115                  */
1116                 __bfq_activate_entity(entity, non_blocking_wait_rq);
1117 }
1118
1119
1120 /**
1121  * bfq_activate_requeue_entity - activate or requeue an entity representing a
1122  *                               bfq_queue, and activate, requeue or reposition
1123  *                               all ancestors for which such an update becomes
1124  *                               necessary.
1125  * @entity: the entity to activate.
1126  * @non_blocking_wait_rq: true if this entity was waiting for a request
1127  * @requeue: true if this is a requeue, which implies that bfqq is
1128  *           being expired; thus ALL its ancestors stop being served and must
1129  *           therefore be requeued
1130  */
1131 static void bfq_activate_requeue_entity(struct bfq_entity *entity,
1132                                         bool non_blocking_wait_rq,
1133                                         bool requeue)
1134 {
1135         struct bfq_sched_data *sd;
1136
1137         for_each_entity(entity) {
1138                 sd = entity->sched_data;
1139                 __bfq_activate_requeue_entity(entity, sd, non_blocking_wait_rq);
1140
1141                 if (!bfq_update_next_in_service(sd, entity) && !requeue)
1142                         break;
1143         }
1144 }
1145
1146 /**
1147  * __bfq_deactivate_entity - deactivate an entity from its service tree.
1148  * @entity: the entity to deactivate.
1149  * @ins_into_idle_tree: if false, the entity will not be put into the
1150  *                      idle tree.
1151  *
1152  * Deactivates an entity, independently of its previous state.  Must
1153  * be invoked only if entity is on a service tree. Extracts the entity
1154  * from that tree, and if necessary and allowed, puts it into the idle
1155  * tree.
1156  */
1157 bool __bfq_deactivate_entity(struct bfq_entity *entity, bool ins_into_idle_tree)
1158 {
1159         struct bfq_sched_data *sd = entity->sched_data;
1160         struct bfq_service_tree *st;
1161         bool is_in_service;
1162
1163         if (!entity->on_st) /* entity never activated, or already inactive */
1164                 return false;
1165
1166         /*
1167          * If we get here, then entity is active, which implies that
1168          * bfq_group_set_parent has already been invoked for the group
1169          * represented by entity. Therefore, the field
1170          * entity->sched_data has been set, and we can safely use it.
1171          */
1172         st = bfq_entity_service_tree(entity);
1173         is_in_service = entity == sd->in_service_entity;
1174
1175         if (is_in_service) {
1176                 bfq_calc_finish(entity, entity->service);
1177                 sd->in_service_entity = NULL;
1178         }
1179
1180         if (entity->tree == &st->active)
1181                 bfq_active_extract(st, entity);
1182         else if (!is_in_service && entity->tree == &st->idle)
1183                 bfq_idle_extract(st, entity);
1184
1185         if (!ins_into_idle_tree || !bfq_gt(entity->finish, st->vtime))
1186                 bfq_forget_entity(st, entity, is_in_service);
1187         else
1188                 bfq_idle_insert(st, entity);
1189
1190         return true;
1191 }
1192
1193 /**
1194  * bfq_deactivate_entity - deactivate an entity representing a bfq_queue.
1195  * @entity: the entity to deactivate.
1196  * @ins_into_idle_tree: true if the entity can be put into the idle tree
1197  */
1198 static void bfq_deactivate_entity(struct bfq_entity *entity,
1199                                   bool ins_into_idle_tree,
1200                                   bool expiration)
1201 {
1202         struct bfq_sched_data *sd;
1203         struct bfq_entity *parent = NULL;
1204
1205         for_each_entity_safe(entity, parent) {
1206                 sd = entity->sched_data;
1207
1208                 if (!__bfq_deactivate_entity(entity, ins_into_idle_tree)) {
1209                         /*
1210                          * entity is not in any tree any more, so
1211                          * this deactivation is a no-op, and there is
1212                          * nothing to change for upper-level entities
1213                          * (in case of expiration, this can never
1214                          * happen).
1215                          */
1216                         return;
1217                 }
1218
1219                 if (sd->next_in_service == entity)
1220                         /*
1221                          * entity was the next_in_service entity,
1222                          * then, since entity has just been
1223                          * deactivated, a new one must be found.
1224                          */
1225                         bfq_update_next_in_service(sd, NULL);
1226
1227                 if (sd->next_in_service || sd->in_service_entity) {
1228                         /*
1229                          * The parent entity is still active, because
1230                          * either next_in_service or in_service_entity
1231                          * is not NULL. So, no further upwards
1232                          * deactivation must be performed.  Yet,
1233                          * next_in_service has changed. Then the
1234                          * schedule does need to be updated upwards.
1235                          *
1236                          * NOTE If in_service_entity is not NULL, then
1237                          * next_in_service may happen to be NULL,
1238                          * although the parent entity is evidently
1239                          * active. This happens if 1) the entity
1240                          * pointed by in_service_entity is the only
1241                          * active entity in the parent entity, and 2)
1242                          * according to the definition of
1243                          * next_in_service, the in_service_entity
1244                          * cannot be considered as
1245                          * next_in_service. See the comments on the
1246                          * definition of next_in_service for details.
1247                          */
1248                         break;
1249                 }
1250
1251                 /*
1252                  * If we get here, then the parent is no more
1253                  * backlogged and we need to propagate the
1254                  * deactivation upwards. Thus let the loop go on.
1255                  */
1256
1257                 /*
1258                  * Also let parent be queued into the idle tree on
1259                  * deactivation, to preserve service guarantees, and
1260                  * assuming that who invoked this function does not
1261                  * need parent entities too to be removed completely.
1262                  */
1263                 ins_into_idle_tree = true;
1264         }
1265
1266         /*
1267          * If the deactivation loop is fully executed, then there are
1268          * no more entities to touch and next loop is not executed at
1269          * all. Otherwise, requeue remaining entities if they are
1270          * about to stop receiving service, or reposition them if this
1271          * is not the case.
1272          */
1273         entity = parent;
1274         for_each_entity(entity) {
1275                 /*
1276                  * Invoke __bfq_requeue_entity on entity, even if
1277                  * already active, to requeue/reposition it in the
1278                  * active tree (because sd->next_in_service has
1279                  * changed)
1280                  */
1281                 __bfq_requeue_entity(entity);
1282
1283                 sd = entity->sched_data;
1284                 if (!bfq_update_next_in_service(sd, entity) &&
1285                     !expiration)
1286                         /*
1287                          * next_in_service unchanged or not causing
1288                          * any change in entity->parent->sd, and no
1289                          * requeueing needed for expiration: stop
1290                          * here.
1291                          */
1292                         break;
1293         }
1294 }
1295
1296 /**
1297  * bfq_calc_vtime_jump - compute the value to which the vtime should jump,
1298  *                       if needed, to have at least one entity eligible.
1299  * @st: the service tree to act upon.
1300  *
1301  * Assumes that st is not empty.
1302  */
1303 static u64 bfq_calc_vtime_jump(struct bfq_service_tree *st)
1304 {
1305         struct bfq_entity *root_entity = bfq_root_active_entity(&st->active);
1306
1307         if (bfq_gt(root_entity->min_start, st->vtime))
1308                 return root_entity->min_start;
1309
1310         return st->vtime;
1311 }
1312
1313 static void bfq_update_vtime(struct bfq_service_tree *st, u64 new_value)
1314 {
1315         if (new_value > st->vtime) {
1316                 st->vtime = new_value;
1317                 bfq_forget_idle(st);
1318         }
1319 }
1320
1321 /**
1322  * bfq_first_active_entity - find the eligible entity with
1323  *                           the smallest finish time
1324  * @st: the service tree to select from.
1325  * @vtime: the system virtual to use as a reference for eligibility
1326  *
1327  * This function searches the first schedulable entity, starting from the
1328  * root of the tree and going on the left every time on this side there is
1329  * a subtree with at least one eligible (start <= vtime) entity. The path on
1330  * the right is followed only if a) the left subtree contains no eligible
1331  * entities and b) no eligible entity has been found yet.
1332  */
1333 static struct bfq_entity *bfq_first_active_entity(struct bfq_service_tree *st,
1334                                                   u64 vtime)
1335 {
1336         struct bfq_entity *entry, *first = NULL;
1337         struct rb_node *node = st->active.rb_node;
1338
1339         while (node) {
1340                 entry = rb_entry(node, struct bfq_entity, rb_node);
1341 left:
1342                 if (!bfq_gt(entry->start, vtime))
1343                         first = entry;
1344
1345                 if (node->rb_left) {
1346                         entry = rb_entry(node->rb_left,
1347                                          struct bfq_entity, rb_node);
1348                         if (!bfq_gt(entry->min_start, vtime)) {
1349                                 node = node->rb_left;
1350                                 goto left;
1351                         }
1352                 }
1353                 if (first)
1354                         break;
1355                 node = node->rb_right;
1356         }
1357
1358         return first;
1359 }
1360
1361 /**
1362  * __bfq_lookup_next_entity - return the first eligible entity in @st.
1363  * @st: the service tree.
1364  *
1365  * If there is no in-service entity for the sched_data st belongs to,
1366  * then return the entity that will be set in service if:
1367  * 1) the parent entity this st belongs to is set in service;
1368  * 2) no entity belonging to such parent entity undergoes a state change
1369  * that would influence the timestamps of the entity (e.g., becomes idle,
1370  * becomes backlogged, changes its budget, ...).
1371  *
1372  * In this first case, update the virtual time in @st too (see the
1373  * comments on this update inside the function).
1374  *
1375  * In constrast, if there is an in-service entity, then return the
1376  * entity that would be set in service if not only the above
1377  * conditions, but also the next one held true: the currently
1378  * in-service entity, on expiration,
1379  * 1) gets a finish time equal to the current one, or
1380  * 2) is not eligible any more, or
1381  * 3) is idle.
1382  */
1383 static struct bfq_entity *
1384 __bfq_lookup_next_entity(struct bfq_service_tree *st, bool in_service)
1385 {
1386         struct bfq_entity *entity;
1387         u64 new_vtime;
1388
1389         if (RB_EMPTY_ROOT(&st->active))
1390                 return NULL;
1391
1392         /*
1393          * Get the value of the system virtual time for which at
1394          * least one entity is eligible.
1395          */
1396         new_vtime = bfq_calc_vtime_jump(st);
1397
1398         /*
1399          * If there is no in-service entity for the sched_data this
1400          * active tree belongs to, then push the system virtual time
1401          * up to the value that guarantees that at least one entity is
1402          * eligible. If, instead, there is an in-service entity, then
1403          * do not make any such update, because there is already an
1404          * eligible entity, namely the in-service one (even if the
1405          * entity is not on st, because it was extracted when set in
1406          * service).
1407          */
1408         if (!in_service)
1409                 bfq_update_vtime(st, new_vtime);
1410
1411         entity = bfq_first_active_entity(st, new_vtime);
1412
1413         return entity;
1414 }
1415
1416 /**
1417  * bfq_lookup_next_entity - return the first eligible entity in @sd.
1418  * @sd: the sched_data.
1419  *
1420  * This function is invoked when there has been a change in the trees
1421  * for sd, and we need know what is the new next entity after this
1422  * change.
1423  */
1424 static struct bfq_entity *bfq_lookup_next_entity(struct bfq_sched_data *sd)
1425 {
1426         struct bfq_service_tree *st = sd->service_tree;
1427         struct bfq_service_tree *idle_class_st = st + (BFQ_IOPRIO_CLASSES - 1);
1428         struct bfq_entity *entity = NULL;
1429         int class_idx = 0;
1430
1431         /*
1432          * Choose from idle class, if needed to guarantee a minimum
1433          * bandwidth to this class (and if there is some active entity
1434          * in idle class). This should also mitigate
1435          * priority-inversion problems in case a low priority task is
1436          * holding file system resources.
1437          */
1438         if (time_is_before_jiffies(sd->bfq_class_idle_last_service +
1439                                    BFQ_CL_IDLE_TIMEOUT)) {
1440                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&idle_class_st->active))
1441                         class_idx = BFQ_IOPRIO_CLASSES - 1;
1442                 /* About to be served if backlogged, or not yet backlogged */
1443                 sd->bfq_class_idle_last_service = jiffies;
1444         }
1445
1446         /*
1447          * Find the next entity to serve for the highest-priority
1448          * class, unless the idle class needs to be served.
1449          */
1450         for (; class_idx < BFQ_IOPRIO_CLASSES; class_idx++) {
1451                 entity = __bfq_lookup_next_entity(st + class_idx,
1452                                                   sd->in_service_entity);
1453
1454                 if (entity)
1455                         break;
1456         }
1457
1458         if (!entity)
1459                 return NULL;
1460
1461         return entity;
1462 }
1463
1464 bool next_queue_may_preempt(struct bfq_data *bfqd)
1465 {
1466         struct bfq_sched_data *sd = &bfqd->root_group->sched_data;
1467
1468         return sd->next_in_service != sd->in_service_entity;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Get next queue for service.
1473  */
1474 struct bfq_queue *bfq_get_next_queue(struct bfq_data *bfqd)
1475 {
1476         struct bfq_entity *entity = NULL;
1477         struct bfq_sched_data *sd;
1478         struct bfq_queue *bfqq;
1479
1480         if (bfqd->busy_queues == 0)
1481                 return NULL;
1482
1483         /*
1484          * Traverse the path from the root to the leaf entity to
1485          * serve. Set in service all the entities visited along the
1486          * way.
1487          */
1488         sd = &bfqd->root_group->sched_data;
1489         for (; sd ; sd = entity->my_sched_data) {
1490                 /*
1491                  * WARNING. We are about to set the in-service entity
1492                  * to sd->next_in_service, i.e., to the (cached) value
1493                  * returned by bfq_lookup_next_entity(sd) the last
1494                  * time it was invoked, i.e., the last time when the
1495                  * service order in sd changed as a consequence of the
1496                  * activation or deactivation of an entity. In this
1497                  * respect, if we execute bfq_lookup_next_entity(sd)
1498                  * in this very moment, it may, although with low
1499                  * probability, yield a different entity than that
1500                  * pointed to by sd->next_in_service. This rare event
1501                  * happens in case there was no CLASS_IDLE entity to
1502                  * serve for sd when bfq_lookup_next_entity(sd) was
1503                  * invoked for the last time, while there is now one
1504                  * such entity.
1505                  *
1506                  * If the above event happens, then the scheduling of
1507                  * such entity in CLASS_IDLE is postponed until the
1508                  * service of the sd->next_in_service entity
1509                  * finishes. In fact, when the latter is expired,
1510                  * bfq_lookup_next_entity(sd) gets called again,
1511                  * exactly to update sd->next_in_service.
1512                  */
1513
1514                 /* Make next_in_service entity become in_service_entity */
1515                 entity = sd->next_in_service;
1516                 sd->in_service_entity = entity;
1517
1518                 /*
1519                  * Reset the accumulator of the amount of service that
1520                  * the entity is about to receive.
1521                  */
1522                 entity->service = 0;
1523
1524                 /*
1525                  * If entity is no longer a candidate for next
1526                  * service, then it must be extracted from its active
1527                  * tree, so as to make sure that it won't be
1528                  * considered when computing next_in_service. See the
1529                  * comments on the function
1530                  * bfq_no_longer_next_in_service() for details.
1531                  */
1532                 if (bfq_no_longer_next_in_service(entity))
1533                         bfq_active_extract(bfq_entity_service_tree(entity),
1534                                            entity);
1535
1536                 /*
1537                  * Even if entity is not to be extracted according to
1538                  * the above check, a descendant entity may get
1539                  * extracted in one of the next iterations of this
1540                  * loop. Such an event could cause a change in
1541                  * next_in_service for the level of the descendant
1542                  * entity, and thus possibly back to this level.
1543                  *
1544                  * However, we cannot perform the resulting needed
1545                  * update of next_in_service for this level before the
1546                  * end of the whole loop, because, to know which is
1547                  * the correct next-to-serve candidate entity for each
1548                  * level, we need first to find the leaf entity to set
1549                  * in service. In fact, only after we know which is
1550                  * the next-to-serve leaf entity, we can discover
1551                  * whether the parent entity of the leaf entity
1552                  * becomes the next-to-serve, and so on.
1553                  */
1554         }
1555
1556         bfqq = bfq_entity_to_bfqq(entity);
1557
1558         /*
1559          * We can finally update all next-to-serve entities along the
1560          * path from the leaf entity just set in service to the root.
1561          */
1562         for_each_entity(entity) {
1563                 struct bfq_sched_data *sd = entity->sched_data;
1564
1565                 if (!bfq_update_next_in_service(sd, NULL))
1566                         break;
1567         }
1568
1569         return bfqq;
1570 }
1571
1572 void __bfq_bfqd_reset_in_service(struct bfq_data *bfqd)
1573 {
1574         struct bfq_queue *in_serv_bfqq = bfqd->in_service_queue;
1575         struct bfq_entity *in_serv_entity = &in_serv_bfqq->entity;
1576         struct bfq_entity *entity = in_serv_entity;
1577
1578         bfq_clear_bfqq_wait_request(in_serv_bfqq);
1579         hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
1580         bfqd->in_service_queue = NULL;
1581
1582         /*
1583          * When this function is called, all in-service entities have
1584          * been properly deactivated or requeued, so we can safely
1585          * execute the final step: reset in_service_entity along the
1586          * path from entity to the root.
1587          */
1588         for_each_entity(entity)
1589                 entity->sched_data->in_service_entity = NULL;
1590
1591         /*
1592          * in_serv_entity is no longer in service, so, if it is in no
1593          * service tree either, then release the service reference to
1594          * the queue it represents (taken with bfq_get_entity).
1595          */
1596         if (!in_serv_entity->on_st)
1597                 bfq_put_queue(in_serv_bfqq);
1598 }
1599
1600 void bfq_deactivate_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
1601                          bool ins_into_idle_tree, bool expiration)
1602 {
1603         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1604
1605         bfq_deactivate_entity(entity, ins_into_idle_tree, expiration);
1606 }
1607
1608 void bfq_activate_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1609 {
1610         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1611
1612         bfq_activate_requeue_entity(entity, bfq_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq),
1613                                     false);
1614         bfq_clear_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
1615 }
1616
1617 void bfq_requeue_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1618 {
1619         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1620
1621         bfq_activate_requeue_entity(entity, false,
1622                                     bfqq == bfqd->in_service_queue);
1623 }
1624
1625 /*
1626  * Called when the bfqq no longer has requests pending, remove it from
1627  * the service tree. As a special case, it can be invoked during an
1628  * expiration.
1629  */
1630 void bfq_del_bfqq_busy(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
1631                        bool expiration)
1632 {
1633         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "del from busy");
1634
1635         bfq_clear_bfqq_busy(bfqq);
1636
1637         bfqd->busy_queues--;
1638
1639         if (!bfqq->dispatched)
1640                 bfq_weights_tree_remove(bfqd, &bfqq->entity,
1641                                         &bfqd->queue_weights_tree);
1642
1643         if (bfqq->wr_coeff > 1)
1644                 bfqd->wr_busy_queues--;
1645
1646         bfqg_stats_update_dequeue(bfqq_group(bfqq));
1647
1648         bfq_deactivate_bfqq(bfqd, bfqq, true, expiration);
1649 }
1650
1651 /*
1652  * Called when an inactive queue receives a new request.
1653  */
1654 void bfq_add_bfqq_busy(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1655 {
1656         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "add to busy");
1657
1658         bfq_activate_bfqq(bfqd, bfqq);
1659
1660         bfq_mark_bfqq_busy(bfqq);
1661         bfqd->busy_queues++;
1662
1663         if (!bfqq->dispatched)
1664                 if (bfqq->wr_coeff == 1)
1665                         bfq_weights_tree_add(bfqd, &bfqq->entity,
1666                                              &bfqd->queue_weights_tree);
1667
1668         if (bfqq->wr_coeff > 1)
1669                 bfqd->wr_busy_queues++;
1670 }