block/blk-mq.c

   1 /*
   2  * Block multiqueue core code
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
   6  */
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10 #include <linux/bio.h>
  11 #include <linux/blkdev.h>
  12 #include <linux/kmemleak.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/workqueue.h>
  17 #include <linux/smp.h>
  18 #include <linux/llist.h>
  19 #include <linux/list_sort.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/cache.h>
  22 #include <linux/sched/sysctl.h>
  23 #include <linux/delay.h>
  24 #include <linux/crash_dump.h>
  25
  26 #include <trace/events/block.h>
  27
  28 #include <linux/blk-mq.h>
  29 #include "blk.h"
  30 #include "blk-mq.h"
  31 #include "blk-mq-tag.h"
  32
  33 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  34 static LIST_HEAD(all_q_list);
  35
  36 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  37
  38 /*
  39  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  40  */
  41 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  42 {
  43         unsigned int i;
  44
  45         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++)
  46                 if (hctx->ctx_map.map[i].word)
  47                         return true;
  48
  49         return false;
  50 }
  51
  52 static inline struct blk_align_bitmap *get_bm(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  53                                               struct blk_mq_ctx *ctx)
  54 {
  55         return &hctx->ctx_map.map[ctx->index_hw / hctx->ctx_map.bits_per_word];
  56 }
  57
  58 #define CTX_TO_BIT(hctx, ctx)   \
  59         ((ctx)->index_hw & ((hctx)->ctx_map.bits_per_word - 1))
  60
  61 /*
  62  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  63  */
  64 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  65                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  66 {
  67         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  68
  69         if (!test_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word))
  70                 set_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  71 }
  72
  73 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  74                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
  75 {
  76         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  77
  78         clear_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  79 }
  80
  81 void blk_mq_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
  82 {
  83         int freeze_depth;
  84
  85         freeze_depth = atomic_inc_return(&q->mq_freeze_depth);
  86         if (freeze_depth == 1) {
  87                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
  88                 blk_mq_run_hw_queues(q, false);
  89         }
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_start);
  92
  93 static void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
  94 {
  95         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 100  * the queue afterward.
 101  */
 102 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
 103 {
 104         /*
 105          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
 106          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
 107          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
 108          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
 109          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
 110          */
 111         blk_mq_freeze_queue_start(q);
 112         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
 113 }
 114
 115 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 116 {
 117         /*
 118          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
 119          * in the blk_mq_* namespace
 120          */
 121         blk_freeze_queue(q);
 122 }
 123 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
 124
 125 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         int freeze_depth;
 128
 129         freeze_depth = atomic_dec_return(&q->mq_freeze_depth);
 130         WARN_ON_ONCE(freeze_depth < 0);
 131         if (!freeze_depth) {
 132                 percpu_ref_reinit(&q->q_usage_counter);
 133                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 134         }
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
 137
 138 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
 139 {
 140         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 141         unsigned int i;
 142
 143         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 144                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 145                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
 146
 147         /*
 148          * If we are called because the queue has now been marked as
 149          * dying, we need to ensure that processes currently waiting on
 150          * the queue are notified as well.
 151          */
 152         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 153 }
 154
 155 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 156 {
 157         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 158 }
 159 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 160
 161 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 162                                struct request *rq, unsigned int rw_flags)
 163 {
 164         if (blk_queue_io_stat(q))
 165                 rw_flags |= REQ_IO_STAT;
 166
 167         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
 168         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
 169         rq->q = q;
 170         rq->mq_ctx = ctx;
 171         rq->cmd_flags |= rw_flags;
 172         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
 173         rq->cpu = -1;
 174         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
 175         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 176         rq->rq_disk = NULL;
 177         rq->part = NULL;
 178         rq->start_time = jiffies;
 179 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 180         rq->rl = NULL;
 181         set_start_time_ns(rq);
 182         rq->io_start_time_ns = 0;
 183 #endif
 184         rq->nr_phys_segments = 0;
 185 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 186         rq->nr_integrity_segments = 0;
 187 #endif
 188         rq->special = NULL;
 189         /* tag was already set */
 190         rq->errors = 0;
 191
 192         rq->cmd = rq->__cmd;
 193
 194         rq->extra_len = 0;
 195         rq->sense_len = 0;
 196         rq->resid_len = 0;
 197         rq->sense = NULL;
 198
 199         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
 200         rq->timeout = 0;
 201
 202         rq->end_io = NULL;
 203         rq->end_io_data = NULL;
 204         rq->next_rq = NULL;
 205
 206         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 207 }
 208
 209 static struct request *
 210 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int rw)
 211 {
 212         struct request *rq;
 213         unsigned int tag;
 214
 215         tag = blk_mq_get_tag(data);
 216         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
 217                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
 218
 219                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
 220                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
 221                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
 222                 }
 223
 224                 rq->tag = tag;
 225                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, rw);
 226                 return rq;
 227         }
 228
 229         return NULL;
 230 }
 231
 232 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw, gfp_t gfp,
 233                 bool reserved)
 234 {
 235         struct blk_mq_ctx *ctx;
 236         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 237         struct request *rq;
 238         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 239         int ret;
 240
 241         ret = blk_queue_enter(q, gfp);
 242         if (ret)
 243                 return ERR_PTR(ret);
 244
 245         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 246         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 247         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, gfp & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM,
 248                         reserved, ctx, hctx);
 249
 250         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 251         if (!rq && (gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM)) {
 252                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 253                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 254
 255                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 256                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 257                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, gfp, reserved, ctx,
 258                                 hctx);
 259                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 260                 ctx = alloc_data.ctx;
 261         }
 262         blk_mq_put_ctx(ctx);
 263         if (!rq) {
 264                 blk_queue_exit(q);
 265                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 266         }
 267         return rq;
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 270
 271 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 272                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 273 {
 274         const int tag = rq->tag;
 275         struct request_queue *q = rq->q;
 276
 277         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 278                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 279         rq->cmd_flags = 0;
 280
 281         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 282         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 283         blk_queue_exit(q);
 284 }
 285
 286 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 287 {
 288         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 289
 290         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 291         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 292
 293 }
 294 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 295
 296 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 297 {
 298         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 299         struct request_queue *q = rq->q;
 300
 301         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 302         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 303 }
 304 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 305
 306 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 307 {
 308         blk_account_io_done(rq);
 309
 310         if (rq->end_io) {
 311                 rq->end_io(rq, error);
 312         } else {
 313                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 314                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 315                 blk_mq_free_request(rq);
 316         }
 317 }
 318 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 319
 320 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 321 {
 322         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 323                 BUG();
 324         __blk_mq_end_request(rq, error);
 325 }
 326 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 327
 328 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 329 {
 330         struct request *rq = data;
 331
 332         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 333 }
 334
 335 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 336 {
 337         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 338         bool shared = false;
 339         int cpu;
 340
 341         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 342                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 343                 return;
 344         }
 345
 346         cpu = get_cpu();
 347         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 348                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 349
 350         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 351                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 352                 rq->csd.info = rq;
 353                 rq->csd.flags = 0;
 354                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 355         } else {
 356                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 357         }
 358         put_cpu();
 359 }
 360
 361 void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 362 {
 363         struct request_queue *q = rq->q;
 364
 365         if (!q->softirq_done_fn)
 366                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 367         else
 368                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 369 }
 370
 371 /**
 372  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 373  * @rq:         the request being processed
 374  *
 375  * Description:
 376  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 377  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 378  **/
 379 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 380 {
 381         struct request_queue *q = rq->q;
 382
 383         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 384                 return;
 385         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 386                 rq->errors = error;
 387                 __blk_mq_complete_request(rq);
 388         }
 389 }
 390 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 391
 392 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 393 {
 394         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 395 }
 396 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 397
 398 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 399 {
 400         struct request_queue *q = rq->q;
 401
 402         trace_block_rq_issue(q, rq);
 403
 404         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 405         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 406                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 407
 408         blk_add_timer(rq);
 409
 410         /*
 411          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 412          * flag and clear the completed flag.
 413          */
 414         smp_mb__before_atomic();
 415
 416         /*
 417          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 418          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 419          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 420          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 421          */
 422         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 423                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 424         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 425                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 426
 427         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 428                 /*
 429                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 430                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 431                  * fewer than the device can handle.
 432                  */
 433                 rq->nr_phys_segments++;
 434         }
 435 }
 436 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 437
 438 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 439 {
 440         struct request_queue *q = rq->q;
 441
 442         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 443
 444         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 445                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 446                         rq->nr_phys_segments--;
 447         }
 448 }
 449
 450 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 451 {
 452         __blk_mq_requeue_request(rq);
 453
 454         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 455         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 456 }
 457 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 458
 459 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 460 {
 461         struct request_queue *q =
 462                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 463         LIST_HEAD(rq_list);
 464         struct request *rq, *next;
 465         unsigned long flags;
 466
 467         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 468         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 469         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 470
 471         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 472                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 473                         continue;
 474
 475                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 476                 list_del_init(&rq->queuelist);
 477                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 478         }
 479
 480         while (!list_empty(&rq_list)) {
 481                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 482                 list_del_init(&rq->queuelist);
 483                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 484         }
 485
 486         /*
 487          * Use the start variant of queue running here, so that running
 488          * the requeue work will kick stopped queues.
 489          */
 490         blk_mq_start_hw_queues(q);
 491 }
 492
 493 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 494 {
 495         struct request_queue *q = rq->q;
 496         unsigned long flags;
 497
 498         /*
 499          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 500          * request head insertation from the workqueue.
 501          */
 502         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 503
 504         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 505         if (at_head) {
 506                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 507                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 508         } else {
 509                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 510         }
 511         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 512 }
 513 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 514
 515 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 516 {
 517         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 518 }
 519 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 520
 521 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 522 {
 523         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 524 }
 525 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 526
 527 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 528 {
 529         unsigned long flags;
 530         LIST_HEAD(rq_list);
 531
 532         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 533         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 534         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 535
 536         while (!list_empty(&rq_list)) {
 537                 struct request *rq;
 538
 539                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 540                 list_del_init(&rq->queuelist);
 541                 rq->errors = -EIO;
 542                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 543         }
 544 }
 545 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 546
 547 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 548 {
 549         return tags->rqs[tag];
 550 }
 551 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 552
 553 struct blk_mq_timeout_data {
 554         unsigned long next;
 555         unsigned int next_set;
 556 };
 557
 558 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 559 {
 560         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 561         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 562
 563         /*
 564          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 565          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 566          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 567          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 568          * the request is active. But if we race with completion, then
 569          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 570          * a timeout event with a request that isn't active.
 571          */
 572         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 573                 return;
 574
 575         if (ops->timeout)
 576                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 577
 578         switch (ret) {
 579         case BLK_EH_HANDLED:
 580                 __blk_mq_complete_request(req);
 581                 break;
 582         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 583                 blk_add_timer(req);
 584                 blk_clear_rq_complete(req);
 585                 break;
 586         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 587                 break;
 588         default:
 589                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 590                 break;
 591         }
 592 }
 593
 594 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 595                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 596 {
 597         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 598
 599         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 600                 /*
 601                  * If a request wasn't started before the queue was
 602                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 603                  */
 604                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q)))
 605                         blk_mq_complete_request(rq, -EIO);
 606                 return;
 607         }
 608         if (rq->cmd_flags & REQ_NO_TIMEOUT)
 609                 return;
 610
 611         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 612                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 613                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 614         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 615                 data->next = rq->deadline;
 616                 data->next_set = 1;
 617         }
 618 }
 619
 620 static void blk_mq_rq_timer(unsigned long priv)
 621 {
 622         struct request_queue *q = (struct request_queue *)priv;
 623         struct blk_mq_timeout_data data = {
 624                 .next           = 0,
 625                 .next_set       = 0,
 626         };
 627         int i;
 628
 629         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 630
 631         if (data.next_set) {
 632                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 633                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 634         } else {
 635                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 636
 637                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 638                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 639                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 640                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 641                 }
 642         }
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 647  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 648  * too much time checking for merges.
 649  */
 650 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 651                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 652 {
 653         struct request *rq;
 654         int checked = 8;
 655
 656         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 657                 int el_ret;
 658
 659                 if (!checked--)
 660                         break;
 661
 662                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 663                         continue;
 664
 665                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 666                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 667                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 668                                 ctx->rq_merged++;
 669                                 return true;
 670                         }
 671                         break;
 672                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 673                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 674                                 ctx->rq_merged++;
 675                                 return true;
 676                         }
 677                         break;
 678                 }
 679         }
 680
 681         return false;
 682 }
 683
 684 /*
 685  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 686  * to the for-dispatch
 687  */
 688 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 689 {
 690         struct blk_mq_ctx *ctx;
 691         int i;
 692
 693         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 694                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 695                 unsigned int off, bit;
 696
 697                 if (!bm->word)
 698                         continue;
 699
 700                 bit = 0;
 701                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 702                 do {
 703                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 704                         if (bit >= bm->depth)
 705                                 break;
 706
 707                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 708                         clear_bit(bit, &bm->word);
 709                         spin_lock(&ctx->lock);
 710                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 711                         spin_unlock(&ctx->lock);
 712
 713                         bit++;
 714                 } while (1);
 715         }
 716 }
 717
 718 /*
 719  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 720  * Note that this function currently has various problems around ordering
 721  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 722  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 723  */
 724 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 725 {
 726         struct request_queue *q = hctx->queue;
 727         struct request *rq;
 728         LIST_HEAD(rq_list);
 729         LIST_HEAD(driver_list);
 730         struct list_head *dptr;
 731         int queued;
 732
 733         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 734
 735         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 736                 return;
 737
 738         hctx->run++;
 739
 740         /*
 741          * Touch any software queue that has pending entries.
 742          */
 743         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 744
 745         /*
 746          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 747          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 748          */
 749         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 750                 spin_lock(&hctx->lock);
 751                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 752                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 753                 spin_unlock(&hctx->lock);
 754         }
 755
 756         /*
 757          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 758          * immediately, even if we have more pending.
 759          */
 760         dptr = NULL;
 761
 762         /*
 763          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 764          */
 765         queued = 0;
 766         while (!list_empty(&rq_list)) {
 767                 struct blk_mq_queue_data bd;
 768                 int ret;
 769
 770                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 771                 list_del_init(&rq->queuelist);
 772
 773                 bd.rq = rq;
 774                 bd.list = dptr;
 775                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 776
 777                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 778                 switch (ret) {
 779                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 780                         queued++;
 781                         continue;
 782                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 783                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 784                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 785                         break;
 786                 default:
 787                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 788                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 789                         rq->errors = -EIO;
 790                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 791                         break;
 792                 }
 793
 794                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 795                         break;
 796
 797                 /*
 798                  * We've done the first request. If we have more than 1
 799                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 800                  */
 801                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 802                         dptr = &driver_list;
 803         }
 804
 805         if (!queued)
 806                 hctx->dispatched[0]++;
 807         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 808                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 809
 810         /*
 811          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 812          * that is where we will continue on next queue run.
 813          */
 814         if (!list_empty(&rq_list)) {
 815                 spin_lock(&hctx->lock);
 816                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 817                 spin_unlock(&hctx->lock);
 818                 /*
 819                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 820                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 821                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 822                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 823                  * the requests in rq_list might get lost.
 824                  *
 825                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 826                  **/
 827                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 828         }
 829 }
 830
 831 /*
 832  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 833  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 834  * For now we just round-robin here, switching for every
 835  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 836  */
 837 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 838 {
 839         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 840                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 841
 842         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 843                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 844
 845                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 846                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 847                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 848
 849                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 850                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 851
 852                 return cpu;
 853         }
 854
 855         return hctx->next_cpu;
 856 }
 857
 858 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 859 {
 860         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 861             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 862                 return;
 863
 864         if (!async) {
 865                 int cpu = get_cpu();
 866                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 867                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 868                         put_cpu();
 869                         return;
 870                 }
 871
 872                 put_cpu();
 873         }
 874
 875         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 876                         &hctx->run_work, 0);
 877 }
 878
 879 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 880 {
 881         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 882         int i;
 883
 884         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 885                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 886                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 887                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 888                         continue;
 889
 890                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 891         }
 892 }
 893 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 894
 895 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 896 {
 897         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 898         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 899         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 900 }
 901 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 902
 903 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 904 {
 905         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 906         int i;
 907
 908         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 909                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 910 }
 911 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 912
 913 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 914 {
 915         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 916
 917         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 918 }
 919 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 920
 921 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 922 {
 923         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 924         int i;
 925
 926         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 927                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 928 }
 929 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 930
 931 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 932 {
 933         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 934         int i;
 935
 936         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 937                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 938                         continue;
 939
 940                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 941                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 942         }
 943 }
 944 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 945
 946 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 947 {
 948         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 949
 950         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 951
 952         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 953 }
 954
 955 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 956 {
 957         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 958
 959         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 960
 961         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 962                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 963 }
 964
 965 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 966 {
 967         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 968                 return;
 969
 970         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 971                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
 972 }
 973 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 974
 975 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 976                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
 977                                             struct request *rq,
 978                                             bool at_head)
 979 {
 980         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 981
 982         if (at_head)
 983                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 984         else
 985                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 986 }
 987
 988 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 989                                     struct request *rq, bool at_head)
 990 {
 991         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 992
 993         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
 994         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 995 }
 996
 997 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
 998                 bool async)
 999 {
1000         struct request_queue *q = rq->q;
1001         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1002         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1003
1004         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1005         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1006                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1007
1008         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1009
1010         spin_lock(&ctx->lock);
1011         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1012         spin_unlock(&ctx->lock);
1013
1014         if (run_queue)
1015                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1016
1017         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1018 }
1019
1020 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1021                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1022                                      struct list_head *list,
1023                                      int depth,
1024                                      bool from_schedule)
1025
1026 {
1027         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1028         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1029
1030         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1031
1032         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1033
1034         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1035                 ctx = current_ctx;
1036         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1037
1038         /*
1039          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1040          * offline now
1041          */
1042         spin_lock(&ctx->lock);
1043         while (!list_empty(list)) {
1044                 struct request *rq;
1045
1046                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1047                 list_del_init(&rq->queuelist);
1048                 rq->mq_ctx = ctx;
1049                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1050         }
1051         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1052         spin_unlock(&ctx->lock);
1053
1054         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1055         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1056 }
1057
1058 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1059 {
1060         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1061         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1062
1063         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1064                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1065                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1066 }
1067
1068 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1069 {
1070         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1071         struct request_queue *this_q;
1072         struct request *rq;
1073         LIST_HEAD(list);
1074         LIST_HEAD(ctx_list);
1075         unsigned int depth;
1076
1077         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1078
1079         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1080
1081         this_q = NULL;
1082         this_ctx = NULL;
1083         depth = 0;
1084
1085         while (!list_empty(&list)) {
1086                 rq = list_entry_rq(list.next);
1087                 list_del_init(&rq->queuelist);
1088                 BUG_ON(!rq->q);
1089                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1090                         if (this_ctx) {
1091                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1092                                                         &ctx_list, depth,
1093                                                         from_schedule);
1094                         }
1095
1096                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1097                         this_q = rq->q;
1098                         depth = 0;
1099                 }
1100
1101                 depth++;
1102                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1103         }
1104
1105         /*
1106          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1107          * on 'ctx_list'. Do those.
1108          */
1109         if (this_ctx) {
1110                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1111                                        from_schedule);
1112         }
1113 }
1114
1115 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1116 {
1117         init_request_from_bio(rq, bio);
1118
1119         if (blk_do_io_stat(rq))
1120                 blk_account_io_start(rq, 1);
1121 }
1122
1123 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1124 {
1125         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1126                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1127 }
1128
1129 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1130                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1131                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1132 {
1133         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1134                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1135                 spin_lock(&ctx->lock);
1136 insert_rq:
1137                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1138                 spin_unlock(&ctx->lock);
1139                 return false;
1140         } else {
1141                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1142
1143                 spin_lock(&ctx->lock);
1144                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1145                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1146                         goto insert_rq;
1147                 }
1148
1149                 spin_unlock(&ctx->lock);
1150                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1151                 return true;
1152         }
1153 }
1154
1155 struct blk_map_ctx {
1156         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1157         struct blk_mq_ctx *ctx;
1158 };
1159
1160 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1161                                           struct bio *bio,
1162                                           struct blk_map_ctx *data)
1163 {
1164         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1165         struct blk_mq_ctx *ctx;
1166         struct request *rq;
1167         int rw = bio_data_dir(bio);
1168         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1169
1170         blk_queue_enter_live(q);
1171         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1172         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1173
1174         if (rw_is_sync(bio->bi_rw))
1175                 rw |= REQ_SYNC;
1176
1177         trace_block_getrq(q, bio, rw);
1178         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, GFP_ATOMIC, false, ctx,
1179                         hctx);
1180         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1181         if (unlikely(!rq)) {
1182                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1183                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1184                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1185
1186                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1187                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1188                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q,
1189                                 __GFP_RECLAIM|__GFP_HIGH, false, ctx, hctx);
1190                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1191                 ctx = alloc_data.ctx;
1192                 hctx = alloc_data.hctx;
1193         }
1194
1195         hctx->queued++;
1196         data->hctx = hctx;
1197         data->ctx = ctx;
1198         return rq;
1199 }
1200
1201 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq)
1202 {
1203         int ret;
1204         struct request_queue *q = rq->q;
1205         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1206                         rq->mq_ctx->cpu);
1207         struct blk_mq_queue_data bd = {
1208                 .rq = rq,
1209                 .list = NULL,
1210                 .last = 1
1211         };
1212
1213         /*
1214          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1215          * error (busy), just add it to our list as we previously
1216          * would have done
1217          */
1218         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1219         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK)
1220                 return 0;
1221         else {
1222                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1223
1224                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1225                         rq->errors = -EIO;
1226                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1227                         return 0;
1228                 }
1229                 return -1;
1230         }
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1235  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1236  * hardware for SYNC IO.
1237  */
1238 static void blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1239 {
1240         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1241         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1242         struct blk_map_ctx data;
1243         struct request *rq;
1244         unsigned int request_count = 0;
1245         struct blk_plug *plug;
1246         struct request *same_queue_rq = NULL;
1247
1248         blk_queue_bounce(q, &bio);
1249
1250         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1251                 bio_io_error(bio);
1252                 return;
1253         }
1254
1255         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1256
1257         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1258                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count,
1259                                            &same_queue_rq))
1260                         return;
1261         } else
1262                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1263
1264         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1265         if (unlikely(!rq))
1266                 return;
1267
1268         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1269                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1270                 blk_insert_flush(rq);
1271                 goto run_queue;
1272         }
1273
1274         plug = current->plug;
1275         /*
1276          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1277          * queue it up like normal since we can potentially save some
1278          * CPU this way.
1279          */
1280         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1281             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1282                 struct request *old_rq = NULL;
1283
1284                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1285
1286                 /*
1287                  * we do limited pluging. If bio can be merged, do merge.
1288                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1289                  * issued. So the plug list will have one request at most
1290                  */
1291                 if (plug) {
1292                         /*
1293                          * The plug list might get flushed before this. If that
1294                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is empty
1295                          **/
1296                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1297                                 old_rq = same_queue_rq;
1298                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1299                         }
1300                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1301                 } else /* is_sync */
1302                         old_rq = rq;
1303                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1304                 if (!old_rq)
1305                         return;
1306                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq))
1307                         return;
1308                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1309                 return;
1310         }
1311
1312         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1313                 /*
1314                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1315                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1316                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1317                  * dispatching.
1318                  */
1319 run_queue:
1320                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1321         }
1322         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1323 }
1324
1325 /*
1326  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1327  * plug for merging and IO deferral.
1328  */
1329 static void blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1330 {
1331         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1332         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1333         struct blk_plug *plug;
1334         unsigned int request_count = 0;
1335         struct blk_map_ctx data;
1336         struct request *rq;
1337
1338         blk_queue_bounce(q, &bio);
1339
1340         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1341                 bio_io_error(bio);
1342                 return;
1343         }
1344
1345         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1346
1347         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1348             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1349                 return;
1350
1351         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1352         if (unlikely(!rq))
1353                 return;
1354
1355         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1356                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1357                 blk_insert_flush(rq);
1358                 goto run_queue;
1359         }
1360
1361         /*
1362          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1363          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1364          * either done or scheduled away.
1365          */
1366         plug = current->plug;
1367         if (plug) {
1368                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1369                 if (!request_count)
1370                         trace_block_plug(q);
1371                 else if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1372                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1373                         trace_block_plug(q);
1374                 }
1375                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1376                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1377                 return;
1378         }
1379
1380         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1381                 /*
1382                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1383                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1384                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1385                  * dispatching.
1386                  */
1387 run_queue:
1388                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1389         }
1390
1391         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1396  */
1397 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1398 {
1399         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1400 }
1401 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1402
1403 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1404                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1405 {
1406         struct page *page;
1407
1408         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1409                 int i;
1410
1411                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1412                         if (!tags->rqs[i])
1413                                 continue;
1414                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1415                                                 hctx_idx, i);
1416                         tags->rqs[i] = NULL;
1417                 }
1418         }
1419
1420         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1421                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1422                 list_del_init(&page->lru);
1423                 /*
1424                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1425                  * blk_mq_init_rq_map().
1426                  */
1427                 kmemleak_free(page_address(page));
1428                 __free_pages(page, page->private);
1429         }
1430
1431         kfree(tags->rqs);
1432
1433         blk_mq_free_tags(tags);
1434 }
1435
1436 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1437 {
1438         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1439 }
1440
1441 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1442                 unsigned int hctx_idx)
1443 {
1444         struct blk_mq_tags *tags;
1445         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1446         size_t rq_size, left;
1447
1448         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1449                                 set->numa_node,
1450                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1451         if (!tags)
1452                 return NULL;
1453
1454         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1455
1456         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1457                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1458                                  set->numa_node);
1459         if (!tags->rqs) {
1460                 blk_mq_free_tags(tags);
1461                 return NULL;
1462         }
1463
1464         /*
1465          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1466          * to the cacheline size
1467          */
1468         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1469                                 cache_line_size());
1470         left = rq_size * set->queue_depth;
1471
1472         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1473                 int this_order = max_order;
1474                 struct page *page;
1475                 int to_do;
1476                 void *p;
1477
1478                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1479                         this_order--;
1480
1481                 do {
1482                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1483                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1484                                 this_order);
1485                         if (page)
1486                                 break;
1487                         if (!this_order--)
1488                                 break;
1489                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1490                                 break;
1491                 } while (1);
1492
1493                 if (!page)
1494                         goto fail;
1495
1496                 page->private = this_order;
1497                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1498
1499                 p = page_address(page);
1500                 /*
1501                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1502                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1503                  */
1504                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1505                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1506                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1507                 left -= to_do * rq_size;
1508                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1509                         tags->rqs[i] = p;
1510                         if (set->ops->init_request) {
1511                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1512                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1513                                                 set->numa_node)) {
1514                                         tags->rqs[i] = NULL;
1515                                         goto fail;
1516                                 }
1517                         }
1518
1519                         p += rq_size;
1520                         i++;
1521                 }
1522         }
1523         return tags;
1524
1525 fail:
1526         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1527         return NULL;
1528 }
1529
1530 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1531 {
1532         kfree(bitmap->map);
1533 }
1534
1535 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1536 {
1537         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1538
1539         bitmap->bits_per_word = bpw;
1540
1541         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1542         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1543                                         GFP_KERNEL, node);
1544         if (!bitmap->map)
1545                 return -ENOMEM;
1546
1547         total = nr_cpu_ids;
1548         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1549                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1550                 total -= bitmap->map[i].depth;
1551         }
1552
1553         return 0;
1554 }
1555
1556 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1557 {
1558         struct request_queue *q = hctx->queue;
1559         struct blk_mq_ctx *ctx;
1560         LIST_HEAD(tmp);
1561
1562         /*
1563          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1564          */
1565         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1566
1567         spin_lock(&ctx->lock);
1568         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1569                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1570                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1571         }
1572         spin_unlock(&ctx->lock);
1573
1574         if (list_empty(&tmp))
1575                 return NOTIFY_OK;
1576
1577         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1578         spin_lock(&ctx->lock);
1579
1580         while (!list_empty(&tmp)) {
1581                 struct request *rq;
1582
1583                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1584                 rq->mq_ctx = ctx;
1585                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1586         }
1587
1588         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1589         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1590
1591         spin_unlock(&ctx->lock);
1592
1593         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1594         blk_mq_put_ctx(ctx);
1595         return NOTIFY_OK;
1596 }
1597
1598 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1599                               unsigned int cpu)
1600 {
1601         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1602
1603         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1604                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1605
1606         /*
1607          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1608          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1609          */
1610
1611         return NOTIFY_OK;
1612 }
1613
1614 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1615 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1616                 struct blk_mq_tag_set *set,
1617                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1618 {
1619         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1620
1621         blk_mq_tag_idle(hctx);
1622
1623         if (set->ops->exit_request)
1624                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1625                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1626                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1627
1628         if (set->ops->exit_hctx)
1629                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1630
1631         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1632         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1633         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1634 }
1635
1636 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1637                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1638 {
1639         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1640         unsigned int i;
1641
1642         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1643                 if (i == nr_queue)
1644                         break;
1645                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1646         }
1647 }
1648
1649 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1650                 struct blk_mq_tag_set *set)
1651 {
1652         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1653         unsigned int i;
1654
1655         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1656                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1657 }
1658
1659 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1660                 struct blk_mq_tag_set *set,
1661                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1662 {
1663         int node;
1664         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1665
1666         node = hctx->numa_node;
1667         if (node == NUMA_NO_NODE)
1668                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1669
1670         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1671         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1672         spin_lock_init(&hctx->lock);
1673         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1674         hctx->queue = q;
1675         hctx->queue_num = hctx_idx;
1676         hctx->flags = set->flags;
1677
1678         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1679                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1680         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1681
1682         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1683
1684         /*
1685          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1686          * runtime
1687          */
1688         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1689                                         GFP_KERNEL, node);
1690         if (!hctx->ctxs)
1691                 goto unregister_cpu_notifier;
1692
1693         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1694                 goto free_ctxs;
1695
1696         hctx->nr_ctx = 0;
1697
1698         if (set->ops->init_hctx &&
1699             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1700                 goto free_bitmap;
1701
1702         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1703         if (!hctx->fq)
1704                 goto exit_hctx;
1705
1706         if (set->ops->init_request &&
1707             set->ops->init_request(set->driver_data,
1708                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1709                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1710                 goto free_fq;
1711
1712         return 0;
1713
1714  free_fq:
1715         kfree(hctx->fq);
1716  exit_hctx:
1717         if (set->ops->exit_hctx)
1718                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1719  free_bitmap:
1720         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1721  free_ctxs:
1722         kfree(hctx->ctxs);
1723  unregister_cpu_notifier:
1724         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1725
1726         return -1;
1727 }
1728
1729 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1730                 struct blk_mq_tag_set *set)
1731 {
1732         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1733         unsigned int i;
1734
1735         /*
1736          * Initialize hardware queues
1737          */
1738         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1739                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, i))
1740                         break;
1741         }
1742
1743         if (i == q->nr_hw_queues)
1744                 return 0;
1745
1746         /*
1747          * Init failed
1748          */
1749         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, i);
1750
1751         return 1;
1752 }
1753
1754 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1755                                    unsigned int nr_hw_queues)
1756 {
1757         unsigned int i;
1758
1759         for_each_possible_cpu(i) {
1760                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1761                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1762
1763                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1764                 __ctx->cpu = i;
1765                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1766                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1767                 __ctx->queue = q;
1768
1769                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1770                 if (!cpu_online(i))
1771                         continue;
1772
1773                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1774
1775                 /*
1776                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1777                  * not, we remain on the home node of the device
1778                  */
1779                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1780                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1781         }
1782 }
1783
1784 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1785                                const struct cpumask *online_mask)
1786 {
1787         unsigned int i;
1788         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1789         struct blk_mq_ctx *ctx;
1790         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1791
1792         /*
1793          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1794          */
1795         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1796
1797         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1798                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1799                 hctx->nr_ctx = 0;
1800         }
1801
1802         /*
1803          * Map software to hardware queues
1804          */
1805         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1806                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1807                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1808                         continue;
1809
1810                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1811                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1812                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1813                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1814         }
1815
1816         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1817
1818         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1819                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1820
1821                 /*
1822                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1823                  * disable it and free the request entries.
1824                  */
1825                 if (!hctx->nr_ctx) {
1826                         if (set->tags[i]) {
1827                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1828                                 set->tags[i] = NULL;
1829                         }
1830                         hctx->tags = NULL;
1831                         continue;
1832                 }
1833
1834                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1835                 if (!set->tags[i])
1836                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1837                 hctx->tags = set->tags[i];
1838                 WARN_ON(!hctx->tags);
1839
1840                 /*
1841                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1842                  * This is more accurate and more efficient than looping
1843                  * over all possibly mapped software queues.
1844                  */
1845                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1846
1847                 /*
1848                  * Initialize batch roundrobin counts
1849                  */
1850                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1851                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1852         }
1853
1854         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1855                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1856                         continue;
1857
1858                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1859                 cpumask_set_cpu(i, hctx->tags->cpumask);
1860         }
1861 }
1862
1863 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set)
1864 {
1865         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1866         struct request_queue *q;
1867         bool shared;
1868         int i;
1869
1870         if (set->tag_list.next == set->tag_list.prev)
1871                 shared = false;
1872         else
1873                 shared = true;
1874
1875         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1876                 blk_mq_freeze_queue(q);
1877
1878                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1879                         if (shared)
1880                                 hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1881                         else
1882                                 hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1883                 }
1884                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1885         }
1886 }
1887
1888 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1889 {
1890         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1891
1892         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1893         list_del_init(&q->tag_set_list);
1894         blk_mq_update_tag_set_depth(set);
1895         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1896 }
1897
1898 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1899                                      struct request_queue *q)
1900 {
1901         q->tag_set = set;
1902
1903         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1904         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1905         blk_mq_update_tag_set_depth(set);
1906         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1907 }
1908
1909 /*
1910  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1911  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1912  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1913  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1914  */
1915 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1916 {
1917         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1918         unsigned int i;
1919
1920         /* hctx kobj stays in hctx */
1921         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1922                 if (!hctx)
1923                         continue;
1924                 kfree(hctx->ctxs);
1925                 kfree(hctx);
1926         }
1927
1928         kfree(q->mq_map);
1929         q->mq_map = NULL;
1930
1931         kfree(q->queue_hw_ctx);
1932
1933         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1934         free_percpu(q->queue_ctx);
1935 }
1936
1937 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1938 {
1939         struct request_queue *uninit_q, *q;
1940
1941         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1942         if (!uninit_q)
1943                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1944
1945         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1946         if (IS_ERR(q))
1947                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1948
1949         return q;
1950 }
1951 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1952
1953 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1954                                                   struct request_queue *q)
1955 {
1956         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1957         struct blk_mq_ctx __percpu *ctx;
1958         unsigned int *map;
1959         int i;
1960
1961         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1962         if (!ctx)
1963                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1964
1965         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1966                         set->numa_node);
1967
1968         if (!hctxs)
1969                 goto err_percpu;
1970
1971         map = blk_mq_make_queue_map(set);
1972         if (!map)
1973                 goto err_map;
1974
1975         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1976                 int node = blk_mq_hw_queue_to_node(map, i);
1977
1978                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1979                                         GFP_KERNEL, node);
1980                 if (!hctxs[i])
1981                         goto err_hctxs;
1982
1983                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
1984                                                 node))
1985                         goto err_hctxs;
1986
1987                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
1988                 hctxs[i]->numa_node = node;
1989                 hctxs[i]->queue_num = i;
1990         }
1991
1992         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
1993         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
1994
1995         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
1996         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
1997         q->mq_map = map;
1998
1999         q->queue_ctx = ctx;
2000         q->queue_hw_ctx = hctxs;
2001
2002         q->mq_ops = set->ops;
2003         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2004
2005         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2006                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2007
2008         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2009
2010         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2011         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2012         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2013
2014         if (q->nr_hw_queues > 1)
2015                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2016         else
2017                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2018
2019         /*
2020          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2021          */
2022         q->nr_requests = set->queue_depth;
2023
2024         if (set->ops->complete)
2025                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2026
2027         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2028
2029         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
2030                 goto err_hctxs;
2031
2032         get_online_cpus();
2033         mutex_lock(&all_q_mutex);
2034
2035         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2036         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2037         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2038
2039         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2040         put_online_cpus();
2041
2042         return q;
2043
2044 err_hctxs:
2045         kfree(map);
2046         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2047                 if (!hctxs[i])
2048                         break;
2049                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2050                 kfree(hctxs[i]);
2051         }
2052 err_map:
2053         kfree(hctxs);
2054 err_percpu:
2055         free_percpu(ctx);
2056         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2057 }
2058 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2059
2060 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2061 {
2062         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2063
2064         mutex_lock(&all_q_mutex);
2065         list_del_init(&q->all_q_node);
2066         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2067
2068         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2069
2070         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2071         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2072 }
2073
2074 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2075 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2076                                 const struct cpumask *online_mask)
2077 {
2078         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2079
2080         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2081
2082         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2083
2084         /*
2085          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2086          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2087          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2088          */
2089
2090         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2091
2092         blk_mq_sysfs_register(q);
2093 }
2094
2095 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2096                                       unsigned long action, void *hcpu)
2097 {
2098         struct request_queue *q;
2099         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2100         /*
2101          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2102          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2103          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2104          */
2105         static struct cpumask online_new;
2106
2107         /*
2108          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2109          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2110          * never be dispatched.
2111          *
2112          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2113          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2114          *
2115          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2116          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2117          * still zero.
2118          *
2119          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2120          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2121          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2122          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2123          */
2124         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2125         case CPU_DEAD:
2126         case CPU_UP_CANCELED:
2127                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2128                 break;
2129         case CPU_UP_PREPARE:
2130                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2131                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2132                 break;
2133         default:
2134                 return NOTIFY_OK;
2135         }
2136
2137         mutex_lock(&all_q_mutex);
2138
2139         /*
2140          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2141          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2142          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2143          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2144          * take place in parallel.
2145          */
2146         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2147                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2148         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2149                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2150
2151                 /*
2152                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2153                  * reinitialization
2154                  */
2155                 del_timer_sync(&q->timeout);
2156         }
2157
2158         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2159                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2160
2161         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2162                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2163
2164         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2165         return NOTIFY_OK;
2166 }
2167
2168 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2169 {
2170         int i;
2171
2172         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2173                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2174                 if (!set->tags[i])
2175                         goto out_unwind;
2176         }
2177
2178         return 0;
2179
2180 out_unwind:
2181         while (--i >= 0)
2182                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2183
2184         return -ENOMEM;
2185 }
2186
2187 /*
2188  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2189  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2190  * will be updated to reflect the allocated depth.
2191  */
2192 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2193 {
2194         unsigned int depth;
2195         int err;
2196
2197         depth = set->queue_depth;
2198         do {
2199                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2200                 if (!err)
2201                         break;
2202
2203                 set->queue_depth >>= 1;
2204                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2205                         err = -ENOMEM;
2206                         break;
2207                 }
2208         } while (set->queue_depth);
2209
2210         if (!set->queue_depth || err) {
2211                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2212                 return -ENOMEM;
2213         }
2214
2215         if (depth != set->queue_depth)
2216                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2217                                                 depth, set->queue_depth);
2218
2219         return 0;
2220 }
2221
2222 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2223 {
2224         return tags->cpumask;
2225 }
2226 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2227
2228 /*
2229  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2230  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2231  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2232  * value will be stored in set->queue_depth.
2233  */
2234 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2235 {
2236         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2237
2238         if (!set->nr_hw_queues)
2239                 return -EINVAL;
2240         if (!set->queue_depth)
2241                 return -EINVAL;
2242         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2243                 return -EINVAL;
2244
2245         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2246                 return -EINVAL;
2247
2248         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2249                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2250                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2251                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2252         }
2253
2254         /*
2255          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2256          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2257          * 64 tags to prevent using too much memory.
2258          */
2259         if (is_kdump_kernel()) {
2260                 set->nr_hw_queues = 1;
2261                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2262         }
2263
2264         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
2265                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
2266                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2267         if (!set->tags)
2268                 return -ENOMEM;
2269
2270         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2271                 goto enomem;
2272
2273         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2274         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2275
2276         return 0;
2277 enomem:
2278         kfree(set->tags);
2279         set->tags = NULL;
2280         return -ENOMEM;
2281 }
2282 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2283
2284 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2285 {
2286         int i;
2287
2288         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2289                 if (set->tags[i])
2290                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2291         }
2292
2293         kfree(set->tags);
2294         set->tags = NULL;
2295 }
2296 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2297
2298 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2299 {
2300         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2301         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2302         int i, ret;
2303
2304         if (!set || nr > set->queue_depth)
2305                 return -EINVAL;
2306
2307         ret = 0;
2308         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2309                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2310                 if (ret)
2311                         break;
2312         }
2313
2314         if (!ret)
2315                 q->nr_requests = nr;
2316
2317         return ret;
2318 }
2319
2320 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2321 {
2322         mutex_lock(&all_q_mutex);
2323 }
2324
2325 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2326 {
2327         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2328 }
2329
2330 static int __init blk_mq_init(void)
2331 {
2332         blk_mq_cpu_init();
2333
2334         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2335
2336         return 0;
2337 }
2338 subsys_initcall(blk_mq_init);