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, int op,
 163                                unsigned int op_flags)
 164 {
 165         if (blk_queue_io_stat(q))
 166                 op_flags |= REQ_IO_STAT;
 167
 168         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
 169         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
 170         rq->q = q;
 171         rq->mq_ctx = ctx;
 172         req_set_op_attrs(rq, op, op_flags);
 173         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
 174         rq->cpu = -1;
 175         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
 176         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 177         rq->rq_disk = NULL;
 178         rq->part = NULL;
 179         rq->start_time = jiffies;
 180 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 181         rq->rl = NULL;
 182         set_start_time_ns(rq);
 183         rq->io_start_time_ns = 0;
 184 #endif
 185         rq->nr_phys_segments = 0;
 186 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 187         rq->nr_integrity_segments = 0;
 188 #endif
 189         rq->special = NULL;
 190         /* tag was already set */
 191         rq->errors = 0;
 192
 193         rq->cmd = rq->__cmd;
 194
 195         rq->extra_len = 0;
 196         rq->sense_len = 0;
 197         rq->resid_len = 0;
 198         rq->sense = NULL;
 199
 200         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
 201         rq->timeout = 0;
 202
 203         rq->end_io = NULL;
 204         rq->end_io_data = NULL;
 205         rq->next_rq = NULL;
 206
 207         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(op, op_flags)]++;
 208 }
 209
 210 static struct request *
 211 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int op, int op_flags)
 212 {
 213         struct request *rq;
 214         unsigned int tag;
 215
 216         tag = blk_mq_get_tag(data);
 217         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
 218                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
 219
 220                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
 221                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
 222                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
 223                 }
 224
 225                 rq->tag = tag;
 226                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, op, op_flags);
 227                 return rq;
 228         }
 229
 230         return NULL;
 231 }
 232
 233 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
 234                 unsigned int flags)
 235 {
 236         struct blk_mq_ctx *ctx;
 237         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 238         struct request *rq;
 239         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 240         int ret;
 241
 242         ret = blk_queue_enter(q, flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT);
 243         if (ret)
 244                 return ERR_PTR(ret);
 245
 246         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 247         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 248         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 249
 250         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
 251         if (!rq && !(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)) {
 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, flags, ctx, hctx);
 258                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
 259                 ctx = alloc_data.ctx;
 260         }
 261         blk_mq_put_ctx(ctx);
 262         if (!rq) {
 263                 blk_queue_exit(q);
 264                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 265         }
 266         return rq;
 267 }
 268 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 269
 270 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q, int rw,
 271                 unsigned int flags, unsigned int hctx_idx)
 272 {
 273         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 274         struct blk_mq_ctx *ctx;
 275         struct request *rq;
 276         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 277         int ret;
 278
 279         /*
 280          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
 281          * different hardware context.  No need to complicate the low level
 282          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
 283          * a specific queue.
 284          */
 285         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
 286                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 287
 288         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
 289                 return ERR_PTR(-EIO);
 290
 291         ret = blk_queue_enter(q, true);
 292         if (ret)
 293                 return ERR_PTR(ret);
 294
 295         hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
 296         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpumask_first(hctx->cpumask));
 297
 298         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 299         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
 300         if (!rq) {
 301                 blk_queue_exit(q);
 302                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 303         }
 304
 305         return rq;
 306 }
 307 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
 308
 309 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 310                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 311 {
 312         const int tag = rq->tag;
 313         struct request_queue *q = rq->q;
 314
 315         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 316                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 317         rq->cmd_flags = 0;
 318
 319         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 320         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 321         blk_queue_exit(q);
 322 }
 323
 324 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 325 {
 326         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 327
 328         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 329         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 330
 331 }
 332 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 333
 334 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 335 {
 336         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 337         struct request_queue *q = rq->q;
 338
 339         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 340         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 341 }
 342 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 343
 344 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 345 {
 346         blk_account_io_done(rq);
 347
 348         if (rq->end_io) {
 349                 rq->end_io(rq, error);
 350         } else {
 351                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 352                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 353                 blk_mq_free_request(rq);
 354         }
 355 }
 356 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 357
 358 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 359 {
 360         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 361                 BUG();
 362         __blk_mq_end_request(rq, error);
 363 }
 364 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 365
 366 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 367 {
 368         struct request *rq = data;
 369
 370         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 371 }
 372
 373 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 374 {
 375         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 376         bool shared = false;
 377         int cpu;
 378
 379         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 380                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 381                 return;
 382         }
 383
 384         cpu = get_cpu();
 385         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 386                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 387
 388         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 389                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 390                 rq->csd.info = rq;
 391                 rq->csd.flags = 0;
 392                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 393         } else {
 394                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 395         }
 396         put_cpu();
 397 }
 398
 399 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 400 {
 401         struct request_queue *q = rq->q;
 402
 403         if (!q->softirq_done_fn)
 404                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 405         else
 406                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 407 }
 408
 409 /**
 410  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 411  * @rq:         the request being processed
 412  *
 413  * Description:
 414  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 415  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 416  **/
 417 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 418 {
 419         struct request_queue *q = rq->q;
 420
 421         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 422                 return;
 423         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 424                 rq->errors = error;
 425                 __blk_mq_complete_request(rq);
 426         }
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 429
 430 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 431 {
 432         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 433 }
 434 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 435
 436 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 437 {
 438         struct request_queue *q = rq->q;
 439
 440         trace_block_rq_issue(q, rq);
 441
 442         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 443         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 444                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 445
 446         blk_add_timer(rq);
 447
 448         /*
 449          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 450          * flag and clear the completed flag.
 451          */
 452         smp_mb__before_atomic();
 453
 454         /*
 455          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 456          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 457          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 458          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 459          */
 460         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 461                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 462         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 463                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 464
 465         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 466                 /*
 467                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 468                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 469                  * fewer than the device can handle.
 470                  */
 471                 rq->nr_phys_segments++;
 472         }
 473 }
 474 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 475
 476 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 477 {
 478         struct request_queue *q = rq->q;
 479
 480         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 481
 482         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 483                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 484                         rq->nr_phys_segments--;
 485         }
 486 }
 487
 488 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 489 {
 490         __blk_mq_requeue_request(rq);
 491
 492         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 493         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 494 }
 495 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 496
 497 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 498 {
 499         struct request_queue *q =
 500                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 501         LIST_HEAD(rq_list);
 502         struct request *rq, *next;
 503         unsigned long flags;
 504
 505         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 506         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 507         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 508
 509         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 510                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 511                         continue;
 512
 513                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 514                 list_del_init(&rq->queuelist);
 515                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 516         }
 517
 518         while (!list_empty(&rq_list)) {
 519                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 520                 list_del_init(&rq->queuelist);
 521                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 522         }
 523
 524         /*
 525          * Use the start variant of queue running here, so that running
 526          * the requeue work will kick stopped queues.
 527          */
 528         blk_mq_start_hw_queues(q);
 529 }
 530
 531 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 532 {
 533         struct request_queue *q = rq->q;
 534         unsigned long flags;
 535
 536         /*
 537          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 538          * request head insertation from the workqueue.
 539          */
 540         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 541
 542         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 543         if (at_head) {
 544                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 545                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 546         } else {
 547                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 548         }
 549         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 550 }
 551 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 552
 553 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 554 {
 555         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 556 }
 557 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 558
 559 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 560 {
 561         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 562 }
 563 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 564
 565 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 566 {
 567         unsigned long flags;
 568         LIST_HEAD(rq_list);
 569
 570         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 571         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 572         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 573
 574         while (!list_empty(&rq_list)) {
 575                 struct request *rq;
 576
 577                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 578                 list_del_init(&rq->queuelist);
 579                 rq->errors = -EIO;
 580                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 581         }
 582 }
 583 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 584
 585 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 586 {
 587         if (tag < tags->nr_tags)
 588                 return tags->rqs[tag];
 589
 590         return NULL;
 591 }
 592 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 593
 594 struct blk_mq_timeout_data {
 595         unsigned long next;
 596         unsigned int next_set;
 597 };
 598
 599 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 600 {
 601         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 602         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 603
 604         /*
 605          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 606          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 607          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 608          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 609          * the request is active. But if we race with completion, then
 610          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 611          * a timeout event with a request that isn't active.
 612          */
 613         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 614                 return;
 615
 616         if (ops->timeout)
 617                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 618
 619         switch (ret) {
 620         case BLK_EH_HANDLED:
 621                 __blk_mq_complete_request(req);
 622                 break;
 623         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 624                 blk_add_timer(req);
 625                 blk_clear_rq_complete(req);
 626                 break;
 627         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 628                 break;
 629         default:
 630                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 631                 break;
 632         }
 633 }
 634
 635 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 636                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 637 {
 638         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 639
 640         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 641                 /*
 642                  * If a request wasn't started before the queue was
 643                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 644                  */
 645                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q))) {
 646                         rq->errors = -EIO;
 647                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 648                 }
 649                 return;
 650         }
 651
 652         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 653                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 654                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 655         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 656                 data->next = rq->deadline;
 657                 data->next_set = 1;
 658         }
 659 }
 660
 661 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
 662 {
 663         struct request_queue *q =
 664                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
 665         struct blk_mq_timeout_data data = {
 666                 .next           = 0,
 667                 .next_set       = 0,
 668         };
 669         int i;
 670
 671         if (blk_queue_enter(q, true))
 672                 return;
 673
 674         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 675
 676         if (data.next_set) {
 677                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 678                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 679         } else {
 680                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 681
 682                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 683                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 684                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 685                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 686                 }
 687         }
 688         blk_queue_exit(q);
 689 }
 690
 691 /*
 692  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 693  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 694  * too much time checking for merges.
 695  */
 696 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 697                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 698 {
 699         struct request *rq;
 700         int checked = 8;
 701
 702         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 703                 int el_ret;
 704
 705                 if (!checked--)
 706                         break;
 707
 708                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 709                         continue;
 710
 711                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 712                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 713                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 714                                 ctx->rq_merged++;
 715                                 return true;
 716                         }
 717                         break;
 718                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 719                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 720                                 ctx->rq_merged++;
 721                                 return true;
 722                         }
 723                         break;
 724                 }
 725         }
 726
 727         return false;
 728 }
 729
 730 /*
 731  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 732  * to the for-dispatch
 733  */
 734 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 735 {
 736         struct blk_mq_ctx *ctx;
 737         int i;
 738
 739         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 740                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 741                 unsigned int off, bit;
 742
 743                 if (!bm->word)
 744                         continue;
 745
 746                 bit = 0;
 747                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 748                 do {
 749                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 750                         if (bit >= bm->depth)
 751                                 break;
 752
 753                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 754                         clear_bit(bit, &bm->word);
 755                         spin_lock(&ctx->lock);
 756                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 757                         spin_unlock(&ctx->lock);
 758
 759                         bit++;
 760                 } while (1);
 761         }
 762 }
 763
 764 /*
 765  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 766  * Note that this function currently has various problems around ordering
 767  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 768  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 769  */
 770 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 771 {
 772         struct request_queue *q = hctx->queue;
 773         struct request *rq;
 774         LIST_HEAD(rq_list);
 775         LIST_HEAD(driver_list);
 776         struct list_head *dptr;
 777         int queued;
 778
 779         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 780
 781         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 782                 return;
 783
 784         hctx->run++;
 785
 786         /*
 787          * Touch any software queue that has pending entries.
 788          */
 789         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 790
 791         /*
 792          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 793          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 794          */
 795         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 796                 spin_lock(&hctx->lock);
 797                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 798                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 799                 spin_unlock(&hctx->lock);
 800         }
 801
 802         /*
 803          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 804          * immediately, even if we have more pending.
 805          */
 806         dptr = NULL;
 807
 808         /*
 809          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 810          */
 811         queued = 0;
 812         while (!list_empty(&rq_list)) {
 813                 struct blk_mq_queue_data bd;
 814                 int ret;
 815
 816                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 817                 list_del_init(&rq->queuelist);
 818
 819                 bd.rq = rq;
 820                 bd.list = dptr;
 821                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 822
 823                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 824                 switch (ret) {
 825                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 826                         queued++;
 827                         continue;
 828                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 829                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 830                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 831                         break;
 832                 default:
 833                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 834                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 835                         rq->errors = -EIO;
 836                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 837                         break;
 838                 }
 839
 840                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 841                         break;
 842
 843                 /*
 844                  * We've done the first request. If we have more than 1
 845                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 846                  */
 847                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 848                         dptr = &driver_list;
 849         }
 850
 851         if (!queued)
 852                 hctx->dispatched[0]++;
 853         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 854                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 855
 856         /*
 857          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 858          * that is where we will continue on next queue run.
 859          */
 860         if (!list_empty(&rq_list)) {
 861                 spin_lock(&hctx->lock);
 862                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 863                 spin_unlock(&hctx->lock);
 864                 /*
 865                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 866                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 867                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 868                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 869                  * the requests in rq_list might get lost.
 870                  *
 871                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 872                  **/
 873                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 874         }
 875 }
 876
 877 /*
 878  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 879  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 880  * For now we just round-robin here, switching for every
 881  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 882  */
 883 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 884 {
 885         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 886                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 887
 888         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 889                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 890
 891                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 892                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 893                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 894
 895                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 896                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 897
 898                 return cpu;
 899         }
 900
 901         return hctx->next_cpu;
 902 }
 903
 904 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 905 {
 906         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 907             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 908                 return;
 909
 910         if (!async) {
 911                 int cpu = get_cpu();
 912                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 913                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 914                         put_cpu();
 915                         return;
 916                 }
 917
 918                 put_cpu();
 919         }
 920
 921         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 922                         &hctx->run_work, 0);
 923 }
 924
 925 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 926 {
 927         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 928         int i;
 929
 930         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 931                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 932                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 933                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 934                         continue;
 935
 936                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 937         }
 938 }
 939 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 940
 941 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 942 {
 943         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 944         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 945         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 946 }
 947 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 948
 949 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 950 {
 951         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 952         int i;
 953
 954         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 955                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 956 }
 957 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 958
 959 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 960 {
 961         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 962
 963         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 964 }
 965 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 966
 967 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 968 {
 969         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 970         int i;
 971
 972         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 973                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 974 }
 975 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 976
 977 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 978 {
 979         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 980         int i;
 981
 982         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 983                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 984                         continue;
 985
 986                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 987                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 988         }
 989 }
 990 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 991
 992 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 993 {
 994         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 995
 996         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 997
 998         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 999 }
1000
1001 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
1002 {
1003         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1004
1005         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
1006
1007         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1008                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1009 }
1010
1011 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1012 {
1013         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
1014                 return;
1015
1016         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
1017                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
1018 }
1019 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
1020
1021 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1022                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
1023                                             struct request *rq,
1024                                             bool at_head)
1025 {
1026         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1027
1028         if (at_head)
1029                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1030         else
1031                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1032 }
1033
1034 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1035                                     struct request *rq, bool at_head)
1036 {
1037         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1038
1039         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
1040         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1041 }
1042
1043 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1044                 bool async)
1045 {
1046         struct request_queue *q = rq->q;
1047         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1048         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1049
1050         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1051         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1052                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1053
1054         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1055
1056         spin_lock(&ctx->lock);
1057         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1058         spin_unlock(&ctx->lock);
1059
1060         if (run_queue)
1061                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1062
1063         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1064 }
1065
1066 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1067                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1068                                      struct list_head *list,
1069                                      int depth,
1070                                      bool from_schedule)
1071
1072 {
1073         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1074         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1075
1076         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1077
1078         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1079
1080         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1081                 ctx = current_ctx;
1082         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1083
1084         /*
1085          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1086          * offline now
1087          */
1088         spin_lock(&ctx->lock);
1089         while (!list_empty(list)) {
1090                 struct request *rq;
1091
1092                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1093                 list_del_init(&rq->queuelist);
1094                 rq->mq_ctx = ctx;
1095                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1096         }
1097         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1098         spin_unlock(&ctx->lock);
1099
1100         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1101         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1102 }
1103
1104 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1105 {
1106         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1107         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1108
1109         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1110                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1111                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1112 }
1113
1114 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1115 {
1116         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1117         struct request_queue *this_q;
1118         struct request *rq;
1119         LIST_HEAD(list);
1120         LIST_HEAD(ctx_list);
1121         unsigned int depth;
1122
1123         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1124
1125         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1126
1127         this_q = NULL;
1128         this_ctx = NULL;
1129         depth = 0;
1130
1131         while (!list_empty(&list)) {
1132                 rq = list_entry_rq(list.next);
1133                 list_del_init(&rq->queuelist);
1134                 BUG_ON(!rq->q);
1135                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1136                         if (this_ctx) {
1137                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1138                                                         &ctx_list, depth,
1139                                                         from_schedule);
1140                         }
1141
1142                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1143                         this_q = rq->q;
1144                         depth = 0;
1145                 }
1146
1147                 depth++;
1148                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1149         }
1150
1151         /*
1152          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1153          * on 'ctx_list'. Do those.
1154          */
1155         if (this_ctx) {
1156                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1157                                        from_schedule);
1158         }
1159 }
1160
1161 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1162 {
1163         init_request_from_bio(rq, bio);
1164
1165         blk_account_io_start(rq, 1);
1166 }
1167
1168 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1169 {
1170         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1171                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1172 }
1173
1174 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1175                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1176                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1177 {
1178         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1179                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1180                 spin_lock(&ctx->lock);
1181 insert_rq:
1182                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1183                 spin_unlock(&ctx->lock);
1184                 return false;
1185         } else {
1186                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1187
1188                 spin_lock(&ctx->lock);
1189                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1190                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1191                         goto insert_rq;
1192                 }
1193
1194                 spin_unlock(&ctx->lock);
1195                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1196                 return true;
1197         }
1198 }
1199
1200 struct blk_map_ctx {
1201         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1202         struct blk_mq_ctx *ctx;
1203 };
1204
1205 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1206                                           struct bio *bio,
1207                                           struct blk_map_ctx *data)
1208 {
1209         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1210         struct blk_mq_ctx *ctx;
1211         struct request *rq;
1212         int op = bio_data_dir(bio);
1213         int op_flags = 0;
1214         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1215
1216         blk_queue_enter_live(q);
1217         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1218         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1219
1220         if (rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_rw))
1221                 op_flags |= REQ_SYNC;
1222
1223         trace_block_getrq(q, bio, op);
1224         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1225         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1226         if (unlikely(!rq)) {
1227                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1228                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1229                 trace_block_sleeprq(q, bio, op);
1230
1231                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1232                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1233                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1234                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1235                 ctx = alloc_data.ctx;
1236                 hctx = alloc_data.hctx;
1237         }
1238
1239         hctx->queued++;
1240         data->hctx = hctx;
1241         data->ctx = ctx;
1242         return rq;
1243 }
1244
1245 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1246 {
1247         int ret;
1248         struct request_queue *q = rq->q;
1249         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1250                         rq->mq_ctx->cpu);
1251         struct blk_mq_queue_data bd = {
1252                 .rq = rq,
1253                 .list = NULL,
1254                 .last = 1
1255         };
1256         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1257
1258         /*
1259          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1260          * error (busy), just add it to our list as we previously
1261          * would have done
1262          */
1263         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1264         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1265                 *cookie = new_cookie;
1266                 return 0;
1267         }
1268
1269         __blk_mq_requeue_request(rq);
1270
1271         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1272                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1273                 rq->errors = -EIO;
1274                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1275                 return 0;
1276         }
1277
1278         return -1;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1283  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1284  * hardware for SYNC IO.
1285  */
1286 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1287 {
1288         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_rw);
1289         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1290         struct blk_map_ctx data;
1291         struct request *rq;
1292         unsigned int request_count = 0;
1293         struct blk_plug *plug;
1294         struct request *same_queue_rq = NULL;
1295         blk_qc_t cookie;
1296
1297         blk_queue_bounce(q, &bio);
1298
1299         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1300                 bio_io_error(bio);
1301                 return BLK_QC_T_NONE;
1302         }
1303
1304         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1305
1306         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1307                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count,
1308                                            &same_queue_rq))
1309                         return BLK_QC_T_NONE;
1310         } else
1311                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1312
1313         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1314         if (unlikely(!rq))
1315                 return BLK_QC_T_NONE;
1316
1317         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1318
1319         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1320                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1321                 blk_insert_flush(rq);
1322                 goto run_queue;
1323         }
1324
1325         plug = current->plug;
1326         /*
1327          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1328          * queue it up like normal since we can potentially save some
1329          * CPU this way.
1330          */
1331         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1332             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1333                 struct request *old_rq = NULL;
1334
1335                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1336
1337                 /*
1338                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1339                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1340                  * issued. So the plug list will have one request at most
1341                  */
1342                 if (plug) {
1343                         /*
1344                          * The plug list might get flushed before this. If that
1345                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1346                          * empty
1347                          */
1348                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1349                                 old_rq = same_queue_rq;
1350                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1351                         }
1352                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1353                 } else /* is_sync */
1354                         old_rq = rq;
1355                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1356                 if (!old_rq)
1357                         goto done;
1358                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1359                         goto done;
1360                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1361                 goto done;
1362         }
1363
1364         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1365                 /*
1366                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1367                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1368                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1369                  * dispatching.
1370                  */
1371 run_queue:
1372                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1373         }
1374         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1375 done:
1376         return cookie;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1381  * plug for merging and IO deferral.
1382  */
1383 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1384 {
1385         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_rw);
1386         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1387         struct blk_plug *plug;
1388         unsigned int request_count = 0;
1389         struct blk_map_ctx data;
1390         struct request *rq;
1391         blk_qc_t cookie;
1392
1393         blk_queue_bounce(q, &bio);
1394
1395         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1396                 bio_io_error(bio);
1397                 return BLK_QC_T_NONE;
1398         }
1399
1400         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1401
1402         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1403             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1404                 return BLK_QC_T_NONE;
1405
1406         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1407         if (unlikely(!rq))
1408                 return BLK_QC_T_NONE;
1409
1410         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1411
1412         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1413                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1414                 blk_insert_flush(rq);
1415                 goto run_queue;
1416         }
1417
1418         /*
1419          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1420          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1421          * either done or scheduled away.
1422          */
1423         plug = current->plug;
1424         if (plug) {
1425                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1426                 if (!request_count)
1427                         trace_block_plug(q);
1428
1429                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1430
1431                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1432                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1433                         trace_block_plug(q);
1434                 }
1435
1436                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1437                 return cookie;
1438         }
1439
1440         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1441                 /*
1442                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1443                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1444                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1445                  * dispatching.
1446                  */
1447 run_queue:
1448                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1449         }
1450
1451         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1452         return cookie;
1453 }
1454
1455 /*
1456  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1457  */
1458 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1459 {
1460         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1461 }
1462 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1463
1464 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1465                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1466 {
1467         struct page *page;
1468
1469         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1470                 int i;
1471
1472                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1473                         if (!tags->rqs[i])
1474                                 continue;
1475                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1476                                                 hctx_idx, i);
1477                         tags->rqs[i] = NULL;
1478                 }
1479         }
1480
1481         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1482                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1483                 list_del_init(&page->lru);
1484                 /*
1485                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1486                  * blk_mq_init_rq_map().
1487                  */
1488                 kmemleak_free(page_address(page));
1489                 __free_pages(page, page->private);
1490         }
1491
1492         kfree(tags->rqs);
1493
1494         blk_mq_free_tags(tags);
1495 }
1496
1497 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1498 {
1499         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1500 }
1501
1502 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1503                 unsigned int hctx_idx)
1504 {
1505         struct blk_mq_tags *tags;
1506         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1507         size_t rq_size, left;
1508
1509         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1510                                 set->numa_node,
1511                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1512         if (!tags)
1513                 return NULL;
1514
1515         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1516
1517         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1518                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1519                                  set->numa_node);
1520         if (!tags->rqs) {
1521                 blk_mq_free_tags(tags);
1522                 return NULL;
1523         }
1524
1525         /*
1526          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1527          * to the cacheline size
1528          */
1529         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1530                                 cache_line_size());
1531         left = rq_size * set->queue_depth;
1532
1533         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1534                 int this_order = max_order;
1535                 struct page *page;
1536                 int to_do;
1537                 void *p;
1538
1539                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
1540                         this_order--;
1541
1542                 do {
1543                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1544                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1545                                 this_order);
1546                         if (page)
1547                                 break;
1548                         if (!this_order--)
1549                                 break;
1550                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1551                                 break;
1552                 } while (1);
1553
1554                 if (!page)
1555                         goto fail;
1556
1557                 page->private = this_order;
1558                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1559
1560                 p = page_address(page);
1561                 /*
1562                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1563                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1564                  */
1565                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1566                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1567                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1568                 left -= to_do * rq_size;
1569                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1570                         tags->rqs[i] = p;
1571                         if (set->ops->init_request) {
1572                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1573                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1574                                                 set->numa_node)) {
1575                                         tags->rqs[i] = NULL;
1576                                         goto fail;
1577                                 }
1578                         }
1579
1580                         p += rq_size;
1581                         i++;
1582                 }
1583         }
1584         return tags;
1585
1586 fail:
1587         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1588         return NULL;
1589 }
1590
1591 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1592 {
1593         kfree(bitmap->map);
1594 }
1595
1596 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1597 {
1598         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1599
1600         bitmap->bits_per_word = bpw;
1601
1602         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1603         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1604                                         GFP_KERNEL, node);
1605         if (!bitmap->map)
1606                 return -ENOMEM;
1607
1608         total = nr_cpu_ids;
1609         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1610                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1611                 total -= bitmap->map[i].depth;
1612         }
1613
1614         return 0;
1615 }
1616
1617 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1618 {
1619         struct request_queue *q = hctx->queue;
1620         struct blk_mq_ctx *ctx;
1621         LIST_HEAD(tmp);
1622
1623         /*
1624          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1625          */
1626         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1627
1628         spin_lock(&ctx->lock);
1629         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1630                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1631                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1632         }
1633         spin_unlock(&ctx->lock);
1634
1635         if (list_empty(&tmp))
1636                 return NOTIFY_OK;
1637
1638         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1639         spin_lock(&ctx->lock);
1640
1641         while (!list_empty(&tmp)) {
1642                 struct request *rq;
1643
1644                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1645                 rq->mq_ctx = ctx;
1646                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1647         }
1648
1649         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1650         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1651
1652         spin_unlock(&ctx->lock);
1653
1654         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1655         blk_mq_put_ctx(ctx);
1656         return NOTIFY_OK;
1657 }
1658
1659 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1660                               unsigned int cpu)
1661 {
1662         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1663
1664         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1665                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1666
1667         /*
1668          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1669          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1670          */
1671
1672         return NOTIFY_OK;
1673 }
1674
1675 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1676 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1677                 struct blk_mq_tag_set *set,
1678                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1679 {
1680         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1681
1682         blk_mq_tag_idle(hctx);
1683
1684         if (set->ops->exit_request)
1685                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1686                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1687                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1688
1689         if (set->ops->exit_hctx)
1690                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1691
1692         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1693         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1694         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1695 }
1696
1697 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1698                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1699 {
1700         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1701         unsigned int i;
1702
1703         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1704                 if (i == nr_queue)
1705                         break;
1706                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1707         }
1708 }
1709
1710 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1711                 struct blk_mq_tag_set *set)
1712 {
1713         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1714         unsigned int i;
1715
1716         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1717                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1718 }
1719
1720 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1721                 struct blk_mq_tag_set *set,
1722                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1723 {
1724         int node;
1725         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1726
1727         node = hctx->numa_node;
1728         if (node == NUMA_NO_NODE)
1729                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1730
1731         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1732         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1733         spin_lock_init(&hctx->lock);
1734         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1735         hctx->queue = q;
1736         hctx->queue_num = hctx_idx;
1737         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1738
1739         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1740                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1741         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1742
1743         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1744
1745         /*
1746          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1747          * runtime
1748          */
1749         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1750                                         GFP_KERNEL, node);
1751         if (!hctx->ctxs)
1752                 goto unregister_cpu_notifier;
1753
1754         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1755                 goto free_ctxs;
1756
1757         hctx->nr_ctx = 0;
1758
1759         if (set->ops->init_hctx &&
1760             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1761                 goto free_bitmap;
1762
1763         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1764         if (!hctx->fq)
1765                 goto exit_hctx;
1766
1767         if (set->ops->init_request &&
1768             set->ops->init_request(set->driver_data,
1769                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1770                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1771                 goto free_fq;
1772
1773         return 0;
1774
1775  free_fq:
1776         kfree(hctx->fq);
1777  exit_hctx:
1778         if (set->ops->exit_hctx)
1779                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1780  free_bitmap:
1781         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1782  free_ctxs:
1783         kfree(hctx->ctxs);
1784  unregister_cpu_notifier:
1785         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1786
1787         return -1;
1788 }
1789
1790 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1791                                    unsigned int nr_hw_queues)
1792 {
1793         unsigned int i;
1794
1795         for_each_possible_cpu(i) {
1796                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1797                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1798
1799                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1800                 __ctx->cpu = i;
1801                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1802                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1803                 __ctx->queue = q;
1804
1805                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1806                 if (!cpu_online(i))
1807                         continue;
1808
1809                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1810
1811                 /*
1812                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1813                  * not, we remain on the home node of the device
1814                  */
1815                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1816                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1817         }
1818 }
1819
1820 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1821                                const struct cpumask *online_mask)
1822 {
1823         unsigned int i;
1824         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1825         struct blk_mq_ctx *ctx;
1826         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1827
1828         /*
1829          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1830          */
1831         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1832
1833         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1834                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1835                 hctx->nr_ctx = 0;
1836         }
1837
1838         /*
1839          * Map software to hardware queues
1840          */
1841         for_each_possible_cpu(i) {
1842                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1843                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1844                         continue;
1845
1846                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1847                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1848
1849                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1850                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1851                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1852         }
1853
1854         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1855
1856         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1857                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1858
1859                 /*
1860                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1861                  * disable it and free the request entries.
1862                  */
1863                 if (!hctx->nr_ctx) {
1864                         if (set->tags[i]) {
1865                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1866                                 set->tags[i] = NULL;
1867                         }
1868                         hctx->tags = NULL;
1869                         continue;
1870                 }
1871
1872                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1873                 if (!set->tags[i])
1874                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1875                 hctx->tags = set->tags[i];
1876                 WARN_ON(!hctx->tags);
1877
1878                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1879                 /*
1880                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1881                  * This is more accurate and more efficient than looping
1882                  * over all possibly mapped software queues.
1883                  */
1884                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1885
1886                 /*
1887                  * Initialize batch roundrobin counts
1888                  */
1889                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1890                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1891         }
1892 }
1893
1894 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1895 {
1896         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1897         int i;
1898
1899         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1900                 if (shared)
1901                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1902                 else
1903                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1904         }
1905 }
1906
1907 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1908 {
1909         struct request_queue *q;
1910
1911         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1912                 blk_mq_freeze_queue(q);
1913                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1914                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1915         }
1916 }
1917
1918 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1919 {
1920         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1921
1922         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1923         list_del_init(&q->tag_set_list);
1924         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1925                 /* just transitioned to unshared */
1926                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1927                 /* update existing queue */
1928                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1929         }
1930         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1931 }
1932
1933 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1934                                      struct request_queue *q)
1935 {
1936         q->tag_set = set;
1937
1938         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1939
1940         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1941         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1942                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1943                 /* update existing queue */
1944                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1945         }
1946         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1947                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1948         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1949
1950         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1951 }
1952
1953 /*
1954  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1955  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1956  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1957  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1958  */
1959 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1960 {
1961         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1962         unsigned int i;
1963
1964         /* hctx kobj stays in hctx */
1965         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1966                 if (!hctx)
1967                         continue;
1968                 kfree(hctx->ctxs);
1969                 kfree(hctx);
1970         }
1971
1972         kfree(q->mq_map);
1973         q->mq_map = NULL;
1974
1975         kfree(q->queue_hw_ctx);
1976
1977         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1978         free_percpu(q->queue_ctx);
1979 }
1980
1981 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1982 {
1983         struct request_queue *uninit_q, *q;
1984
1985         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1986         if (!uninit_q)
1987                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1988
1989         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1990         if (IS_ERR(q))
1991                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1992
1993         return q;
1994 }
1995 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1996
1997 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
1998                                                 struct request_queue *q)
1999 {
2000         int i, j;
2001         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2002
2003         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2004         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2005                 int node;
2006
2007                 if (hctxs[i])
2008                         continue;
2009
2010                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(q->mq_map, i);
2011                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2012                                         GFP_KERNEL, node);
2013                 if (!hctxs[i])
2014                         break;
2015
2016                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2017                                                 node)) {
2018                         kfree(hctxs[i]);
2019                         hctxs[i] = NULL;
2020                         break;
2021                 }
2022
2023                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2024                 hctxs[i]->numa_node = node;
2025                 hctxs[i]->queue_num = i;
2026
2027                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctxs[i], i)) {
2028                         free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2029                         kfree(hctxs[i]);
2030                         hctxs[i] = NULL;
2031                         break;
2032                 }
2033                 blk_mq_hctx_kobj_init(hctxs[i]);
2034         }
2035         for (j = i; j < q->nr_hw_queues; j++) {
2036                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2037
2038                 if (hctx) {
2039                         if (hctx->tags) {
2040                                 blk_mq_free_rq_map(set, hctx->tags, j);
2041                                 set->tags[j] = NULL;
2042                         }
2043                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2044                         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2045                         kobject_put(&hctx->kobj);
2046                         kfree(hctx->ctxs);
2047                         kfree(hctx);
2048                         hctxs[j] = NULL;
2049
2050                 }
2051         }
2052         q->nr_hw_queues = i;
2053         blk_mq_sysfs_register(q);
2054 }
2055
2056 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2057                                                   struct request_queue *q)
2058 {
2059         /* mark the queue as mq asap */
2060         q->mq_ops = set->ops;
2061
2062         q->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2063         if (!q->queue_ctx)
2064                 goto err_exit;
2065
2066         q->queue_hw_ctx = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(*(q->queue_hw_ctx)),
2067                                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
2068         if (!q->queue_hw_ctx)
2069                 goto err_percpu;
2070
2071         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
2072         if (!q->mq_map)
2073                 goto err_map;
2074
2075         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2076         if (!q->nr_hw_queues)
2077                 goto err_hctxs;
2078
2079         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2080         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2081
2082         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2083
2084         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2085
2086         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2087                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2088
2089         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2090
2091         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2092         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2093         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2094
2095         if (q->nr_hw_queues > 1)
2096                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2097         else
2098                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2099
2100         /*
2101          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2102          */
2103         q->nr_requests = set->queue_depth;
2104
2105         if (set->ops->complete)
2106                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2107
2108         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2109
2110         get_online_cpus();
2111         mutex_lock(&all_q_mutex);
2112
2113         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2114         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2115         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2116
2117         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2118         put_online_cpus();
2119
2120         return q;
2121
2122 err_hctxs:
2123         kfree(q->mq_map);
2124 err_map:
2125         kfree(q->queue_hw_ctx);
2126 err_percpu:
2127         free_percpu(q->queue_ctx);
2128 err_exit:
2129         q->mq_ops = NULL;
2130         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2131 }
2132 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2133
2134 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2135 {
2136         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2137
2138         mutex_lock(&all_q_mutex);
2139         list_del_init(&q->all_q_node);
2140         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2141
2142         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2143
2144         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2145         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2146 }
2147
2148 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2149 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2150                                 const struct cpumask *online_mask)
2151 {
2152         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2153
2154         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2155
2156         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2157
2158         /*
2159          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2160          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2161          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2162          */
2163
2164         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2165
2166         blk_mq_sysfs_register(q);
2167 }
2168
2169 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2170                                       unsigned long action, void *hcpu)
2171 {
2172         struct request_queue *q;
2173         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2174         /*
2175          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2176          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2177          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2178          */
2179         static struct cpumask online_new;
2180
2181         /*
2182          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2183          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2184          * never be dispatched.
2185          *
2186          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2187          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2188          *
2189          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2190          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2191          * still zero.
2192          *
2193          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2194          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2195          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2196          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2197          */
2198         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2199         case CPU_DEAD:
2200         case CPU_UP_CANCELED:
2201                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2202                 break;
2203         case CPU_UP_PREPARE:
2204                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2205                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2206                 break;
2207         default:
2208                 return NOTIFY_OK;
2209         }
2210
2211         mutex_lock(&all_q_mutex);
2212
2213         /*
2214          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2215          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2216          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2217          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2218          * take place in parallel.
2219          */
2220         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2221                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2222         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2223                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2224
2225                 /*
2226                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2227                  * reinitialization
2228                  */
2229                 del_timer_sync(&q->timeout);
2230         }
2231
2232         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2233                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2234
2235         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2236                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2237
2238         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2239         return NOTIFY_OK;
2240 }
2241
2242 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2243 {
2244         int i;
2245
2246         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2247                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2248                 if (!set->tags[i])
2249                         goto out_unwind;
2250         }
2251
2252         return 0;
2253
2254 out_unwind:
2255         while (--i >= 0)
2256                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2257
2258         return -ENOMEM;
2259 }
2260
2261 /*
2262  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2263  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2264  * will be updated to reflect the allocated depth.
2265  */
2266 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2267 {
2268         unsigned int depth;
2269         int err;
2270
2271         depth = set->queue_depth;
2272         do {
2273                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2274                 if (!err)
2275                         break;
2276
2277                 set->queue_depth >>= 1;
2278                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2279                         err = -ENOMEM;
2280                         break;
2281                 }
2282         } while (set->queue_depth);
2283
2284         if (!set->queue_depth || err) {
2285                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2286                 return -ENOMEM;
2287         }
2288
2289         if (depth != set->queue_depth)
2290                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2291                                                 depth, set->queue_depth);
2292
2293         return 0;
2294 }
2295
2296 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2297 {
2298         return tags->cpumask;
2299 }
2300 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2301
2302 /*
2303  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2304  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2305  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2306  * value will be stored in set->queue_depth.
2307  */
2308 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2309 {
2310         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2311
2312         if (!set->nr_hw_queues)
2313                 return -EINVAL;
2314         if (!set->queue_depth)
2315                 return -EINVAL;
2316         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2317                 return -EINVAL;
2318
2319         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2320                 return -EINVAL;
2321
2322         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2323                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2324                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2325                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2326         }
2327
2328         /*
2329          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2330          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2331          * 64 tags to prevent using too much memory.
2332          */
2333         if (is_kdump_kernel()) {
2334                 set->nr_hw_queues = 1;
2335                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2336         }
2337         /*
2338          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2339          */
2340         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2341                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2342
2343         set->tags = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(struct blk_mq_tags *),
2344                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2345         if (!set->tags)
2346                 return -ENOMEM;
2347
2348         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2349                 goto enomem;
2350
2351         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2352         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2353
2354         return 0;
2355 enomem:
2356         kfree(set->tags);
2357         set->tags = NULL;
2358         return -ENOMEM;
2359 }
2360 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2361
2362 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2363 {
2364         int i;
2365
2366         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
2367                 if (set->tags[i])
2368                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2369         }
2370
2371         kfree(set->tags);
2372         set->tags = NULL;
2373 }
2374 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2375
2376 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2377 {
2378         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2379         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2380         int i, ret;
2381
2382         if (!set || nr > set->queue_depth)
2383                 return -EINVAL;
2384
2385         ret = 0;
2386         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2387                 if (!hctx->tags)
2388                         continue;
2389                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2390                 if (ret)
2391                         break;
2392         }
2393
2394         if (!ret)
2395                 q->nr_requests = nr;
2396
2397         return ret;
2398 }
2399
2400 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
2401 {
2402         struct request_queue *q;
2403
2404         if (nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2405                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2406         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
2407                 return;
2408
2409         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2410                 blk_mq_freeze_queue(q);
2411
2412         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
2413         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2414                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2415
2416                 if (q->nr_hw_queues > 1)
2417                         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2418                 else
2419                         blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2420
2421                 blk_mq_queue_reinit(q, cpu_online_mask);
2422         }
2423
2424         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2425                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2426 }
2427 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
2428
2429 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2430 {
2431         mutex_lock(&all_q_mutex);
2432 }
2433
2434 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2435 {
2436         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2437 }
2438
2439 static int __init blk_mq_init(void)
2440 {
2441         blk_mq_cpu_init();
2442
2443         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2444
2445         return 0;
2446 }
2447 subsys_initcall(blk_mq_init);