blk-mq: introduce blk_mq_delay_kick_requeue_list()
[karo-tx-linux.git] / 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 #include <linux/prefetch.h>
26
27 #include <trace/events/block.h>
28
29 #include <linux/blk-mq.h>
30 #include "blk.h"
31 #include "blk-mq.h"
32 #include "blk-mq-tag.h"
33
34 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
35 static LIST_HEAD(all_q_list);
36
37 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
38
39 /*
40  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
41  */
42 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
43 {
44         unsigned int i;
45
46         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++)
47                 if (hctx->ctx_map.map[i].word)
48                         return true;
49
50         return false;
51 }
52
53 static inline struct blk_align_bitmap *get_bm(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
54                                               struct blk_mq_ctx *ctx)
55 {
56         return &hctx->ctx_map.map[ctx->index_hw / hctx->ctx_map.bits_per_word];
57 }
58
59 #define CTX_TO_BIT(hctx, ctx)   \
60         ((ctx)->index_hw & ((hctx)->ctx_map.bits_per_word - 1))
61
62 /*
63  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
64  */
65 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
66                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
67 {
68         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
69
70         if (!test_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word))
71                 set_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
72 }
73
74 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
75                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
76 {
77         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
78
79         clear_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
80 }
81
82 void blk_mq_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
83 {
84         int freeze_depth;
85
86         freeze_depth = atomic_inc_return(&q->mq_freeze_depth);
87         if (freeze_depth == 1) {
88                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
89                 blk_mq_run_hw_queues(q, false);
90         }
91 }
92 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_start);
93
94 static void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
95 {
96         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
97 }
98
99 /*
100  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
101  * the queue afterward.
102  */
103 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
104 {
105         /*
106          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
107          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
108          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
109          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
110          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
111          */
112         blk_mq_freeze_queue_start(q);
113         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
114 }
115
116 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
117 {
118         /*
119          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
120          * in the blk_mq_* namespace
121          */
122         blk_freeze_queue(q);
123 }
124 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
125
126 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
127 {
128         int freeze_depth;
129
130         freeze_depth = atomic_dec_return(&q->mq_freeze_depth);
131         WARN_ON_ONCE(freeze_depth < 0);
132         if (!freeze_depth) {
133                 percpu_ref_reinit(&q->q_usage_counter);
134                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
135         }
136 }
137 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
138
139 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
140 {
141         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
142         unsigned int i;
143
144         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
145                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
146                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
147
148         /*
149          * If we are called because the queue has now been marked as
150          * dying, we need to ensure that processes currently waiting on
151          * the queue are notified as well.
152          */
153         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
154 }
155
156 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
157 {
158         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
159 }
160 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
161
162 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
163                                struct request *rq, int op,
164                                unsigned int op_flags)
165 {
166         if (blk_queue_io_stat(q))
167                 op_flags |= REQ_IO_STAT;
168
169         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
170         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
171         rq->q = q;
172         rq->mq_ctx = ctx;
173         req_set_op_attrs(rq, op, op_flags);
174         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
175         rq->cpu = -1;
176         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
177         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
178         rq->rq_disk = NULL;
179         rq->part = NULL;
180         rq->start_time = jiffies;
181 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
182         rq->rl = NULL;
183         set_start_time_ns(rq);
184         rq->io_start_time_ns = 0;
185 #endif
186         rq->nr_phys_segments = 0;
187 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
188         rq->nr_integrity_segments = 0;
189 #endif
190         rq->special = NULL;
191         /* tag was already set */
192         rq->errors = 0;
193
194         rq->cmd = rq->__cmd;
195
196         rq->extra_len = 0;
197         rq->sense_len = 0;
198         rq->resid_len = 0;
199         rq->sense = NULL;
200
201         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
202         rq->timeout = 0;
203
204         rq->end_io = NULL;
205         rq->end_io_data = NULL;
206         rq->next_rq = NULL;
207
208         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(op, op_flags)]++;
209 }
210
211 static struct request *
212 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int op, int op_flags)
213 {
214         struct request *rq;
215         unsigned int tag;
216
217         tag = blk_mq_get_tag(data);
218         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
219                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
220
221                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
222                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
223                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
224                 }
225
226                 rq->tag = tag;
227                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, op, op_flags);
228                 return rq;
229         }
230
231         return NULL;
232 }
233
234 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
235                 unsigned int flags)
236 {
237         struct blk_mq_ctx *ctx;
238         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
239         struct request *rq;
240         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
241         int ret;
242
243         ret = blk_queue_enter(q, flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT);
244         if (ret)
245                 return ERR_PTR(ret);
246
247         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
248         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
249         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
250
251         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
252         if (!rq && !(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)) {
253                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
254                 blk_mq_put_ctx(ctx);
255
256                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
257                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
258                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
259                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
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
268         rq->__data_len = 0;
269         rq->__sector = (sector_t) -1;
270         rq->bio = rq->biotail = NULL;
271         return rq;
272 }
273 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
274
275 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q, int rw,
276                 unsigned int flags, unsigned int hctx_idx)
277 {
278         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
279         struct blk_mq_ctx *ctx;
280         struct request *rq;
281         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
282         int ret;
283
284         /*
285          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
286          * different hardware context.  No need to complicate the low level
287          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
288          * a specific queue.
289          */
290         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
291                 return ERR_PTR(-EINVAL);
292
293         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
294                 return ERR_PTR(-EIO);
295
296         ret = blk_queue_enter(q, true);
297         if (ret)
298                 return ERR_PTR(ret);
299
300         hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
301         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpumask_first(hctx->cpumask));
302
303         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
304         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
305         if (!rq) {
306                 blk_queue_exit(q);
307                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
308         }
309
310         return rq;
311 }
312 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
313
314 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
315                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
316 {
317         const int tag = rq->tag;
318         struct request_queue *q = rq->q;
319
320         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
321                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
322         rq->cmd_flags = 0;
323
324         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
325         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
326         blk_queue_exit(q);
327 }
328
329 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
330 {
331         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
332
333         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
334         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
335
336 }
337 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
338
339 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
340 {
341         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
342         struct request_queue *q = rq->q;
343
344         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
345         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
346 }
347 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
348
349 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
350 {
351         blk_account_io_done(rq);
352
353         if (rq->end_io) {
354                 rq->end_io(rq, error);
355         } else {
356                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
357                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
358                 blk_mq_free_request(rq);
359         }
360 }
361 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
362
363 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
364 {
365         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
366                 BUG();
367         __blk_mq_end_request(rq, error);
368 }
369 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
370
371 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
372 {
373         struct request *rq = data;
374
375         rq->q->softirq_done_fn(rq);
376 }
377
378 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
379 {
380         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
381         bool shared = false;
382         int cpu;
383
384         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
385                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
386                 return;
387         }
388
389         cpu = get_cpu();
390         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
391                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
392
393         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
394                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
395                 rq->csd.info = rq;
396                 rq->csd.flags = 0;
397                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
398         } else {
399                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
400         }
401         put_cpu();
402 }
403
404 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
405 {
406         struct request_queue *q = rq->q;
407
408         if (!q->softirq_done_fn)
409                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
410         else
411                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
412 }
413
414 /**
415  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
416  * @rq:         the request being processed
417  *
418  * Description:
419  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
420  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
421  **/
422 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
423 {
424         struct request_queue *q = rq->q;
425
426         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
427                 return;
428         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
429                 rq->errors = error;
430                 __blk_mq_complete_request(rq);
431         }
432 }
433 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
434
435 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
436 {
437         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
438 }
439 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
440
441 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
442 {
443         struct request_queue *q = rq->q;
444
445         trace_block_rq_issue(q, rq);
446
447         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
448         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
449                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
450
451         blk_add_timer(rq);
452
453         /*
454          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
455          * flag and clear the completed flag.
456          */
457         smp_mb__before_atomic();
458
459         /*
460          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
461          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
462          * complete. So be sure to clear complete again when we start
463          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
464          */
465         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
466                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
467         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
468                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
469
470         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
471                 /*
472                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
473                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
474                  * fewer than the device can handle.
475                  */
476                 rq->nr_phys_segments++;
477         }
478 }
479 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
480
481 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
482 {
483         struct request_queue *q = rq->q;
484
485         trace_block_rq_requeue(q, rq);
486
487         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
488                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
489                         rq->nr_phys_segments--;
490         }
491 }
492
493 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
494 {
495         __blk_mq_requeue_request(rq);
496
497         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
498         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
499 }
500 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
501
502 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
503 {
504         struct request_queue *q =
505                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
506         LIST_HEAD(rq_list);
507         struct request *rq, *next;
508         unsigned long flags;
509
510         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
511         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
512         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
513
514         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
515                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
516                         continue;
517
518                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
519                 list_del_init(&rq->queuelist);
520                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
521         }
522
523         while (!list_empty(&rq_list)) {
524                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
525                 list_del_init(&rq->queuelist);
526                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
527         }
528
529         /*
530          * Use the start variant of queue running here, so that running
531          * the requeue work will kick stopped queues.
532          */
533         blk_mq_start_hw_queues(q);
534 }
535
536 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
537 {
538         struct request_queue *q = rq->q;
539         unsigned long flags;
540
541         /*
542          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
543          * request head insertation from the workqueue.
544          */
545         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
546
547         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
548         if (at_head) {
549                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
550                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
551         } else {
552                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
553         }
554         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
555 }
556 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
557
558 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
559 {
560         cancel_delayed_work_sync(&q->requeue_work);
561 }
562 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
563
564 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
565 {
566         kblockd_schedule_delayed_work(&q->requeue_work, 0);
567 }
568 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
569
570 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
571                                     unsigned long msecs)
572 {
573         kblockd_schedule_delayed_work(&q->requeue_work,
574                                       msecs_to_jiffies(msecs));
575 }
576 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
577
578 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
579 {
580         unsigned long flags;
581         LIST_HEAD(rq_list);
582
583         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
584         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
585         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
586
587         while (!list_empty(&rq_list)) {
588                 struct request *rq;
589
590                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
591                 list_del_init(&rq->queuelist);
592                 rq->errors = -EIO;
593                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
594         }
595 }
596 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
597
598 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
599 {
600         if (tag < tags->nr_tags) {
601                 prefetch(tags->rqs[tag]);
602                 return tags->rqs[tag];
603         }
604
605         return NULL;
606 }
607 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
608
609 struct blk_mq_timeout_data {
610         unsigned long next;
611         unsigned int next_set;
612 };
613
614 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
615 {
616         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
617         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
618
619         /*
620          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
621          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
622          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
623          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
624          * the request is active. But if we race with completion, then
625          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
626          * a timeout event with a request that isn't active.
627          */
628         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
629                 return;
630
631         if (ops->timeout)
632                 ret = ops->timeout(req, reserved);
633
634         switch (ret) {
635         case BLK_EH_HANDLED:
636                 __blk_mq_complete_request(req);
637                 break;
638         case BLK_EH_RESET_TIMER:
639                 blk_add_timer(req);
640                 blk_clear_rq_complete(req);
641                 break;
642         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
643                 break;
644         default:
645                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
646                 break;
647         }
648 }
649
650 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
651                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
652 {
653         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
654
655         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
656                 /*
657                  * If a request wasn't started before the queue was
658                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
659                  */
660                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q))) {
661                         rq->errors = -EIO;
662                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
663                 }
664                 return;
665         }
666
667         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
668                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
669                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
670         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
671                 data->next = rq->deadline;
672                 data->next_set = 1;
673         }
674 }
675
676 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
677 {
678         struct request_queue *q =
679                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
680         struct blk_mq_timeout_data data = {
681                 .next           = 0,
682                 .next_set       = 0,
683         };
684         int i;
685
686         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
687          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
688          * completion, since the timeout code would not be able to
689          * acquire the queue reference here.
690          *
691          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
692          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
693          * obtain a reference even in the short window between the queue
694          * starting to freeze, by dropping the first reference in
695          * blk_mq_freeze_queue_start, and the moment the last request is
696          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
697          * zero.
698          */
699         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
700                 return;
701
702         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
703
704         if (data.next_set) {
705                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
706                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
707         } else {
708                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
709
710                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
711                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
712                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
713                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
714                 }
715         }
716         blk_queue_exit(q);
717 }
718
719 /*
720  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
721  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
722  * too much time checking for merges.
723  */
724 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
725                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
726 {
727         struct request *rq;
728         int checked = 8;
729
730         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
731                 int el_ret;
732
733                 if (!checked--)
734                         break;
735
736                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
737                         continue;
738
739                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
740                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
741                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
742                                 ctx->rq_merged++;
743                                 return true;
744                         }
745                         break;
746                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
747                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
748                                 ctx->rq_merged++;
749                                 return true;
750                         }
751                         break;
752                 }
753         }
754
755         return false;
756 }
757
758 /*
759  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
760  * to the for-dispatch
761  */
762 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
763 {
764         struct blk_mq_ctx *ctx;
765         int i;
766
767         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
768                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
769                 unsigned int off, bit;
770
771                 if (!bm->word)
772                         continue;
773
774                 bit = 0;
775                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
776                 do {
777                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
778                         if (bit >= bm->depth)
779                                 break;
780
781                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
782                         clear_bit(bit, &bm->word);
783                         spin_lock(&ctx->lock);
784                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
785                         spin_unlock(&ctx->lock);
786
787                         bit++;
788                 } while (1);
789         }
790 }
791
792 /*
793  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
794  * Note that this function currently has various problems around ordering
795  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
796  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
797  */
798 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
799 {
800         struct request_queue *q = hctx->queue;
801         struct request *rq;
802         LIST_HEAD(rq_list);
803         LIST_HEAD(driver_list);
804         struct list_head *dptr;
805         int queued;
806
807         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
808                 return;
809
810         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
811                 cpu_online(hctx->next_cpu));
812
813         hctx->run++;
814
815         /*
816          * Touch any software queue that has pending entries.
817          */
818         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
819
820         /*
821          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
822          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
823          */
824         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
825                 spin_lock(&hctx->lock);
826                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
827                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
828                 spin_unlock(&hctx->lock);
829         }
830
831         /*
832          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
833          * immediately, even if we have more pending.
834          */
835         dptr = NULL;
836
837         /*
838          * Now process all the entries, sending them to the driver.
839          */
840         queued = 0;
841         while (!list_empty(&rq_list)) {
842                 struct blk_mq_queue_data bd;
843                 int ret;
844
845                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
846                 list_del_init(&rq->queuelist);
847
848                 bd.rq = rq;
849                 bd.list = dptr;
850                 bd.last = list_empty(&rq_list);
851
852                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
853                 switch (ret) {
854                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
855                         queued++;
856                         break;
857                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
858                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
859                         __blk_mq_requeue_request(rq);
860                         break;
861                 default:
862                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
863                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
864                         rq->errors = -EIO;
865                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
866                         break;
867                 }
868
869                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
870                         break;
871
872                 /*
873                  * We've done the first request. If we have more than 1
874                  * left in the list, set dptr to defer issue.
875                  */
876                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
877                         dptr = &driver_list;
878         }
879
880         if (!queued)
881                 hctx->dispatched[0]++;
882         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
883                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
884
885         /*
886          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
887          * that is where we will continue on next queue run.
888          */
889         if (!list_empty(&rq_list)) {
890                 spin_lock(&hctx->lock);
891                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
892                 spin_unlock(&hctx->lock);
893                 /*
894                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
895                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
896                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
897                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
898                  * the requests in rq_list might get lost.
899                  *
900                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
901                  **/
902                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
903         }
904 }
905
906 /*
907  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
908  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
909  * For now we just round-robin here, switching for every
910  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
911  */
912 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
913 {
914         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
915                 return WORK_CPU_UNBOUND;
916
917         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
918                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
919
920                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
921                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
922                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
923
924                 hctx->next_cpu = next_cpu;
925                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
926
927                 return cpu;
928         }
929
930         return hctx->next_cpu;
931 }
932
933 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
934 {
935         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
936             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
937                 return;
938
939         if (!async) {
940                 int cpu = get_cpu();
941                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
942                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
943                         put_cpu();
944                         return;
945                 }
946
947                 put_cpu();
948         }
949
950         kblockd_schedule_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work);
951 }
952
953 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
954 {
955         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
956         int i;
957
958         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
959                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
960                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
961                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
962                         continue;
963
964                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
965         }
966 }
967 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
968
969 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
970 {
971         cancel_work(&hctx->run_work);
972         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
973         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
974 }
975 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
976
977 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
978 {
979         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
980         int i;
981
982         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
983                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
984 }
985 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
986
987 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
988 {
989         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
990
991         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
992 }
993 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
994
995 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
996 {
997         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
998         int i;
999
1000         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1001                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1004
1005 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1006 {
1007         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1008         int i;
1009
1010         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1011                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1012                         continue;
1013
1014                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1015                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1016         }
1017 }
1018 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1019
1020 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1021 {
1022         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1023
1024         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work);
1025
1026         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1027 }
1028
1029 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
1030 {
1031         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1032
1033         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
1034
1035         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1036                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1037 }
1038
1039 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1040 {
1041         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
1042                 return;
1043
1044         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
1045                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
1046 }
1047 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
1048
1049 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1050                                             struct request *rq,
1051                                             bool at_head)
1052 {
1053         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1054
1055         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1056
1057         if (at_head)
1058                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1059         else
1060                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1061 }
1062
1063 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1064                                     struct request *rq, bool at_head)
1065 {
1066         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1067
1068         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1069         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1070 }
1071
1072 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1073                            bool async)
1074 {
1075         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1076         struct request_queue *q = rq->q;
1077         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1078
1079         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1080
1081         spin_lock(&ctx->lock);
1082         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1083         spin_unlock(&ctx->lock);
1084
1085         if (run_queue)
1086                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1087 }
1088
1089 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1090                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1091                                      struct list_head *list,
1092                                      int depth,
1093                                      bool from_schedule)
1094
1095 {
1096         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1097
1098         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1099
1100         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1101
1102         /*
1103          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1104          * offline now
1105          */
1106         spin_lock(&ctx->lock);
1107         while (!list_empty(list)) {
1108                 struct request *rq;
1109
1110                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1111                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1112                 list_del_init(&rq->queuelist);
1113                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, false);
1114         }
1115         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1116         spin_unlock(&ctx->lock);
1117
1118         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1119 }
1120
1121 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1122 {
1123         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1124         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1125
1126         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1127                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1128                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1129 }
1130
1131 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1132 {
1133         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1134         struct request_queue *this_q;
1135         struct request *rq;
1136         LIST_HEAD(list);
1137         LIST_HEAD(ctx_list);
1138         unsigned int depth;
1139
1140         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1141
1142         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1143
1144         this_q = NULL;
1145         this_ctx = NULL;
1146         depth = 0;
1147
1148         while (!list_empty(&list)) {
1149                 rq = list_entry_rq(list.next);
1150                 list_del_init(&rq->queuelist);
1151                 BUG_ON(!rq->q);
1152                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1153                         if (this_ctx) {
1154                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1155                                                         &ctx_list, depth,
1156                                                         from_schedule);
1157                         }
1158
1159                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1160                         this_q = rq->q;
1161                         depth = 0;
1162                 }
1163
1164                 depth++;
1165                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1166         }
1167
1168         /*
1169          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1170          * on 'ctx_list'. Do those.
1171          */
1172         if (this_ctx) {
1173                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1174                                        from_schedule);
1175         }
1176 }
1177
1178 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1179 {
1180         init_request_from_bio(rq, bio);
1181
1182         blk_account_io_start(rq, 1);
1183 }
1184
1185 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1186 {
1187         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1188                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1189 }
1190
1191 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1192                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1193                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1194 {
1195         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1196                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1197                 spin_lock(&ctx->lock);
1198 insert_rq:
1199                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1200                 spin_unlock(&ctx->lock);
1201                 return false;
1202         } else {
1203                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1204
1205                 spin_lock(&ctx->lock);
1206                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1207                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1208                         goto insert_rq;
1209                 }
1210
1211                 spin_unlock(&ctx->lock);
1212                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1213                 return true;
1214         }
1215 }
1216
1217 struct blk_map_ctx {
1218         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1219         struct blk_mq_ctx *ctx;
1220 };
1221
1222 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1223                                           struct bio *bio,
1224                                           struct blk_map_ctx *data)
1225 {
1226         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1227         struct blk_mq_ctx *ctx;
1228         struct request *rq;
1229         int op = bio_data_dir(bio);
1230         int op_flags = 0;
1231         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1232
1233         blk_queue_enter_live(q);
1234         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1235         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1236
1237         if (rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf))
1238                 op_flags |= REQ_SYNC;
1239
1240         trace_block_getrq(q, bio, op);
1241         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1242         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1243         if (unlikely(!rq)) {
1244                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1245                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1246                 trace_block_sleeprq(q, bio, op);
1247
1248                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1249                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1250                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1251                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1252                 ctx = alloc_data.ctx;
1253                 hctx = alloc_data.hctx;
1254         }
1255
1256         hctx->queued++;
1257         data->hctx = hctx;
1258         data->ctx = ctx;
1259         return rq;
1260 }
1261
1262 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1263 {
1264         int ret;
1265         struct request_queue *q = rq->q;
1266         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1267                         rq->mq_ctx->cpu);
1268         struct blk_mq_queue_data bd = {
1269                 .rq = rq,
1270                 .list = NULL,
1271                 .last = 1
1272         };
1273         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1274
1275         /*
1276          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1277          * error (busy), just add it to our list as we previously
1278          * would have done
1279          */
1280         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1281         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1282                 *cookie = new_cookie;
1283                 return 0;
1284         }
1285
1286         __blk_mq_requeue_request(rq);
1287
1288         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1289                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1290                 rq->errors = -EIO;
1291                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1292                 return 0;
1293         }
1294
1295         return -1;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1300  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1301  * hardware for SYNC IO.
1302  */
1303 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1304 {
1305         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf);
1306         const int is_flush_fua = bio->bi_opf & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1307         struct blk_map_ctx data;
1308         struct request *rq;
1309         unsigned int request_count = 0;
1310         struct blk_plug *plug;
1311         struct request *same_queue_rq = NULL;
1312         blk_qc_t cookie;
1313
1314         blk_queue_bounce(q, &bio);
1315
1316         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1317                 bio_io_error(bio);
1318                 return BLK_QC_T_NONE;
1319         }
1320
1321         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1322
1323         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1324             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, &same_queue_rq))
1325                 return BLK_QC_T_NONE;
1326
1327         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1328         if (unlikely(!rq))
1329                 return BLK_QC_T_NONE;
1330
1331         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1332
1333         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1334                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1335                 blk_insert_flush(rq);
1336                 goto run_queue;
1337         }
1338
1339         plug = current->plug;
1340         /*
1341          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1342          * queue it up like normal since we can potentially save some
1343          * CPU this way.
1344          */
1345         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1346             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1347                 struct request *old_rq = NULL;
1348
1349                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1350
1351                 /*
1352                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1353                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1354                  * issued. So the plug list will have one request at most
1355                  */
1356                 if (plug) {
1357                         /*
1358                          * The plug list might get flushed before this. If that
1359                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1360                          * empty
1361                          */
1362                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1363                                 old_rq = same_queue_rq;
1364                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1365                         }
1366                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1367                 } else /* is_sync */
1368                         old_rq = rq;
1369                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1370                 if (!old_rq)
1371                         goto done;
1372                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1373                         goto done;
1374                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1375                 goto done;
1376         }
1377
1378         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1379                 /*
1380                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1381                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1382                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1383                  * dispatching.
1384                  */
1385 run_queue:
1386                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1387         }
1388         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1389 done:
1390         return cookie;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1395  * plug for merging and IO deferral.
1396  */
1397 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1398 {
1399         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf);
1400         const int is_flush_fua = bio->bi_opf & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1401         struct blk_plug *plug;
1402         unsigned int request_count = 0;
1403         struct blk_map_ctx data;
1404         struct request *rq;
1405         blk_qc_t cookie;
1406
1407         blk_queue_bounce(q, &bio);
1408
1409         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1410                 bio_io_error(bio);
1411                 return BLK_QC_T_NONE;
1412         }
1413
1414         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1415
1416         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1417                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1418                         return BLK_QC_T_NONE;
1419         } else
1420                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1421
1422         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1423         if (unlikely(!rq))
1424                 return BLK_QC_T_NONE;
1425
1426         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1427
1428         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1429                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1430                 blk_insert_flush(rq);
1431                 goto run_queue;
1432         }
1433
1434         /*
1435          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1436          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1437          * either done or scheduled away.
1438          */
1439         plug = current->plug;
1440         if (plug) {
1441                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1442                 if (!request_count)
1443                         trace_block_plug(q);
1444
1445                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1446
1447                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1448                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1449                         trace_block_plug(q);
1450                 }
1451
1452                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1453                 return cookie;
1454         }
1455
1456         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1457                 /*
1458                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1459                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1460                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1461                  * dispatching.
1462                  */
1463 run_queue:
1464                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1465         }
1466
1467         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1468         return cookie;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1473  */
1474 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1475 {
1476         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1477 }
1478 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1479
1480 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1481                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1482 {
1483         struct page *page;
1484
1485         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1486                 int i;
1487
1488                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1489                         if (!tags->rqs[i])
1490                                 continue;
1491                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1492                                                 hctx_idx, i);
1493                         tags->rqs[i] = NULL;
1494                 }
1495         }
1496
1497         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1498                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1499                 list_del_init(&page->lru);
1500                 /*
1501                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1502                  * blk_mq_init_rq_map().
1503                  */
1504                 kmemleak_free(page_address(page));
1505                 __free_pages(page, page->private);
1506         }
1507
1508         kfree(tags->rqs);
1509
1510         blk_mq_free_tags(tags);
1511 }
1512
1513 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1514 {
1515         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1516 }
1517
1518 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1519                 unsigned int hctx_idx)
1520 {
1521         struct blk_mq_tags *tags;
1522         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1523         size_t rq_size, left;
1524
1525         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1526                                 set->numa_node,
1527                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1528         if (!tags)
1529                 return NULL;
1530
1531         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1532
1533         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1534                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1535                                  set->numa_node);
1536         if (!tags->rqs) {
1537                 blk_mq_free_tags(tags);
1538                 return NULL;
1539         }
1540
1541         /*
1542          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1543          * to the cacheline size
1544          */
1545         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1546                                 cache_line_size());
1547         left = rq_size * set->queue_depth;
1548
1549         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1550                 int this_order = max_order;
1551                 struct page *page;
1552                 int to_do;
1553                 void *p;
1554
1555                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
1556                         this_order--;
1557
1558                 do {
1559                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1560                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1561                                 this_order);
1562                         if (page)
1563                                 break;
1564                         if (!this_order--)
1565                                 break;
1566                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1567                                 break;
1568                 } while (1);
1569
1570                 if (!page)
1571                         goto fail;
1572
1573                 page->private = this_order;
1574                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1575
1576                 p = page_address(page);
1577                 /*
1578                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1579                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1580                  */
1581                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1582                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1583                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1584                 left -= to_do * rq_size;
1585                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1586                         tags->rqs[i] = p;
1587                         if (set->ops->init_request) {
1588                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1589                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1590                                                 set->numa_node)) {
1591                                         tags->rqs[i] = NULL;
1592                                         goto fail;
1593                                 }
1594                         }
1595
1596                         p += rq_size;
1597                         i++;
1598                 }
1599         }
1600         return tags;
1601
1602 fail:
1603         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1604         return NULL;
1605 }
1606
1607 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1608 {
1609         kfree(bitmap->map);
1610 }
1611
1612 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1613 {
1614         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1615
1616         bitmap->bits_per_word = bpw;
1617
1618         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1619         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1620                                         GFP_KERNEL, node);
1621         if (!bitmap->map)
1622                 return -ENOMEM;
1623
1624         total = nr_cpu_ids;
1625         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1626                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1627                 total -= bitmap->map[i].depth;
1628         }
1629
1630         return 0;
1631 }
1632
1633 /*
1634  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
1635  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
1636  * gets run.
1637  */
1638 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1639 {
1640         struct blk_mq_ctx *ctx;
1641         LIST_HEAD(tmp);
1642
1643         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
1644
1645         spin_lock(&ctx->lock);
1646         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1647                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1648                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1649         }
1650         spin_unlock(&ctx->lock);
1651
1652         if (list_empty(&tmp))
1653                 return NOTIFY_OK;
1654
1655         spin_lock(&hctx->lock);
1656         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
1657         spin_unlock(&hctx->lock);
1658
1659         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1660         return NOTIFY_OK;
1661 }
1662
1663 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1664                               unsigned int cpu)
1665 {
1666         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1667
1668         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1669                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1670
1671         /*
1672          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1673          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1674          */
1675
1676         return NOTIFY_OK;
1677 }
1678
1679 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1680 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1681                 struct blk_mq_tag_set *set,
1682                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1683 {
1684         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1685
1686         blk_mq_tag_idle(hctx);
1687
1688         if (set->ops->exit_request)
1689                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1690                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1691                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1692
1693         if (set->ops->exit_hctx)
1694                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1695
1696         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1697         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1698         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1699 }
1700
1701 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1702                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1703 {
1704         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1705         unsigned int i;
1706
1707         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1708                 if (i == nr_queue)
1709                         break;
1710                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1711         }
1712 }
1713
1714 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1715                 struct blk_mq_tag_set *set)
1716 {
1717         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1718         unsigned int i;
1719
1720         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1721                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1722 }
1723
1724 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1725                 struct blk_mq_tag_set *set,
1726                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1727 {
1728         int node;
1729         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1730
1731         node = hctx->numa_node;
1732         if (node == NUMA_NO_NODE)
1733                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1734
1735         INIT_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1736         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1737         spin_lock_init(&hctx->lock);
1738         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1739         hctx->queue = q;
1740         hctx->queue_num = hctx_idx;
1741         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1742
1743         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1744                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1745         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1746
1747         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1748
1749         /*
1750          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1751          * runtime
1752          */
1753         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1754                                         GFP_KERNEL, node);
1755         if (!hctx->ctxs)
1756                 goto unregister_cpu_notifier;
1757
1758         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1759                 goto free_ctxs;
1760
1761         hctx->nr_ctx = 0;
1762
1763         if (set->ops->init_hctx &&
1764             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1765                 goto free_bitmap;
1766
1767         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1768         if (!hctx->fq)
1769                 goto exit_hctx;
1770
1771         if (set->ops->init_request &&
1772             set->ops->init_request(set->driver_data,
1773                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1774                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1775                 goto free_fq;
1776
1777         return 0;
1778
1779  free_fq:
1780         kfree(hctx->fq);
1781  exit_hctx:
1782         if (set->ops->exit_hctx)
1783                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1784  free_bitmap:
1785         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1786  free_ctxs:
1787         kfree(hctx->ctxs);
1788  unregister_cpu_notifier:
1789         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1790
1791         return -1;
1792 }
1793
1794 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1795                                    unsigned int nr_hw_queues)
1796 {
1797         unsigned int i;
1798
1799         for_each_possible_cpu(i) {
1800                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1801                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1802
1803                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1804                 __ctx->cpu = i;
1805                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1806                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1807                 __ctx->queue = q;
1808
1809                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1810                 if (!cpu_online(i))
1811                         continue;
1812
1813                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1814
1815                 /*
1816                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1817                  * not, we remain on the home node of the device
1818                  */
1819                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1820                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1821         }
1822 }
1823
1824 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1825                                const struct cpumask *online_mask)
1826 {
1827         unsigned int i;
1828         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1829         struct blk_mq_ctx *ctx;
1830         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1831
1832         /*
1833          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1834          */
1835         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1836
1837         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1838                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1839                 hctx->nr_ctx = 0;
1840         }
1841
1842         /*
1843          * Map software to hardware queues
1844          */
1845         for_each_possible_cpu(i) {
1846                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1847                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1848                         continue;
1849
1850                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1851                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1852
1853                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1854                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1855                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1856         }
1857
1858         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1859
1860         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1861                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1862
1863                 /*
1864                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1865                  * disable it and free the request entries.
1866                  */
1867                 if (!hctx->nr_ctx) {
1868                         if (set->tags[i]) {
1869                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1870                                 set->tags[i] = NULL;
1871                         }
1872                         hctx->tags = NULL;
1873                         continue;
1874                 }
1875
1876                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1877                 if (!set->tags[i])
1878                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1879                 hctx->tags = set->tags[i];
1880                 WARN_ON(!hctx->tags);
1881
1882                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1883                 /*
1884                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1885                  * This is more accurate and more efficient than looping
1886                  * over all possibly mapped software queues.
1887                  */
1888                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1889
1890                 /*
1891                  * Initialize batch roundrobin counts
1892                  */
1893                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1894                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1895         }
1896 }
1897
1898 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1899 {
1900         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1901         int i;
1902
1903         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1904                 if (shared)
1905                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1906                 else
1907                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1908         }
1909 }
1910
1911 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1912 {
1913         struct request_queue *q;
1914
1915         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1916                 blk_mq_freeze_queue(q);
1917                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1918                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1919         }
1920 }
1921
1922 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1923 {
1924         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1925
1926         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1927         list_del_init(&q->tag_set_list);
1928         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1929                 /* just transitioned to unshared */
1930                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1931                 /* update existing queue */
1932                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1933         }
1934         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1935 }
1936
1937 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1938                                      struct request_queue *q)
1939 {
1940         q->tag_set = set;
1941
1942         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1943
1944         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1945         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1946                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1947                 /* update existing queue */
1948                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1949         }
1950         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1951                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1952         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1953
1954         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1955 }
1956
1957 /*
1958  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1959  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1960  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1961  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1962  */
1963 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1964 {
1965         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1966         unsigned int i;
1967
1968         /* hctx kobj stays in hctx */
1969         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1970                 if (!hctx)
1971                         continue;
1972                 kfree(hctx->ctxs);
1973                 kfree(hctx);
1974         }
1975
1976         kfree(q->mq_map);
1977         q->mq_map = NULL;
1978
1979         kfree(q->queue_hw_ctx);
1980
1981         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1982         free_percpu(q->queue_ctx);
1983 }
1984
1985 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1986 {
1987         struct request_queue *uninit_q, *q;
1988
1989         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1990         if (!uninit_q)
1991                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1992
1993         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1994         if (IS_ERR(q))
1995                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1996
1997         return q;
1998 }
1999 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2000
2001 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2002                                                 struct request_queue *q)
2003 {
2004         int i, j;
2005         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2006
2007         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2008         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2009                 int node;
2010
2011                 if (hctxs[i])
2012                         continue;
2013
2014                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(q->mq_map, i);
2015                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2016                                         GFP_KERNEL, node);
2017                 if (!hctxs[i])
2018                         break;
2019
2020                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2021                                                 node)) {
2022                         kfree(hctxs[i]);
2023                         hctxs[i] = NULL;
2024                         break;
2025                 }
2026
2027                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2028                 hctxs[i]->numa_node = node;
2029                 hctxs[i]->queue_num = i;
2030
2031                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctxs[i], i)) {
2032                         free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2033                         kfree(hctxs[i]);
2034                         hctxs[i] = NULL;
2035                         break;
2036                 }
2037                 blk_mq_hctx_kobj_init(hctxs[i]);
2038         }
2039         for (j = i; j < q->nr_hw_queues; j++) {
2040                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2041
2042                 if (hctx) {
2043                         if (hctx->tags) {
2044                                 blk_mq_free_rq_map(set, hctx->tags, j);
2045                                 set->tags[j] = NULL;
2046                         }
2047                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2048                         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2049                         kobject_put(&hctx->kobj);
2050                         kfree(hctx->ctxs);
2051                         kfree(hctx);
2052                         hctxs[j] = NULL;
2053
2054                 }
2055         }
2056         q->nr_hw_queues = i;
2057         blk_mq_sysfs_register(q);
2058 }
2059
2060 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2061                                                   struct request_queue *q)
2062 {
2063         /* mark the queue as mq asap */
2064         q->mq_ops = set->ops;
2065
2066         q->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2067         if (!q->queue_ctx)
2068                 goto err_exit;
2069
2070         q->queue_hw_ctx = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(*(q->queue_hw_ctx)),
2071                                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
2072         if (!q->queue_hw_ctx)
2073                 goto err_percpu;
2074
2075         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
2076         if (!q->mq_map)
2077                 goto err_map;
2078
2079         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2080         if (!q->nr_hw_queues)
2081                 goto err_hctxs;
2082
2083         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2084         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2085
2086         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2087
2088         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2089
2090         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2091                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2092
2093         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2094
2095         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2096         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2097         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2098
2099         if (q->nr_hw_queues > 1)
2100                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2101         else
2102                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2103
2104         /*
2105          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2106          */
2107         q->nr_requests = set->queue_depth;
2108
2109         if (set->ops->complete)
2110                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2111
2112         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2113
2114         get_online_cpus();
2115         mutex_lock(&all_q_mutex);
2116
2117         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2118         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2119         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2120
2121         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2122         put_online_cpus();
2123
2124         return q;
2125
2126 err_hctxs:
2127         kfree(q->mq_map);
2128 err_map:
2129         kfree(q->queue_hw_ctx);
2130 err_percpu:
2131         free_percpu(q->queue_ctx);
2132 err_exit:
2133         q->mq_ops = NULL;
2134         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2135 }
2136 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2137
2138 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2139 {
2140         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2141
2142         mutex_lock(&all_q_mutex);
2143         list_del_init(&q->all_q_node);
2144         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2145
2146         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2147
2148         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2149         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2150 }
2151
2152 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2153 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2154                                 const struct cpumask *online_mask)
2155 {
2156         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2157
2158         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2159
2160         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2161
2162         /*
2163          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2164          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2165          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2166          */
2167
2168         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2169
2170         blk_mq_sysfs_register(q);
2171 }
2172
2173 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2174                                       unsigned long action, void *hcpu)
2175 {
2176         struct request_queue *q;
2177         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2178         /*
2179          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2180          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2181          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2182          */
2183         static struct cpumask online_new;
2184
2185         /*
2186          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2187          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2188          * never be dispatched.
2189          *
2190          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2191          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2192          *
2193          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2194          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2195          * still zero.
2196          *
2197          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2198          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2199          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2200          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2201          */
2202         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2203         case CPU_DEAD:
2204         case CPU_UP_CANCELED:
2205                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2206                 break;
2207         case CPU_UP_PREPARE:
2208                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2209                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2210                 break;
2211         default:
2212                 return NOTIFY_OK;
2213         }
2214
2215         mutex_lock(&all_q_mutex);
2216
2217         /*
2218          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2219          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2220          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2221          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2222          * take place in parallel.
2223          */
2224         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2225                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2226         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2227                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2228
2229                 /*
2230                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2231                  * reinitialization
2232                  */
2233                 del_timer_sync(&q->timeout);
2234         }
2235
2236         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2237                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2238
2239         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2240                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2241
2242         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2243         return NOTIFY_OK;
2244 }
2245
2246 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2247 {
2248         int i;
2249
2250         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2251                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2252                 if (!set->tags[i])
2253                         goto out_unwind;
2254         }
2255
2256         return 0;
2257
2258 out_unwind:
2259         while (--i >= 0)
2260                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2261
2262         return -ENOMEM;
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2267  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2268  * will be updated to reflect the allocated depth.
2269  */
2270 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2271 {
2272         unsigned int depth;
2273         int err;
2274
2275         depth = set->queue_depth;
2276         do {
2277                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2278                 if (!err)
2279                         break;
2280
2281                 set->queue_depth >>= 1;
2282                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2283                         err = -ENOMEM;
2284                         break;
2285                 }
2286         } while (set->queue_depth);
2287
2288         if (!set->queue_depth || err) {
2289                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2290                 return -ENOMEM;
2291         }
2292
2293         if (depth != set->queue_depth)
2294                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2295                                                 depth, set->queue_depth);
2296
2297         return 0;
2298 }
2299
2300 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2301 {
2302         return tags->cpumask;
2303 }
2304 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2305
2306 /*
2307  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2308  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2309  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2310  * value will be stored in set->queue_depth.
2311  */
2312 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2313 {
2314         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2315
2316         if (!set->nr_hw_queues)
2317                 return -EINVAL;
2318         if (!set->queue_depth)
2319                 return -EINVAL;
2320         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2321                 return -EINVAL;
2322
2323         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2324                 return -EINVAL;
2325
2326         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2327                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2328                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2329                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2330         }
2331
2332         /*
2333          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2334          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2335          * 64 tags to prevent using too much memory.
2336          */
2337         if (is_kdump_kernel()) {
2338                 set->nr_hw_queues = 1;
2339                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2340         }
2341         /*
2342          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2343          */
2344         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2345                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2346
2347         set->tags = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(struct blk_mq_tags *),
2348                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2349         if (!set->tags)
2350                 return -ENOMEM;
2351
2352         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2353                 goto enomem;
2354
2355         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2356         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2357
2358         return 0;
2359 enomem:
2360         kfree(set->tags);
2361         set->tags = NULL;
2362         return -ENOMEM;
2363 }
2364 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2365
2366 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2367 {
2368         int i;
2369
2370         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
2371                 if (set->tags[i])
2372                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2373         }
2374
2375         kfree(set->tags);
2376         set->tags = NULL;
2377 }
2378 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2379
2380 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2381 {
2382         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2383         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2384         int i, ret;
2385
2386         if (!set || nr > set->queue_depth)
2387                 return -EINVAL;
2388
2389         ret = 0;
2390         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2391                 if (!hctx->tags)
2392                         continue;
2393                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2394                 if (ret)
2395                         break;
2396         }
2397
2398         if (!ret)
2399                 q->nr_requests = nr;
2400
2401         return ret;
2402 }
2403
2404 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
2405 {
2406         struct request_queue *q;
2407
2408         if (nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2409                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2410         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
2411                 return;
2412
2413         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2414                 blk_mq_freeze_queue(q);
2415
2416         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
2417         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2418                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2419
2420                 if (q->nr_hw_queues > 1)
2421                         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2422                 else
2423                         blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2424
2425                 blk_mq_queue_reinit(q, cpu_online_mask);
2426         }
2427
2428         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2429                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2430 }
2431 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
2432
2433 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2434 {
2435         mutex_lock(&all_q_mutex);
2436 }
2437
2438 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2439 {
2440         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2441 }
2442
2443 static int __init blk_mq_init(void)
2444 {
2445         blk_mq_cpu_init();
2446
2447         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2448
2449         return 0;
2450 }
2451 subsys_initcall(blk_mq_init);