eea0d230faa1231f047b5194e52f2aa866062a66
[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);
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_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_work(&q->requeue_work);
567 }
568 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
569
570 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
571 {
572         unsigned long flags;
573         LIST_HEAD(rq_list);
574
575         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
576         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
577         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
578
579         while (!list_empty(&rq_list)) {
580                 struct request *rq;
581
582                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
583                 list_del_init(&rq->queuelist);
584                 rq->errors = -EIO;
585                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
586         }
587 }
588 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
589
590 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
591 {
592         if (tag < tags->nr_tags) {
593                 prefetch(tags->rqs[tag]);
594                 return tags->rqs[tag];
595         }
596
597         return NULL;
598 }
599 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
600
601 struct blk_mq_timeout_data {
602         unsigned long next;
603         unsigned int next_set;
604 };
605
606 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
607 {
608         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
609         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
610
611         /*
612          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
613          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
614          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
615          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
616          * the request is active. But if we race with completion, then
617          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
618          * a timeout event with a request that isn't active.
619          */
620         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
621                 return;
622
623         if (ops->timeout)
624                 ret = ops->timeout(req, reserved);
625
626         switch (ret) {
627         case BLK_EH_HANDLED:
628                 __blk_mq_complete_request(req);
629                 break;
630         case BLK_EH_RESET_TIMER:
631                 blk_add_timer(req);
632                 blk_clear_rq_complete(req);
633                 break;
634         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
635                 break;
636         default:
637                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
638                 break;
639         }
640 }
641
642 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
643                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
644 {
645         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
646
647         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
648                 /*
649                  * If a request wasn't started before the queue was
650                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
651                  */
652                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q))) {
653                         rq->errors = -EIO;
654                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
655                 }
656                 return;
657         }
658
659         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
660                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
661                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
662         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
663                 data->next = rq->deadline;
664                 data->next_set = 1;
665         }
666 }
667
668 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
669 {
670         struct request_queue *q =
671                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
672         struct blk_mq_timeout_data data = {
673                 .next           = 0,
674                 .next_set       = 0,
675         };
676         int i;
677
678         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
679          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
680          * completion, since the timeout code would not be able to
681          * acquire the queue reference here.
682          *
683          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
684          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
685          * obtain a reference even in the short window between the queue
686          * starting to freeze, by dropping the first reference in
687          * blk_mq_freeze_queue_start, and the moment the last request is
688          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
689          * zero.
690          */
691         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
692                 return;
693
694         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
695
696         if (data.next_set) {
697                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
698                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
699         } else {
700                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
701
702                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
703                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
704                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
705                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
706                 }
707         }
708         blk_queue_exit(q);
709 }
710
711 /*
712  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
713  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
714  * too much time checking for merges.
715  */
716 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
717                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
718 {
719         struct request *rq;
720         int checked = 8;
721
722         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
723                 int el_ret;
724
725                 if (!checked--)
726                         break;
727
728                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
729                         continue;
730
731                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
732                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
733                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
734                                 ctx->rq_merged++;
735                                 return true;
736                         }
737                         break;
738                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
739                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
740                                 ctx->rq_merged++;
741                                 return true;
742                         }
743                         break;
744                 }
745         }
746
747         return false;
748 }
749
750 /*
751  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
752  * to the for-dispatch
753  */
754 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
755 {
756         struct blk_mq_ctx *ctx;
757         int i;
758
759         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
760                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
761                 unsigned int off, bit;
762
763                 if (!bm->word)
764                         continue;
765
766                 bit = 0;
767                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
768                 do {
769                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
770                         if (bit >= bm->depth)
771                                 break;
772
773                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
774                         clear_bit(bit, &bm->word);
775                         spin_lock(&ctx->lock);
776                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
777                         spin_unlock(&ctx->lock);
778
779                         bit++;
780                 } while (1);
781         }
782 }
783
784 /*
785  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
786  * Note that this function currently has various problems around ordering
787  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
788  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
789  */
790 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
791 {
792         struct request_queue *q = hctx->queue;
793         struct request *rq;
794         LIST_HEAD(rq_list);
795         LIST_HEAD(driver_list);
796         struct list_head *dptr;
797         int queued;
798
799         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
800                 return;
801
802         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
803                 cpu_online(hctx->next_cpu));
804
805         hctx->run++;
806
807         /*
808          * Touch any software queue that has pending entries.
809          */
810         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
811
812         /*
813          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
814          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
815          */
816         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
817                 spin_lock(&hctx->lock);
818                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
819                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
820                 spin_unlock(&hctx->lock);
821         }
822
823         /*
824          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
825          * immediately, even if we have more pending.
826          */
827         dptr = NULL;
828
829         /*
830          * Now process all the entries, sending them to the driver.
831          */
832         queued = 0;
833         while (!list_empty(&rq_list)) {
834                 struct blk_mq_queue_data bd;
835                 int ret;
836
837                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
838                 list_del_init(&rq->queuelist);
839
840                 bd.rq = rq;
841                 bd.list = dptr;
842                 bd.last = list_empty(&rq_list);
843
844                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
845                 switch (ret) {
846                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
847                         queued++;
848                         break;
849                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
850                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
851                         __blk_mq_requeue_request(rq);
852                         break;
853                 default:
854                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
855                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
856                         rq->errors = -EIO;
857                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
858                         break;
859                 }
860
861                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
862                         break;
863
864                 /*
865                  * We've done the first request. If we have more than 1
866                  * left in the list, set dptr to defer issue.
867                  */
868                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
869                         dptr = &driver_list;
870         }
871
872         if (!queued)
873                 hctx->dispatched[0]++;
874         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
875                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
876
877         /*
878          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
879          * that is where we will continue on next queue run.
880          */
881         if (!list_empty(&rq_list)) {
882                 spin_lock(&hctx->lock);
883                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
884                 spin_unlock(&hctx->lock);
885                 /*
886                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
887                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
888                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
889                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
890                  * the requests in rq_list might get lost.
891                  *
892                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
893                  **/
894                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
895         }
896 }
897
898 /*
899  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
900  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
901  * For now we just round-robin here, switching for every
902  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
903  */
904 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
905 {
906         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
907                 return WORK_CPU_UNBOUND;
908
909         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
910                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
911
912                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
913                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
914                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
915
916                 hctx->next_cpu = next_cpu;
917                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
918
919                 return cpu;
920         }
921
922         return hctx->next_cpu;
923 }
924
925 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
926 {
927         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
928             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
929                 return;
930
931         if (!async) {
932                 int cpu = get_cpu();
933                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
934                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
935                         put_cpu();
936                         return;
937                 }
938
939                 put_cpu();
940         }
941
942         kblockd_schedule_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work);
943 }
944
945 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
946 {
947         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
948         int i;
949
950         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
951                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
952                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
953                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
954                         continue;
955
956                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
957         }
958 }
959 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
960
961 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
962 {
963         cancel_work(&hctx->run_work);
964         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
965         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
966 }
967 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
968
969 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
970 {
971         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
972         int i;
973
974         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
975                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
976 }
977 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
978
979 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
980 {
981         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
982
983         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
984 }
985 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
986
987 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
988 {
989         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
990         int i;
991
992         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
993                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
994 }
995 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
996
997 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
998 {
999         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1000         int i;
1001
1002         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1003                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1004                         continue;
1005
1006                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1007                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1008         }
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1011
1012 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1013 {
1014         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1015
1016         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work);
1017
1018         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1019 }
1020
1021 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
1022 {
1023         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1024
1025         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
1026
1027         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1028                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1029 }
1030
1031 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1032 {
1033         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
1034                 return;
1035
1036         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
1037                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
1038 }
1039 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
1040
1041 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1042                                             struct request *rq,
1043                                             bool at_head)
1044 {
1045         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1046
1047         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1048
1049         if (at_head)
1050                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1051         else
1052                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1053 }
1054
1055 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1056                                     struct request *rq, bool at_head)
1057 {
1058         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1059
1060         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1061         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1062 }
1063
1064 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1065                            bool async)
1066 {
1067         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1068         struct request_queue *q = rq->q;
1069         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1070
1071         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1072
1073         spin_lock(&ctx->lock);
1074         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1075         spin_unlock(&ctx->lock);
1076
1077         if (run_queue)
1078                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1079 }
1080
1081 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1082                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1083                                      struct list_head *list,
1084                                      int depth,
1085                                      bool from_schedule)
1086
1087 {
1088         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1089
1090         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1091
1092         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1093
1094         /*
1095          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1096          * offline now
1097          */
1098         spin_lock(&ctx->lock);
1099         while (!list_empty(list)) {
1100                 struct request *rq;
1101
1102                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1103                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1104                 list_del_init(&rq->queuelist);
1105                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, false);
1106         }
1107         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1108         spin_unlock(&ctx->lock);
1109
1110         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1111 }
1112
1113 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1114 {
1115         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1116         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1117
1118         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1119                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1120                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1121 }
1122
1123 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1124 {
1125         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1126         struct request_queue *this_q;
1127         struct request *rq;
1128         LIST_HEAD(list);
1129         LIST_HEAD(ctx_list);
1130         unsigned int depth;
1131
1132         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1133
1134         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1135
1136         this_q = NULL;
1137         this_ctx = NULL;
1138         depth = 0;
1139
1140         while (!list_empty(&list)) {
1141                 rq = list_entry_rq(list.next);
1142                 list_del_init(&rq->queuelist);
1143                 BUG_ON(!rq->q);
1144                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1145                         if (this_ctx) {
1146                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1147                                                         &ctx_list, depth,
1148                                                         from_schedule);
1149                         }
1150
1151                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1152                         this_q = rq->q;
1153                         depth = 0;
1154                 }
1155
1156                 depth++;
1157                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1158         }
1159
1160         /*
1161          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1162          * on 'ctx_list'. Do those.
1163          */
1164         if (this_ctx) {
1165                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1166                                        from_schedule);
1167         }
1168 }
1169
1170 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1171 {
1172         init_request_from_bio(rq, bio);
1173
1174         blk_account_io_start(rq, 1);
1175 }
1176
1177 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1178 {
1179         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1180                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1181 }
1182
1183 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1184                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1185                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1186 {
1187         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1188                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1189                 spin_lock(&ctx->lock);
1190 insert_rq:
1191                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1192                 spin_unlock(&ctx->lock);
1193                 return false;
1194         } else {
1195                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1196
1197                 spin_lock(&ctx->lock);
1198                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1199                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1200                         goto insert_rq;
1201                 }
1202
1203                 spin_unlock(&ctx->lock);
1204                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1205                 return true;
1206         }
1207 }
1208
1209 struct blk_map_ctx {
1210         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1211         struct blk_mq_ctx *ctx;
1212 };
1213
1214 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1215                                           struct bio *bio,
1216                                           struct blk_map_ctx *data)
1217 {
1218         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1219         struct blk_mq_ctx *ctx;
1220         struct request *rq;
1221         int op = bio_data_dir(bio);
1222         int op_flags = 0;
1223         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1224
1225         blk_queue_enter_live(q);
1226         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1227         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1228
1229         if (rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf))
1230                 op_flags |= REQ_SYNC;
1231
1232         trace_block_getrq(q, bio, op);
1233         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1234         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1235         if (unlikely(!rq)) {
1236                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1237                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1238                 trace_block_sleeprq(q, bio, op);
1239
1240                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1241                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1242                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1243                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1244                 ctx = alloc_data.ctx;
1245                 hctx = alloc_data.hctx;
1246         }
1247
1248         hctx->queued++;
1249         data->hctx = hctx;
1250         data->ctx = ctx;
1251         return rq;
1252 }
1253
1254 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1255 {
1256         int ret;
1257         struct request_queue *q = rq->q;
1258         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1259                         rq->mq_ctx->cpu);
1260         struct blk_mq_queue_data bd = {
1261                 .rq = rq,
1262                 .list = NULL,
1263                 .last = 1
1264         };
1265         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1266
1267         /*
1268          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1269          * error (busy), just add it to our list as we previously
1270          * would have done
1271          */
1272         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1273         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1274                 *cookie = new_cookie;
1275                 return 0;
1276         }
1277
1278         __blk_mq_requeue_request(rq);
1279
1280         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1281                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1282                 rq->errors = -EIO;
1283                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1284                 return 0;
1285         }
1286
1287         return -1;
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1292  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1293  * hardware for SYNC IO.
1294  */
1295 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1296 {
1297         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf);
1298         const int is_flush_fua = bio->bi_opf & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1299         struct blk_map_ctx data;
1300         struct request *rq;
1301         unsigned int request_count = 0;
1302         struct blk_plug *plug;
1303         struct request *same_queue_rq = NULL;
1304         blk_qc_t cookie;
1305
1306         blk_queue_bounce(q, &bio);
1307
1308         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1309                 bio_io_error(bio);
1310                 return BLK_QC_T_NONE;
1311         }
1312
1313         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1314
1315         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1316             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, &same_queue_rq))
1317                 return BLK_QC_T_NONE;
1318
1319         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1320         if (unlikely(!rq))
1321                 return BLK_QC_T_NONE;
1322
1323         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1324
1325         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1326                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1327                 blk_insert_flush(rq);
1328                 goto run_queue;
1329         }
1330
1331         plug = current->plug;
1332         /*
1333          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1334          * queue it up like normal since we can potentially save some
1335          * CPU this way.
1336          */
1337         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1338             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1339                 struct request *old_rq = NULL;
1340
1341                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1342
1343                 /*
1344                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1345                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1346                  * issued. So the plug list will have one request at most
1347                  */
1348                 if (plug) {
1349                         /*
1350                          * The plug list might get flushed before this. If that
1351                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1352                          * empty
1353                          */
1354                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1355                                 old_rq = same_queue_rq;
1356                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1357                         }
1358                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1359                 } else /* is_sync */
1360                         old_rq = rq;
1361                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1362                 if (!old_rq)
1363                         goto done;
1364                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1365                         goto done;
1366                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1367                 goto done;
1368         }
1369
1370         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1371                 /*
1372                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1373                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1374                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1375                  * dispatching.
1376                  */
1377 run_queue:
1378                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1379         }
1380         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1381 done:
1382         return cookie;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1387  * plug for merging and IO deferral.
1388  */
1389 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1390 {
1391         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf);
1392         const int is_flush_fua = bio->bi_opf & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1393         struct blk_plug *plug;
1394         unsigned int request_count = 0;
1395         struct blk_map_ctx data;
1396         struct request *rq;
1397         blk_qc_t cookie;
1398
1399         blk_queue_bounce(q, &bio);
1400
1401         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1402                 bio_io_error(bio);
1403                 return BLK_QC_T_NONE;
1404         }
1405
1406         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1407
1408         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1409                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1410                         return BLK_QC_T_NONE;
1411         } else
1412                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1413
1414         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1415         if (unlikely(!rq))
1416                 return BLK_QC_T_NONE;
1417
1418         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1419
1420         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1421                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1422                 blk_insert_flush(rq);
1423                 goto run_queue;
1424         }
1425
1426         /*
1427          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1428          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1429          * either done or scheduled away.
1430          */
1431         plug = current->plug;
1432         if (plug) {
1433                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1434                 if (!request_count)
1435                         trace_block_plug(q);
1436
1437                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1438
1439                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1440                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1441                         trace_block_plug(q);
1442                 }
1443
1444                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1445                 return cookie;
1446         }
1447
1448         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1449                 /*
1450                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1451                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1452                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1453                  * dispatching.
1454                  */
1455 run_queue:
1456                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1457         }
1458
1459         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1460         return cookie;
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1465  */
1466 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1467 {
1468         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1469 }
1470 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1471
1472 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1473                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1474 {
1475         struct page *page;
1476
1477         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1478                 int i;
1479
1480                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1481                         if (!tags->rqs[i])
1482                                 continue;
1483                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1484                                                 hctx_idx, i);
1485                         tags->rqs[i] = NULL;
1486                 }
1487         }
1488
1489         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1490                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1491                 list_del_init(&page->lru);
1492                 /*
1493                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1494                  * blk_mq_init_rq_map().
1495                  */
1496                 kmemleak_free(page_address(page));
1497                 __free_pages(page, page->private);
1498         }
1499
1500         kfree(tags->rqs);
1501
1502         blk_mq_free_tags(tags);
1503 }
1504
1505 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1506 {
1507         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1508 }
1509
1510 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1511                 unsigned int hctx_idx)
1512 {
1513         struct blk_mq_tags *tags;
1514         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1515         size_t rq_size, left;
1516
1517         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1518                                 set->numa_node,
1519                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1520         if (!tags)
1521                 return NULL;
1522
1523         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1524
1525         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1526                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1527                                  set->numa_node);
1528         if (!tags->rqs) {
1529                 blk_mq_free_tags(tags);
1530                 return NULL;
1531         }
1532
1533         /*
1534          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1535          * to the cacheline size
1536          */
1537         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1538                                 cache_line_size());
1539         left = rq_size * set->queue_depth;
1540
1541         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1542                 int this_order = max_order;
1543                 struct page *page;
1544                 int to_do;
1545                 void *p;
1546
1547                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
1548                         this_order--;
1549
1550                 do {
1551                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1552                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1553                                 this_order);
1554                         if (page)
1555                                 break;
1556                         if (!this_order--)
1557                                 break;
1558                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1559                                 break;
1560                 } while (1);
1561
1562                 if (!page)
1563                         goto fail;
1564
1565                 page->private = this_order;
1566                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1567
1568                 p = page_address(page);
1569                 /*
1570                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1571                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1572                  */
1573                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1574                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1575                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1576                 left -= to_do * rq_size;
1577                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1578                         tags->rqs[i] = p;
1579                         if (set->ops->init_request) {
1580                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1581                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1582                                                 set->numa_node)) {
1583                                         tags->rqs[i] = NULL;
1584                                         goto fail;
1585                                 }
1586                         }
1587
1588                         p += rq_size;
1589                         i++;
1590                 }
1591         }
1592         return tags;
1593
1594 fail:
1595         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1596         return NULL;
1597 }
1598
1599 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1600 {
1601         kfree(bitmap->map);
1602 }
1603
1604 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1605 {
1606         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1607
1608         bitmap->bits_per_word = bpw;
1609
1610         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1611         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1612                                         GFP_KERNEL, node);
1613         if (!bitmap->map)
1614                 return -ENOMEM;
1615
1616         total = nr_cpu_ids;
1617         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1618                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1619                 total -= bitmap->map[i].depth;
1620         }
1621
1622         return 0;
1623 }
1624
1625 /*
1626  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
1627  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
1628  * gets run.
1629  */
1630 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1631 {
1632         struct blk_mq_ctx *ctx;
1633         LIST_HEAD(tmp);
1634
1635         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
1636
1637         spin_lock(&ctx->lock);
1638         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1639                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1640                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1641         }
1642         spin_unlock(&ctx->lock);
1643
1644         if (list_empty(&tmp))
1645                 return NOTIFY_OK;
1646
1647         spin_lock(&hctx->lock);
1648         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
1649         spin_unlock(&hctx->lock);
1650
1651         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1652         return NOTIFY_OK;
1653 }
1654
1655 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1656                               unsigned int cpu)
1657 {
1658         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1659
1660         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1661                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1662
1663         /*
1664          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1665          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1666          */
1667
1668         return NOTIFY_OK;
1669 }
1670
1671 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1672 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1673                 struct blk_mq_tag_set *set,
1674                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1675 {
1676         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1677
1678         blk_mq_tag_idle(hctx);
1679
1680         if (set->ops->exit_request)
1681                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1682                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1683                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1684
1685         if (set->ops->exit_hctx)
1686                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1687
1688         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1689         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1690         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1691 }
1692
1693 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1694                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1695 {
1696         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1697         unsigned int i;
1698
1699         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1700                 if (i == nr_queue)
1701                         break;
1702                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1703         }
1704 }
1705
1706 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1707                 struct blk_mq_tag_set *set)
1708 {
1709         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1710         unsigned int i;
1711
1712         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1713                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1714 }
1715
1716 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1717                 struct blk_mq_tag_set *set,
1718                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1719 {
1720         int node;
1721         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1722
1723         node = hctx->numa_node;
1724         if (node == NUMA_NO_NODE)
1725                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1726
1727         INIT_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1728         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1729         spin_lock_init(&hctx->lock);
1730         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1731         hctx->queue = q;
1732         hctx->queue_num = hctx_idx;
1733         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1734
1735         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1736                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1737         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1738
1739         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1740
1741         /*
1742          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1743          * runtime
1744          */
1745         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1746                                         GFP_KERNEL, node);
1747         if (!hctx->ctxs)
1748                 goto unregister_cpu_notifier;
1749
1750         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1751                 goto free_ctxs;
1752
1753         hctx->nr_ctx = 0;
1754
1755         if (set->ops->init_hctx &&
1756             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1757                 goto free_bitmap;
1758
1759         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1760         if (!hctx->fq)
1761                 goto exit_hctx;
1762
1763         if (set->ops->init_request &&
1764             set->ops->init_request(set->driver_data,
1765                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1766                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1767                 goto free_fq;
1768
1769         return 0;
1770
1771  free_fq:
1772         kfree(hctx->fq);
1773  exit_hctx:
1774         if (set->ops->exit_hctx)
1775                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1776  free_bitmap:
1777         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1778  free_ctxs:
1779         kfree(hctx->ctxs);
1780  unregister_cpu_notifier:
1781         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1782
1783         return -1;
1784 }
1785
1786 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1787                                    unsigned int nr_hw_queues)
1788 {
1789         unsigned int i;
1790
1791         for_each_possible_cpu(i) {
1792                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1793                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1794
1795                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1796                 __ctx->cpu = i;
1797                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1798                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1799                 __ctx->queue = q;
1800
1801                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1802                 if (!cpu_online(i))
1803                         continue;
1804
1805                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1806
1807                 /*
1808                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1809                  * not, we remain on the home node of the device
1810                  */
1811                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1812                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1813         }
1814 }
1815
1816 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1817                                const struct cpumask *online_mask)
1818 {
1819         unsigned int i;
1820         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1821         struct blk_mq_ctx *ctx;
1822         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1823
1824         /*
1825          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1826          */
1827         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1828
1829         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1830                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1831                 hctx->nr_ctx = 0;
1832         }
1833
1834         /*
1835          * Map software to hardware queues
1836          */
1837         for_each_possible_cpu(i) {
1838                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1839                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1840                         continue;
1841
1842                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1843                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1844
1845                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1846                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1847                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1848         }
1849
1850         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1851
1852         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1853                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1854
1855                 /*
1856                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1857                  * disable it and free the request entries.
1858                  */
1859                 if (!hctx->nr_ctx) {
1860                         if (set->tags[i]) {
1861                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1862                                 set->tags[i] = NULL;
1863                         }
1864                         hctx->tags = NULL;
1865                         continue;
1866                 }
1867
1868                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1869                 if (!set->tags[i])
1870                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1871                 hctx->tags = set->tags[i];
1872                 WARN_ON(!hctx->tags);
1873
1874                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1875                 /*
1876                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1877                  * This is more accurate and more efficient than looping
1878                  * over all possibly mapped software queues.
1879                  */
1880                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1881
1882                 /*
1883                  * Initialize batch roundrobin counts
1884                  */
1885                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1886                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1887         }
1888 }
1889
1890 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1891 {
1892         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1893         int i;
1894
1895         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1896                 if (shared)
1897                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1898                 else
1899                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1900         }
1901 }
1902
1903 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1904 {
1905         struct request_queue *q;
1906
1907         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1908                 blk_mq_freeze_queue(q);
1909                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1910                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1911         }
1912 }
1913
1914 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1915 {
1916         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1917
1918         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1919         list_del_init(&q->tag_set_list);
1920         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1921                 /* just transitioned to unshared */
1922                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1923                 /* update existing queue */
1924                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1925         }
1926         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1927 }
1928
1929 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1930                                      struct request_queue *q)
1931 {
1932         q->tag_set = set;
1933
1934         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1935
1936         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1937         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1938                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1939                 /* update existing queue */
1940                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1941         }
1942         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1943                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1944         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1945
1946         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1947 }
1948
1949 /*
1950  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1951  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1952  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1953  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1954  */
1955 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1956 {
1957         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1958         unsigned int i;
1959
1960         /* hctx kobj stays in hctx */
1961         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1962                 if (!hctx)
1963                         continue;
1964                 kfree(hctx->ctxs);
1965                 kfree(hctx);
1966         }
1967
1968         kfree(q->mq_map);
1969         q->mq_map = NULL;
1970
1971         kfree(q->queue_hw_ctx);
1972
1973         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1974         free_percpu(q->queue_ctx);
1975 }
1976
1977 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1978 {
1979         struct request_queue *uninit_q, *q;
1980
1981         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1982         if (!uninit_q)
1983                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1984
1985         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1986         if (IS_ERR(q))
1987                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1988
1989         return q;
1990 }
1991 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1992
1993 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
1994                                                 struct request_queue *q)
1995 {
1996         int i, j;
1997         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
1998
1999         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2000         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2001                 int node;
2002
2003                 if (hctxs[i])
2004                         continue;
2005
2006                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(q->mq_map, i);
2007                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2008                                         GFP_KERNEL, node);
2009                 if (!hctxs[i])
2010                         break;
2011
2012                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2013                                                 node)) {
2014                         kfree(hctxs[i]);
2015                         hctxs[i] = NULL;
2016                         break;
2017                 }
2018
2019                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2020                 hctxs[i]->numa_node = node;
2021                 hctxs[i]->queue_num = i;
2022
2023                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctxs[i], i)) {
2024                         free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2025                         kfree(hctxs[i]);
2026                         hctxs[i] = NULL;
2027                         break;
2028                 }
2029                 blk_mq_hctx_kobj_init(hctxs[i]);
2030         }
2031         for (j = i; j < q->nr_hw_queues; j++) {
2032                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2033
2034                 if (hctx) {
2035                         if (hctx->tags) {
2036                                 blk_mq_free_rq_map(set, hctx->tags, j);
2037                                 set->tags[j] = NULL;
2038                         }
2039                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2040                         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2041                         kobject_put(&hctx->kobj);
2042                         kfree(hctx->ctxs);
2043                         kfree(hctx);
2044                         hctxs[j] = NULL;
2045
2046                 }
2047         }
2048         q->nr_hw_queues = i;
2049         blk_mq_sysfs_register(q);
2050 }
2051
2052 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2053                                                   struct request_queue *q)
2054 {
2055         /* mark the queue as mq asap */
2056         q->mq_ops = set->ops;
2057
2058         q->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2059         if (!q->queue_ctx)
2060                 goto err_exit;
2061
2062         q->queue_hw_ctx = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(*(q->queue_hw_ctx)),
2063                                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
2064         if (!q->queue_hw_ctx)
2065                 goto err_percpu;
2066
2067         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
2068         if (!q->mq_map)
2069                 goto err_map;
2070
2071         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2072         if (!q->nr_hw_queues)
2073                 goto err_hctxs;
2074
2075         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2076         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2077
2078         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2079
2080         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2081
2082         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2083                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2084
2085         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2086
2087         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2088         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2089         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2090
2091         if (q->nr_hw_queues > 1)
2092                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2093         else
2094                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2095
2096         /*
2097          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2098          */
2099         q->nr_requests = set->queue_depth;
2100
2101         if (set->ops->complete)
2102                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2103
2104         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2105
2106         get_online_cpus();
2107         mutex_lock(&all_q_mutex);
2108
2109         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2110         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2111         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2112
2113         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2114         put_online_cpus();
2115
2116         return q;
2117
2118 err_hctxs:
2119         kfree(q->mq_map);
2120 err_map:
2121         kfree(q->queue_hw_ctx);
2122 err_percpu:
2123         free_percpu(q->queue_ctx);
2124 err_exit:
2125         q->mq_ops = NULL;
2126         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2127 }
2128 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2129
2130 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2131 {
2132         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2133
2134         mutex_lock(&all_q_mutex);
2135         list_del_init(&q->all_q_node);
2136         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2137
2138         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2139
2140         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2141         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2142 }
2143
2144 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2145 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2146                                 const struct cpumask *online_mask)
2147 {
2148         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2149
2150         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2151
2152         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2153
2154         /*
2155          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2156          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2157          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2158          */
2159
2160         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2161
2162         blk_mq_sysfs_register(q);
2163 }
2164
2165 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2166                                       unsigned long action, void *hcpu)
2167 {
2168         struct request_queue *q;
2169         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2170         /*
2171          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2172          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2173          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2174          */
2175         static struct cpumask online_new;
2176
2177         /*
2178          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2179          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2180          * never be dispatched.
2181          *
2182          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2183          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2184          *
2185          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2186          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2187          * still zero.
2188          *
2189          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2190          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2191          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2192          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2193          */
2194         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2195         case CPU_DEAD:
2196         case CPU_UP_CANCELED:
2197                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2198                 break;
2199         case CPU_UP_PREPARE:
2200                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2201                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2202                 break;
2203         default:
2204                 return NOTIFY_OK;
2205         }
2206
2207         mutex_lock(&all_q_mutex);
2208
2209         /*
2210          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2211          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2212          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2213          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2214          * take place in parallel.
2215          */
2216         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2217                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2218         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2219                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2220
2221                 /*
2222                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2223                  * reinitialization
2224                  */
2225                 del_timer_sync(&q->timeout);
2226         }
2227
2228         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2229                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2230
2231         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2232                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2233
2234         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2235         return NOTIFY_OK;
2236 }
2237
2238 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2239 {
2240         int i;
2241
2242         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2243                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2244                 if (!set->tags[i])
2245                         goto out_unwind;
2246         }
2247
2248         return 0;
2249
2250 out_unwind:
2251         while (--i >= 0)
2252                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2253
2254         return -ENOMEM;
2255 }
2256
2257 /*
2258  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2259  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2260  * will be updated to reflect the allocated depth.
2261  */
2262 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2263 {
2264         unsigned int depth;
2265         int err;
2266
2267         depth = set->queue_depth;
2268         do {
2269                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2270                 if (!err)
2271                         break;
2272
2273                 set->queue_depth >>= 1;
2274                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2275                         err = -ENOMEM;
2276                         break;
2277                 }
2278         } while (set->queue_depth);
2279
2280         if (!set->queue_depth || err) {
2281                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2282                 return -ENOMEM;
2283         }
2284
2285         if (depth != set->queue_depth)
2286                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2287                                                 depth, set->queue_depth);
2288
2289         return 0;
2290 }
2291
2292 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2293 {
2294         return tags->cpumask;
2295 }
2296 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2297
2298 /*
2299  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2300  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2301  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2302  * value will be stored in set->queue_depth.
2303  */
2304 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2305 {
2306         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2307
2308         if (!set->nr_hw_queues)
2309                 return -EINVAL;
2310         if (!set->queue_depth)
2311                 return -EINVAL;
2312         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2313                 return -EINVAL;
2314
2315         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2316                 return -EINVAL;
2317
2318         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2319                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2320                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2321                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2322         }
2323
2324         /*
2325          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2326          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2327          * 64 tags to prevent using too much memory.
2328          */
2329         if (is_kdump_kernel()) {
2330                 set->nr_hw_queues = 1;
2331                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2332         }
2333         /*
2334          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2335          */
2336         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2337                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2338
2339         set->tags = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(struct blk_mq_tags *),
2340                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2341         if (!set->tags)
2342                 return -ENOMEM;
2343
2344         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2345                 goto enomem;
2346
2347         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2348         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2349
2350         return 0;
2351 enomem:
2352         kfree(set->tags);
2353         set->tags = NULL;
2354         return -ENOMEM;
2355 }
2356 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2357
2358 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2359 {
2360         int i;
2361
2362         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
2363                 if (set->tags[i])
2364                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2365         }
2366
2367         kfree(set->tags);
2368         set->tags = NULL;
2369 }
2370 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2371
2372 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2373 {
2374         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2375         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2376         int i, ret;
2377
2378         if (!set || nr > set->queue_depth)
2379                 return -EINVAL;
2380
2381         ret = 0;
2382         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2383                 if (!hctx->tags)
2384                         continue;
2385                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2386                 if (ret)
2387                         break;
2388         }
2389
2390         if (!ret)
2391                 q->nr_requests = nr;
2392
2393         return ret;
2394 }
2395
2396 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
2397 {
2398         struct request_queue *q;
2399
2400         if (nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2401                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2402         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
2403                 return;
2404
2405         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2406                 blk_mq_freeze_queue(q);
2407
2408         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
2409         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2410                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2411
2412                 if (q->nr_hw_queues > 1)
2413                         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2414                 else
2415                         blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2416
2417                 blk_mq_queue_reinit(q, cpu_online_mask);
2418         }
2419
2420         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2421                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2422 }
2423 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
2424
2425 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2426 {
2427         mutex_lock(&all_q_mutex);
2428 }
2429
2430 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2431 {
2432         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2433 }
2434
2435 static int __init blk_mq_init(void)
2436 {
2437         blk_mq_cpu_init();
2438
2439         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2440
2441         return 0;
2442 }
2443 subsys_initcall(blk_mq_init);