block/blk-mq.c

   1 /*
   2  * Block multiqueue core code
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
   6  */
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10 #include <linux/bio.h>
  11 #include <linux/blkdev.h>
  12 #include <linux/kmemleak.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/workqueue.h>
  17 #include <linux/smp.h>
  18 #include <linux/llist.h>
  19 #include <linux/list_sort.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/cache.h>
  22 #include <linux/sched/sysctl.h>
  23 #include <linux/delay.h>
  24 #include <linux/crash_dump.h>
  25
  26 #include <trace/events/block.h>
  27
  28 #include <linux/blk-mq.h>
  29 #include "blk.h"
  30 #include "blk-mq.h"
  31 #include "blk-mq-tag.h"
  32
  33 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  34 static LIST_HEAD(all_q_list);
  35
  36 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  37
  38 /*
  39  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  40  */
  41 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  42 {
  43         unsigned int i;
  44
  45         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++)
  46                 if (hctx->ctx_map.map[i].word)
  47                         return true;
  48
  49         return false;
  50 }
  51
  52 static inline struct blk_align_bitmap *get_bm(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  53                                               struct blk_mq_ctx *ctx)
  54 {
  55         return &hctx->ctx_map.map[ctx->index_hw / hctx->ctx_map.bits_per_word];
  56 }
  57
  58 #define CTX_TO_BIT(hctx, ctx)   \
  59         ((ctx)->index_hw & ((hctx)->ctx_map.bits_per_word - 1))
  60
  61 /*
  62  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  63  */
  64 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  65                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  66 {
  67         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  68
  69         if (!test_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word))
  70                 set_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  71 }
  72
  73 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  74                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
  75 {
  76         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  77
  78         clear_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  79 }
  80
  81 void blk_mq_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
  82 {
  83         int freeze_depth;
  84
  85         freeze_depth = atomic_inc_return(&q->mq_freeze_depth);
  86         if (freeze_depth == 1) {
  87                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
  88                 blk_mq_run_hw_queues(q, false);
  89         }
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_start);
  92
  93 static void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
  94 {
  95         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 100  * the queue afterward.
 101  */
 102 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
 103 {
 104         /*
 105          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
 106          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
 107          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
 108          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
 109          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
 110          */
 111         blk_mq_freeze_queue_start(q);
 112         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
 113 }
 114
 115 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 116 {
 117         /*
 118          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
 119          * in the blk_mq_* namespace
 120          */
 121         blk_freeze_queue(q);
 122 }
 123 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
 124
 125 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         int freeze_depth;
 128
 129         freeze_depth = atomic_dec_return(&q->mq_freeze_depth);
 130         WARN_ON_ONCE(freeze_depth < 0);
 131         if (!freeze_depth) {
 132                 percpu_ref_reinit(&q->q_usage_counter);
 133                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 134         }
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
 137
 138 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
 139 {
 140         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 141         unsigned int i;
 142
 143         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 144                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 145                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
 146
 147         /*
 148          * If we are called because the queue has now been marked as
 149          * dying, we need to ensure that processes currently waiting on
 150          * the queue are notified as well.
 151          */
 152         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 153 }
 154
 155 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 156 {
 157         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 158 }
 159 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 160
 161 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 162                                struct request *rq, unsigned int rw_flags)
 163 {
 164         if (blk_queue_io_stat(q))
 165                 rw_flags |= REQ_IO_STAT;
 166
 167         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
 168         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
 169         rq->q = q;
 170         rq->mq_ctx = ctx;
 171         rq->cmd_flags |= rw_flags;
 172         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
 173         rq->cpu = -1;
 174         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
 175         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 176         rq->rq_disk = NULL;
 177         rq->part = NULL;
 178         rq->start_time = jiffies;
 179 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 180         rq->rl = NULL;
 181         set_start_time_ns(rq);
 182         rq->io_start_time_ns = 0;
 183 #endif
 184         rq->nr_phys_segments = 0;
 185 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 186         rq->nr_integrity_segments = 0;
 187 #endif
 188         rq->special = NULL;
 189         /* tag was already set */
 190         rq->errors = 0;
 191
 192         rq->cmd = rq->__cmd;
 193
 194         rq->extra_len = 0;
 195         rq->sense_len = 0;
 196         rq->resid_len = 0;
 197         rq->sense = NULL;
 198
 199         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
 200         rq->timeout = 0;
 201
 202         rq->end_io = NULL;
 203         rq->end_io_data = NULL;
 204         rq->next_rq = NULL;
 205
 206         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 207 }
 208
 209 static struct request *
 210 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int rw)
 211 {
 212         struct request *rq;
 213         unsigned int tag;
 214
 215         tag = blk_mq_get_tag(data);
 216         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
 217                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
 218
 219                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
 220                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
 221                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
 222                 }
 223
 224                 rq->tag = tag;
 225                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, rw);
 226                 return rq;
 227         }
 228
 229         return NULL;
 230 }
 231
 232 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
 233                 unsigned int flags)
 234 {
 235         struct blk_mq_ctx *ctx;
 236         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 237         struct request *rq;
 238         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 239         int ret;
 240
 241         ret = blk_queue_enter(q, flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT);
 242         if (ret)
 243                 return ERR_PTR(ret);
 244
 245         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 246         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 247         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 248
 249         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 250         if (!rq && !(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)) {
 251                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 252                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 253
 254                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 255                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 256                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 257                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 258                 ctx = alloc_data.ctx;
 259         }
 260         blk_mq_put_ctx(ctx);
 261         if (!rq) {
 262                 blk_queue_exit(q);
 263                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 264         }
 265         return rq;
 266 }
 267 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 268
 269 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 270                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 271 {
 272         const int tag = rq->tag;
 273         struct request_queue *q = rq->q;
 274
 275         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 276                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 277         rq->cmd_flags = 0;
 278
 279         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 280         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 281         blk_queue_exit(q);
 282 }
 283
 284 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 285 {
 286         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 287
 288         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 289         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 290
 291 }
 292 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 293
 294 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 295 {
 296         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 297         struct request_queue *q = rq->q;
 298
 299         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 300         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 303
 304 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 305 {
 306         blk_account_io_done(rq);
 307
 308         if (rq->end_io) {
 309                 rq->end_io(rq, error);
 310         } else {
 311                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 312                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 313                 blk_mq_free_request(rq);
 314         }
 315 }
 316 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 317
 318 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 319 {
 320         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 321                 BUG();
 322         __blk_mq_end_request(rq, error);
 323 }
 324 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 325
 326 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 327 {
 328         struct request *rq = data;
 329
 330         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 331 }
 332
 333 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 334 {
 335         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 336         bool shared = false;
 337         int cpu;
 338
 339         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 340                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 341                 return;
 342         }
 343
 344         cpu = get_cpu();
 345         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 346                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 347
 348         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 349                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 350                 rq->csd.info = rq;
 351                 rq->csd.flags = 0;
 352                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 353         } else {
 354                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 355         }
 356         put_cpu();
 357 }
 358
 359 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 360 {
 361         struct request_queue *q = rq->q;
 362
 363         if (!q->softirq_done_fn)
 364                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 365         else
 366                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 367 }
 368
 369 /**
 370  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 371  * @rq:         the request being processed
 372  *
 373  * Description:
 374  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 375  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 376  **/
 377 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 378 {
 379         struct request_queue *q = rq->q;
 380
 381         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 382                 return;
 383         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 384                 rq->errors = error;
 385                 __blk_mq_complete_request(rq);
 386         }
 387 }
 388 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 389
 390 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 391 {
 392         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 395
 396 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 397 {
 398         struct request_queue *q = rq->q;
 399
 400         trace_block_rq_issue(q, rq);
 401
 402         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 403         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 404                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 405
 406         blk_add_timer(rq);
 407
 408         /*
 409          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 410          * flag and clear the completed flag.
 411          */
 412         smp_mb__before_atomic();
 413
 414         /*
 415          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 416          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 417          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 418          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 419          */
 420         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 421                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 422         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 423                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 424
 425         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 426                 /*
 427                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 428                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 429                  * fewer than the device can handle.
 430                  */
 431                 rq->nr_phys_segments++;
 432         }
 433 }
 434 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 435
 436 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 437 {
 438         struct request_queue *q = rq->q;
 439
 440         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 441
 442         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 443                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 444                         rq->nr_phys_segments--;
 445         }
 446 }
 447
 448 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 449 {
 450         __blk_mq_requeue_request(rq);
 451
 452         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 453         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 454 }
 455 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 456
 457 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 458 {
 459         struct request_queue *q =
 460                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 461         LIST_HEAD(rq_list);
 462         struct request *rq, *next;
 463         unsigned long flags;
 464
 465         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 466         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 467         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 468
 469         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 470                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 471                         continue;
 472
 473                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 474                 list_del_init(&rq->queuelist);
 475                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 476         }
 477
 478         while (!list_empty(&rq_list)) {
 479                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 480                 list_del_init(&rq->queuelist);
 481                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 482         }
 483
 484         /*
 485          * Use the start variant of queue running here, so that running
 486          * the requeue work will kick stopped queues.
 487          */
 488         blk_mq_start_hw_queues(q);
 489 }
 490
 491 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 492 {
 493         struct request_queue *q = rq->q;
 494         unsigned long flags;
 495
 496         /*
 497          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 498          * request head insertation from the workqueue.
 499          */
 500         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 501
 502         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 503         if (at_head) {
 504                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 505                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 506         } else {
 507                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 508         }
 509         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 510 }
 511 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 512
 513 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 514 {
 515         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 518
 519 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 520 {
 521         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 522 }
 523 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 524
 525 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 526 {
 527         unsigned long flags;
 528         LIST_HEAD(rq_list);
 529
 530         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 531         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 532         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 533
 534         while (!list_empty(&rq_list)) {
 535                 struct request *rq;
 536
 537                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 538                 list_del_init(&rq->queuelist);
 539                 rq->errors = -EIO;
 540                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 541         }
 542 }
 543 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 544
 545 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 546 {
 547         if (tag < tags->nr_tags)
 548                 return tags->rqs[tag];
 549
 550         return NULL;
 551 }
 552 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 553
 554 struct blk_mq_timeout_data {
 555         unsigned long next;
 556         unsigned int next_set;
 557 };
 558
 559 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 560 {
 561         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 562         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 563
 564         /*
 565          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 566          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 567          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 568          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 569          * the request is active. But if we race with completion, then
 570          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 571          * a timeout event with a request that isn't active.
 572          */
 573         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 574                 return;
 575
 576         if (ops->timeout)
 577                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 578
 579         switch (ret) {
 580         case BLK_EH_HANDLED:
 581                 __blk_mq_complete_request(req);
 582                 break;
 583         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 584                 blk_add_timer(req);
 585                 blk_clear_rq_complete(req);
 586                 break;
 587         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 588                 break;
 589         default:
 590                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 591                 break;
 592         }
 593 }
 594
 595 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 596                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 597 {
 598         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 599
 600         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 601                 /*
 602                  * If a request wasn't started before the queue was
 603                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 604                  */
 605                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q))) {
 606                         rq->errors = -EIO;
 607                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 608                 }
 609                 return;
 610         }
 611
 612         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 613                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 614                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 615         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 616                 data->next = rq->deadline;
 617                 data->next_set = 1;
 618         }
 619 }
 620
 621 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
 622 {
 623         struct request_queue *q =
 624                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
 625         struct blk_mq_timeout_data data = {
 626                 .next           = 0,
 627                 .next_set       = 0,
 628         };
 629         int i;
 630
 631         if (blk_queue_enter(q, true))
 632                 return;
 633
 634         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 635
 636         if (data.next_set) {
 637                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 638                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 639         } else {
 640                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 641
 642                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 643                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 644                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 645                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 646                 }
 647         }
 648         blk_queue_exit(q);
 649 }
 650
 651 /*
 652  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 653  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 654  * too much time checking for merges.
 655  */
 656 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 657                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 658 {
 659         struct request *rq;
 660         int checked = 8;
 661
 662         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 663                 int el_ret;
 664
 665                 if (!checked--)
 666                         break;
 667
 668                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 669                         continue;
 670
 671                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 672                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 673                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 674                                 ctx->rq_merged++;
 675                                 return true;
 676                         }
 677                         break;
 678                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 679                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 680                                 ctx->rq_merged++;
 681                                 return true;
 682                         }
 683                         break;
 684                 }
 685         }
 686
 687         return false;
 688 }
 689
 690 /*
 691  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 692  * to the for-dispatch
 693  */
 694 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 695 {
 696         struct blk_mq_ctx *ctx;
 697         int i;
 698
 699         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 700                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 701                 unsigned int off, bit;
 702
 703                 if (!bm->word)
 704                         continue;
 705
 706                 bit = 0;
 707                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 708                 do {
 709                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 710                         if (bit >= bm->depth)
 711                                 break;
 712
 713                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 714                         clear_bit(bit, &bm->word);
 715                         spin_lock(&ctx->lock);
 716                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 717                         spin_unlock(&ctx->lock);
 718
 719                         bit++;
 720                 } while (1);
 721         }
 722 }
 723
 724 /*
 725  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 726  * Note that this function currently has various problems around ordering
 727  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 728  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 729  */
 730 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 731 {
 732         struct request_queue *q = hctx->queue;
 733         struct request *rq;
 734         LIST_HEAD(rq_list);
 735         LIST_HEAD(driver_list);
 736         struct list_head *dptr;
 737         int queued;
 738
 739         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 740
 741         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 742                 return;
 743
 744         hctx->run++;
 745
 746         /*
 747          * Touch any software queue that has pending entries.
 748          */
 749         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 750
 751         /*
 752          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 753          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 754          */
 755         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 756                 spin_lock(&hctx->lock);
 757                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 758                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 759                 spin_unlock(&hctx->lock);
 760         }
 761
 762         /*
 763          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 764          * immediately, even if we have more pending.
 765          */
 766         dptr = NULL;
 767
 768         /*
 769          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 770          */
 771         queued = 0;
 772         while (!list_empty(&rq_list)) {
 773                 struct blk_mq_queue_data bd;
 774                 int ret;
 775
 776                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 777                 list_del_init(&rq->queuelist);
 778
 779                 bd.rq = rq;
 780                 bd.list = dptr;
 781                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 782
 783                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 784                 switch (ret) {
 785                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 786                         queued++;
 787                         continue;
 788                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 789                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 790                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 791                         break;
 792                 default:
 793                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 794                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 795                         rq->errors = -EIO;
 796                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 797                         break;
 798                 }
 799
 800                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 801                         break;
 802
 803                 /*
 804                  * We've done the first request. If we have more than 1
 805                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 806                  */
 807                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 808                         dptr = &driver_list;
 809         }
 810
 811         if (!queued)
 812                 hctx->dispatched[0]++;
 813         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 814                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 815
 816         /*
 817          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 818          * that is where we will continue on next queue run.
 819          */
 820         if (!list_empty(&rq_list)) {
 821                 spin_lock(&hctx->lock);
 822                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 823                 spin_unlock(&hctx->lock);
 824                 /*
 825                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 826                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 827                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 828                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 829                  * the requests in rq_list might get lost.
 830                  *
 831                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 832                  **/
 833                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 834         }
 835 }
 836
 837 /*
 838  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 839  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 840  * For now we just round-robin here, switching for every
 841  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 842  */
 843 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 844 {
 845         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 846                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 847
 848         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 849                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 850
 851                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 852                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 853                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 854
 855                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 856                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 857
 858                 return cpu;
 859         }
 860
 861         return hctx->next_cpu;
 862 }
 863
 864 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 865 {
 866         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 867             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 868                 return;
 869
 870         if (!async) {
 871                 int cpu = get_cpu();
 872                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 873                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 874                         put_cpu();
 875                         return;
 876                 }
 877
 878                 put_cpu();
 879         }
 880
 881         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 882                         &hctx->run_work, 0);
 883 }
 884
 885 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 886 {
 887         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 888         int i;
 889
 890         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 891                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 892                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 893                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 894                         continue;
 895
 896                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 897         }
 898 }
 899 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 900
 901 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 902 {
 903         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 904         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 905         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 906 }
 907 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 908
 909 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 910 {
 911         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 912         int i;
 913
 914         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 915                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 916 }
 917 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 918
 919 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 920 {
 921         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 922
 923         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 924 }
 925 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 926
 927 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 928 {
 929         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 930         int i;
 931
 932         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 933                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 934 }
 935 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 936
 937 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 938 {
 939         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 940         int i;
 941
 942         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 943                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 944                         continue;
 945
 946                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 947                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 948         }
 949 }
 950 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 951
 952 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 953 {
 954         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 955
 956         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 957
 958         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 959 }
 960
 961 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 962 {
 963         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 964
 965         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 966
 967         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 968                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 969 }
 970
 971 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 972 {
 973         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 974                 return;
 975
 976         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 977                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
 978 }
 979 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 980
 981 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 982                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
 983                                             struct request *rq,
 984                                             bool at_head)
 985 {
 986         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 987
 988         if (at_head)
 989                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 990         else
 991                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 992 }
 993
 994 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 995                                     struct request *rq, bool at_head)
 996 {
 997         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 998
 999         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
1000         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1001 }
1002
1003 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1004                 bool async)
1005 {
1006         struct request_queue *q = rq->q;
1007         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1008         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1009
1010         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1011         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1012                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1013
1014         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1015
1016         spin_lock(&ctx->lock);
1017         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1018         spin_unlock(&ctx->lock);
1019
1020         if (run_queue)
1021                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1022
1023         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1024 }
1025
1026 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1027                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1028                                      struct list_head *list,
1029                                      int depth,
1030                                      bool from_schedule)
1031
1032 {
1033         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1034         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1035
1036         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1037
1038         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1039
1040         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1041                 ctx = current_ctx;
1042         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1043
1044         /*
1045          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1046          * offline now
1047          */
1048         spin_lock(&ctx->lock);
1049         while (!list_empty(list)) {
1050                 struct request *rq;
1051
1052                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1053                 list_del_init(&rq->queuelist);
1054                 rq->mq_ctx = ctx;
1055                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1056         }
1057         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1058         spin_unlock(&ctx->lock);
1059
1060         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1061         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1062 }
1063
1064 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1065 {
1066         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1067         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1068
1069         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1070                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1071                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1072 }
1073
1074 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1075 {
1076         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1077         struct request_queue *this_q;
1078         struct request *rq;
1079         LIST_HEAD(list);
1080         LIST_HEAD(ctx_list);
1081         unsigned int depth;
1082
1083         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1084
1085         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1086
1087         this_q = NULL;
1088         this_ctx = NULL;
1089         depth = 0;
1090
1091         while (!list_empty(&list)) {
1092                 rq = list_entry_rq(list.next);
1093                 list_del_init(&rq->queuelist);
1094                 BUG_ON(!rq->q);
1095                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1096                         if (this_ctx) {
1097                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1098                                                         &ctx_list, depth,
1099                                                         from_schedule);
1100                         }
1101
1102                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1103                         this_q = rq->q;
1104                         depth = 0;
1105                 }
1106
1107                 depth++;
1108                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1109         }
1110
1111         /*
1112          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1113          * on 'ctx_list'. Do those.
1114          */
1115         if (this_ctx) {
1116                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1117                                        from_schedule);
1118         }
1119 }
1120
1121 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1122 {
1123         init_request_from_bio(rq, bio);
1124
1125         blk_account_io_start(rq, 1);
1126 }
1127
1128 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1129 {
1130         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1131                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1132 }
1133
1134 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1135                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1136                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1137 {
1138         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1139                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1140                 spin_lock(&ctx->lock);
1141 insert_rq:
1142                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1143                 spin_unlock(&ctx->lock);
1144                 return false;
1145         } else {
1146                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1147
1148                 spin_lock(&ctx->lock);
1149                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1150                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1151                         goto insert_rq;
1152                 }
1153
1154                 spin_unlock(&ctx->lock);
1155                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1156                 return true;
1157         }
1158 }
1159
1160 struct blk_map_ctx {
1161         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1162         struct blk_mq_ctx *ctx;
1163 };
1164
1165 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1166                                           struct bio *bio,
1167                                           struct blk_map_ctx *data)
1168 {
1169         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1170         struct blk_mq_ctx *ctx;
1171         struct request *rq;
1172         int rw = bio_data_dir(bio);
1173         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1174
1175         blk_queue_enter_live(q);
1176         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1177         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1178
1179         if (rw_is_sync(bio->bi_rw))
1180                 rw |= REQ_SYNC;
1181
1182         trace_block_getrq(q, bio, rw);
1183         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1184         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1185         if (unlikely(!rq)) {
1186                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1187                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1188                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1189
1190                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1191                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1192                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1193                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1194                 ctx = alloc_data.ctx;
1195                 hctx = alloc_data.hctx;
1196         }
1197
1198         hctx->queued++;
1199         data->hctx = hctx;
1200         data->ctx = ctx;
1201         return rq;
1202 }
1203
1204 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1205 {
1206         int ret;
1207         struct request_queue *q = rq->q;
1208         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1209                         rq->mq_ctx->cpu);
1210         struct blk_mq_queue_data bd = {
1211                 .rq = rq,
1212                 .list = NULL,
1213                 .last = 1
1214         };
1215         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1216
1217         /*
1218          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1219          * error (busy), just add it to our list as we previously
1220          * would have done
1221          */
1222         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1223         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1224                 *cookie = new_cookie;
1225                 return 0;
1226         }
1227
1228         __blk_mq_requeue_request(rq);
1229
1230         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1231                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1232                 rq->errors = -EIO;
1233                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1234                 return 0;
1235         }
1236
1237         return -1;
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1242  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1243  * hardware for SYNC IO.
1244  */
1245 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1246 {
1247         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1248         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1249         struct blk_map_ctx data;
1250         struct request *rq;
1251         unsigned int request_count = 0;
1252         struct blk_plug *plug;
1253         struct request *same_queue_rq = NULL;
1254         blk_qc_t cookie;
1255
1256         blk_queue_bounce(q, &bio);
1257
1258         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1259                 bio_io_error(bio);
1260                 return BLK_QC_T_NONE;
1261         }
1262
1263         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1264
1265         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1266             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, &same_queue_rq))
1267                 return BLK_QC_T_NONE;
1268
1269         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1270         if (unlikely(!rq))
1271                 return BLK_QC_T_NONE;
1272
1273         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1274
1275         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1276                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1277                 blk_insert_flush(rq);
1278                 goto run_queue;
1279         }
1280
1281         plug = current->plug;
1282         /*
1283          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1284          * queue it up like normal since we can potentially save some
1285          * CPU this way.
1286          */
1287         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1288             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1289                 struct request *old_rq = NULL;
1290
1291                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1292
1293                 /*
1294                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1295                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1296                  * issued. So the plug list will have one request at most
1297                  */
1298                 if (plug) {
1299                         /*
1300                          * The plug list might get flushed before this. If that
1301                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1302                          * empty
1303                          */
1304                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1305                                 old_rq = same_queue_rq;
1306                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1307                         }
1308                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1309                 } else /* is_sync */
1310                         old_rq = rq;
1311                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1312                 if (!old_rq)
1313                         goto done;
1314                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1315                         goto done;
1316                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1317                 goto done;
1318         }
1319
1320         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1321                 /*
1322                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1323                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1324                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1325                  * dispatching.
1326                  */
1327 run_queue:
1328                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1329         }
1330         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1331 done:
1332         return cookie;
1333 }
1334
1335 /*
1336  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1337  * plug for merging and IO deferral.
1338  */
1339 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1340 {
1341         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1342         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1343         struct blk_plug *plug;
1344         unsigned int request_count = 0;
1345         struct blk_map_ctx data;
1346         struct request *rq;
1347         blk_qc_t cookie;
1348
1349         blk_queue_bounce(q, &bio);
1350
1351         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1352                 bio_io_error(bio);
1353                 return BLK_QC_T_NONE;
1354         }
1355
1356         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1357
1358         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1359                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1360                         return BLK_QC_T_NONE;
1361         } else
1362                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1363
1364         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1365         if (unlikely(!rq))
1366                 return BLK_QC_T_NONE;
1367
1368         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1369
1370         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1371                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1372                 blk_insert_flush(rq);
1373                 goto run_queue;
1374         }
1375
1376         /*
1377          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1378          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1379          * either done or scheduled away.
1380          */
1381         plug = current->plug;
1382         if (plug) {
1383                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1384                 if (!request_count)
1385                         trace_block_plug(q);
1386
1387                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1388
1389                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1390                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1391                         trace_block_plug(q);
1392                 }
1393
1394                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1395                 return cookie;
1396         }
1397
1398         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1399                 /*
1400                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1401                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1402                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1403                  * dispatching.
1404                  */
1405 run_queue:
1406                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1407         }
1408
1409         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1410         return cookie;
1411 }
1412
1413 /*
1414  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1415  */
1416 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1417 {
1418         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1419 }
1420 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1421
1422 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1423                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1424 {
1425         struct page *page;
1426
1427         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1428                 int i;
1429
1430                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1431                         if (!tags->rqs[i])
1432                                 continue;
1433                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1434                                                 hctx_idx, i);
1435                         tags->rqs[i] = NULL;
1436                 }
1437         }
1438
1439         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1440                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1441                 list_del_init(&page->lru);
1442                 /*
1443                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1444                  * blk_mq_init_rq_map().
1445                  */
1446                 kmemleak_free(page_address(page));
1447                 __free_pages(page, page->private);
1448         }
1449
1450         kfree(tags->rqs);
1451
1452         blk_mq_free_tags(tags);
1453 }
1454
1455 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1456 {
1457         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1458 }
1459
1460 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1461                 unsigned int hctx_idx)
1462 {
1463         struct blk_mq_tags *tags;
1464         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1465         size_t rq_size, left;
1466
1467         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1468                                 set->numa_node,
1469                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1470         if (!tags)
1471                 return NULL;
1472
1473         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1474
1475         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1476                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1477                                  set->numa_node);
1478         if (!tags->rqs) {
1479                 blk_mq_free_tags(tags);
1480                 return NULL;
1481         }
1482
1483         /*
1484          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1485          * to the cacheline size
1486          */
1487         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1488                                 cache_line_size());
1489         left = rq_size * set->queue_depth;
1490
1491         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1492                 int this_order = max_order;
1493                 struct page *page;
1494                 int to_do;
1495                 void *p;
1496
1497                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
1498                         this_order--;
1499
1500                 do {
1501                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1502                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1503                                 this_order);
1504                         if (page)
1505                                 break;
1506                         if (!this_order--)
1507                                 break;
1508                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1509                                 break;
1510                 } while (1);
1511
1512                 if (!page)
1513                         goto fail;
1514
1515                 page->private = this_order;
1516                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1517
1518                 p = page_address(page);
1519                 /*
1520                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1521                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1522                  */
1523                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1524                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1525                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1526                 left -= to_do * rq_size;
1527                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1528                         tags->rqs[i] = p;
1529                         if (set->ops->init_request) {
1530                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1531                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1532                                                 set->numa_node)) {
1533                                         tags->rqs[i] = NULL;
1534                                         goto fail;
1535                                 }
1536                         }
1537
1538                         p += rq_size;
1539                         i++;
1540                 }
1541         }
1542         return tags;
1543
1544 fail:
1545         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1546         return NULL;
1547 }
1548
1549 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1550 {
1551         kfree(bitmap->map);
1552 }
1553
1554 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1555 {
1556         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1557
1558         bitmap->bits_per_word = bpw;
1559
1560         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1561         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1562                                         GFP_KERNEL, node);
1563         if (!bitmap->map)
1564                 return -ENOMEM;
1565
1566         total = nr_cpu_ids;
1567         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1568                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1569                 total -= bitmap->map[i].depth;
1570         }
1571
1572         return 0;
1573 }
1574
1575 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1576 {
1577         struct request_queue *q = hctx->queue;
1578         struct blk_mq_ctx *ctx;
1579         LIST_HEAD(tmp);
1580
1581         /*
1582          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1583          */
1584         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1585
1586         spin_lock(&ctx->lock);
1587         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1588                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1589                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1590         }
1591         spin_unlock(&ctx->lock);
1592
1593         if (list_empty(&tmp))
1594                 return NOTIFY_OK;
1595
1596         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1597         spin_lock(&ctx->lock);
1598
1599         while (!list_empty(&tmp)) {
1600                 struct request *rq;
1601
1602                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1603                 rq->mq_ctx = ctx;
1604                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1605         }
1606
1607         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1608         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1609
1610         spin_unlock(&ctx->lock);
1611
1612         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1613         blk_mq_put_ctx(ctx);
1614         return NOTIFY_OK;
1615 }
1616
1617 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1618                               unsigned int cpu)
1619 {
1620         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1621
1622         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1623                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1624
1625         /*
1626          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1627          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1628          */
1629
1630         return NOTIFY_OK;
1631 }
1632
1633 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1634 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1635                 struct blk_mq_tag_set *set,
1636                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1637 {
1638         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1639
1640         blk_mq_tag_idle(hctx);
1641
1642         if (set->ops->exit_request)
1643                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1644                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1645                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1646
1647         if (set->ops->exit_hctx)
1648                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1649
1650         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1651         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1652         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1653 }
1654
1655 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1656                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1657 {
1658         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1659         unsigned int i;
1660
1661         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1662                 if (i == nr_queue)
1663                         break;
1664                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1665         }
1666 }
1667
1668 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1669                 struct blk_mq_tag_set *set)
1670 {
1671         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1672         unsigned int i;
1673
1674         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1675                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1676 }
1677
1678 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1679                 struct blk_mq_tag_set *set,
1680                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1681 {
1682         int node;
1683         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1684
1685         node = hctx->numa_node;
1686         if (node == NUMA_NO_NODE)
1687                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1688
1689         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1690         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1691         spin_lock_init(&hctx->lock);
1692         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1693         hctx->queue = q;
1694         hctx->queue_num = hctx_idx;
1695         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1696
1697         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1698                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1699         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1700
1701         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1702
1703         /*
1704          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1705          * runtime
1706          */
1707         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1708                                         GFP_KERNEL, node);
1709         if (!hctx->ctxs)
1710                 goto unregister_cpu_notifier;
1711
1712         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1713                 goto free_ctxs;
1714
1715         hctx->nr_ctx = 0;
1716
1717         if (set->ops->init_hctx &&
1718             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1719                 goto free_bitmap;
1720
1721         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1722         if (!hctx->fq)
1723                 goto exit_hctx;
1724
1725         if (set->ops->init_request &&
1726             set->ops->init_request(set->driver_data,
1727                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1728                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1729                 goto free_fq;
1730
1731         return 0;
1732
1733  free_fq:
1734         kfree(hctx->fq);
1735  exit_hctx:
1736         if (set->ops->exit_hctx)
1737                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1738  free_bitmap:
1739         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1740  free_ctxs:
1741         kfree(hctx->ctxs);
1742  unregister_cpu_notifier:
1743         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1744
1745         return -1;
1746 }
1747
1748 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1749                                    unsigned int nr_hw_queues)
1750 {
1751         unsigned int i;
1752
1753         for_each_possible_cpu(i) {
1754                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1755                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1756
1757                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1758                 __ctx->cpu = i;
1759                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1760                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1761                 __ctx->queue = q;
1762
1763                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1764                 if (!cpu_online(i))
1765                         continue;
1766
1767                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1768
1769                 /*
1770                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1771                  * not, we remain on the home node of the device
1772                  */
1773                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1774                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1775         }
1776 }
1777
1778 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1779                                const struct cpumask *online_mask)
1780 {
1781         unsigned int i;
1782         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1783         struct blk_mq_ctx *ctx;
1784         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1785
1786         /*
1787          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1788          */
1789         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1790
1791         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1792                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1793                 hctx->nr_ctx = 0;
1794         }
1795
1796         /*
1797          * Map software to hardware queues
1798          */
1799         for_each_possible_cpu(i) {
1800                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1801                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1802                         continue;
1803
1804                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1805                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1806
1807                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1808                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1809                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1810         }
1811
1812         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1813
1814         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1815                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1816
1817                 /*
1818                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1819                  * disable it and free the request entries.
1820                  */
1821                 if (!hctx->nr_ctx) {
1822                         if (set->tags[i]) {
1823                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1824                                 set->tags[i] = NULL;
1825                         }
1826                         hctx->tags = NULL;
1827                         continue;
1828                 }
1829
1830                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1831                 if (!set->tags[i])
1832                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1833                 hctx->tags = set->tags[i];
1834                 WARN_ON(!hctx->tags);
1835
1836                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1837                 /*
1838                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1839                  * This is more accurate and more efficient than looping
1840                  * over all possibly mapped software queues.
1841                  */
1842                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1843
1844                 /*
1845                  * Initialize batch roundrobin counts
1846                  */
1847                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1848                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1849         }
1850 }
1851
1852 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1853 {
1854         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1855         int i;
1856
1857         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1858                 if (shared)
1859                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1860                 else
1861                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1862         }
1863 }
1864
1865 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1866 {
1867         struct request_queue *q;
1868
1869         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1870                 blk_mq_freeze_queue(q);
1871                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1872                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1873         }
1874 }
1875
1876 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1877 {
1878         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1879
1880         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1881         list_del_init(&q->tag_set_list);
1882         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1883                 /* just transitioned to unshared */
1884                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1885                 /* update existing queue */
1886                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1887         }
1888         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1889 }
1890
1891 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1892                                      struct request_queue *q)
1893 {
1894         q->tag_set = set;
1895
1896         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1897
1898         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1899         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1900                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1901                 /* update existing queue */
1902                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1903         }
1904         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1905                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1906         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1907
1908         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1909 }
1910
1911 /*
1912  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1913  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1914  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1915  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1916  */
1917 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1918 {
1919         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1920         unsigned int i;
1921
1922         /* hctx kobj stays in hctx */
1923         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1924                 if (!hctx)
1925                         continue;
1926                 kfree(hctx->ctxs);
1927                 kfree(hctx);
1928         }
1929
1930         kfree(q->mq_map);
1931         q->mq_map = NULL;
1932
1933         kfree(q->queue_hw_ctx);
1934
1935         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1936         free_percpu(q->queue_ctx);
1937 }
1938
1939 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1940 {
1941         struct request_queue *uninit_q, *q;
1942
1943         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1944         if (!uninit_q)
1945                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1946
1947         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1948         if (IS_ERR(q))
1949                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1950
1951         return q;
1952 }
1953 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1954
1955 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
1956                                                 struct request_queue *q)
1957 {
1958         int i, j;
1959         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
1960
1961         blk_mq_sysfs_unregister(q);
1962         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1963                 int node;
1964
1965                 if (hctxs[i])
1966                         continue;
1967
1968                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(q->mq_map, i);
1969                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1970                                         GFP_KERNEL, node);
1971                 if (!hctxs[i])
1972                         break;
1973
1974                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
1975                                                 node)) {
1976                         kfree(hctxs[i]);
1977                         hctxs[i] = NULL;
1978                         break;
1979                 }
1980
1981                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
1982                 hctxs[i]->numa_node = node;
1983                 hctxs[i]->queue_num = i;
1984
1985                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctxs[i], i)) {
1986                         free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
1987                         kfree(hctxs[i]);
1988                         hctxs[i] = NULL;
1989                         break;
1990                 }
1991                 blk_mq_hctx_kobj_init(hctxs[i]);
1992         }
1993         for (j = i; j < q->nr_hw_queues; j++) {
1994                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
1995
1996                 if (hctx) {
1997                         if (hctx->tags) {
1998                                 blk_mq_free_rq_map(set, hctx->tags, j);
1999                                 set->tags[j] = NULL;
2000                         }
2001                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2002                         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2003                         kobject_put(&hctx->kobj);
2004                         kfree(hctx->ctxs);
2005                         kfree(hctx);
2006                         hctxs[j] = NULL;
2007
2008                 }
2009         }
2010         q->nr_hw_queues = i;
2011         blk_mq_sysfs_register(q);
2012 }
2013
2014 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2015                                                   struct request_queue *q)
2016 {
2017         /* mark the queue as mq asap */
2018         q->mq_ops = set->ops;
2019
2020         q->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2021         if (!q->queue_ctx)
2022                 goto err_exit;
2023
2024         q->queue_hw_ctx = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(*(q->queue_hw_ctx)),
2025                                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
2026         if (!q->queue_hw_ctx)
2027                 goto err_percpu;
2028
2029         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
2030         if (!q->mq_map)
2031                 goto err_map;
2032
2033         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2034         if (!q->nr_hw_queues)
2035                 goto err_hctxs;
2036
2037         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2038         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2039
2040         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2041
2042         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2043
2044         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2045                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2046
2047         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2048
2049         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2050         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2051         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2052
2053         if (q->nr_hw_queues > 1)
2054                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2055         else
2056                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2057
2058         /*
2059          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2060          */
2061         q->nr_requests = set->queue_depth;
2062
2063         if (set->ops->complete)
2064                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2065
2066         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2067
2068         get_online_cpus();
2069         mutex_lock(&all_q_mutex);
2070
2071         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2072         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2073         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2074
2075         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2076         put_online_cpus();
2077
2078         return q;
2079
2080 err_hctxs:
2081         kfree(q->mq_map);
2082 err_map:
2083         kfree(q->queue_hw_ctx);
2084 err_percpu:
2085         free_percpu(q->queue_ctx);
2086 err_exit:
2087         q->mq_ops = NULL;
2088         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2089 }
2090 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2091
2092 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2093 {
2094         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2095
2096         mutex_lock(&all_q_mutex);
2097         list_del_init(&q->all_q_node);
2098         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2099
2100         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2101
2102         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2103         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2104 }
2105
2106 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2107 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2108                                 const struct cpumask *online_mask)
2109 {
2110         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2111
2112         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2113
2114         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2115
2116         /*
2117          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2118          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2119          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2120          */
2121
2122         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2123
2124         blk_mq_sysfs_register(q);
2125 }
2126
2127 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2128                                       unsigned long action, void *hcpu)
2129 {
2130         struct request_queue *q;
2131         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2132         /*
2133          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2134          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2135          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2136          */
2137         static struct cpumask online_new;
2138
2139         /*
2140          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2141          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2142          * never be dispatched.
2143          *
2144          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2145          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2146          *
2147          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2148          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2149          * still zero.
2150          *
2151          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2152          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2153          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2154          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2155          */
2156         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2157         case CPU_DEAD:
2158         case CPU_UP_CANCELED:
2159                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2160                 break;
2161         case CPU_UP_PREPARE:
2162                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2163                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2164                 break;
2165         default:
2166                 return NOTIFY_OK;
2167         }
2168
2169         mutex_lock(&all_q_mutex);
2170
2171         /*
2172          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2173          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2174          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2175          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2176          * take place in parallel.
2177          */
2178         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2179                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2180         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2181                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2182
2183                 /*
2184                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2185                  * reinitialization
2186                  */
2187                 del_timer_sync(&q->timeout);
2188         }
2189
2190         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2191                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2192
2193         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2194                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2195
2196         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2197         return NOTIFY_OK;
2198 }
2199
2200 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2201 {
2202         int i;
2203
2204         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2205                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2206                 if (!set->tags[i])
2207                         goto out_unwind;
2208         }
2209
2210         return 0;
2211
2212 out_unwind:
2213         while (--i >= 0)
2214                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2215
2216         return -ENOMEM;
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2221  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2222  * will be updated to reflect the allocated depth.
2223  */
2224 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2225 {
2226         unsigned int depth;
2227         int err;
2228
2229         depth = set->queue_depth;
2230         do {
2231                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2232                 if (!err)
2233                         break;
2234
2235                 set->queue_depth >>= 1;
2236                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2237                         err = -ENOMEM;
2238                         break;
2239                 }
2240         } while (set->queue_depth);
2241
2242         if (!set->queue_depth || err) {
2243                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2244                 return -ENOMEM;
2245         }
2246
2247         if (depth != set->queue_depth)
2248                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2249                                                 depth, set->queue_depth);
2250
2251         return 0;
2252 }
2253
2254 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2255 {
2256         return tags->cpumask;
2257 }
2258 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2259
2260 /*
2261  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2262  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2263  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2264  * value will be stored in set->queue_depth.
2265  */
2266 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2267 {
2268         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2269
2270         if (!set->nr_hw_queues)
2271                 return -EINVAL;
2272         if (!set->queue_depth)
2273                 return -EINVAL;
2274         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2275                 return -EINVAL;
2276
2277         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2278                 return -EINVAL;
2279
2280         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2281                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2282                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2283                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2284         }
2285
2286         /*
2287          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2288          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2289          * 64 tags to prevent using too much memory.
2290          */
2291         if (is_kdump_kernel()) {
2292                 set->nr_hw_queues = 1;
2293                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2294         }
2295         /*
2296          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2297          */
2298         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2299                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2300
2301         set->tags = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(struct blk_mq_tags *),
2302                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2303         if (!set->tags)
2304                 return -ENOMEM;
2305
2306         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2307                 goto enomem;
2308
2309         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2310         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2311
2312         return 0;
2313 enomem:
2314         kfree(set->tags);
2315         set->tags = NULL;
2316         return -ENOMEM;
2317 }
2318 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2319
2320 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2321 {
2322         int i;
2323
2324         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
2325                 if (set->tags[i])
2326                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2327         }
2328
2329         kfree(set->tags);
2330         set->tags = NULL;
2331 }
2332 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2333
2334 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2335 {
2336         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2337         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2338         int i, ret;
2339
2340         if (!set || nr > set->queue_depth)
2341                 return -EINVAL;
2342
2343         ret = 0;
2344         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2345                 if (!hctx->tags)
2346                         continue;
2347                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2348                 if (ret)
2349                         break;
2350         }
2351
2352         if (!ret)
2353                 q->nr_requests = nr;
2354
2355         return ret;
2356 }
2357
2358 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
2359 {
2360         struct request_queue *q;
2361
2362         if (nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2363                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2364         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
2365                 return;
2366
2367         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2368                 blk_mq_freeze_queue(q);
2369
2370         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
2371         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2372                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2373
2374                 if (q->nr_hw_queues > 1)
2375                         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2376                 else
2377                         blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2378
2379                 blk_mq_queue_reinit(q, cpu_online_mask);
2380         }
2381
2382         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2383                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2384 }
2385 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
2386
2387 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2388 {
2389         mutex_lock(&all_q_mutex);
2390 }
2391
2392 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2393 {
2394         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2395 }
2396
2397 static int __init blk_mq_init(void)
2398 {
2399         blk_mq_cpu_init();
2400
2401         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2402
2403         return 0;
2404 }
2405 subsys_initcall(blk_mq_init);