block/blk-mq.c

   1 /*
   2  * Block multiqueue core code
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
   6  */
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10 #include <linux/bio.h>
  11 #include <linux/blkdev.h>
  12 #include <linux/kmemleak.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/workqueue.h>
  17 #include <linux/smp.h>
  18 #include <linux/llist.h>
  19 #include <linux/list_sort.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/cache.h>
  22 #include <linux/sched/sysctl.h>
  23 #include <linux/delay.h>
  24 #include <linux/crash_dump.h>
  25
  26 #include <trace/events/block.h>
  27
  28 #include <linux/blk-mq.h>
  29 #include "blk.h"
  30 #include "blk-mq.h"
  31 #include "blk-mq-tag.h"
  32
  33 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  34 static LIST_HEAD(all_q_list);
  35
  36 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  37
  38 /*
  39  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  40  */
  41 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  42 {
  43         unsigned int i;
  44
  45         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++)
  46                 if (hctx->ctx_map.map[i].word)
  47                         return true;
  48
  49         return false;
  50 }
  51
  52 static inline struct blk_align_bitmap *get_bm(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  53                                               struct blk_mq_ctx *ctx)
  54 {
  55         return &hctx->ctx_map.map[ctx->index_hw / hctx->ctx_map.bits_per_word];
  56 }
  57
  58 #define CTX_TO_BIT(hctx, ctx)   \
  59         ((ctx)->index_hw & ((hctx)->ctx_map.bits_per_word - 1))
  60
  61 /*
  62  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  63  */
  64 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  65                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  66 {
  67         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  68
  69         if (!test_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word))
  70                 set_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  71 }
  72
  73 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  74                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
  75 {
  76         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  77
  78         clear_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  79 }
  80
  81 void blk_mq_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
  82 {
  83         int freeze_depth;
  84
  85         freeze_depth = atomic_inc_return(&q->mq_freeze_depth);
  86         if (freeze_depth == 1) {
  87                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
  88                 blk_mq_run_hw_queues(q, false);
  89         }
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_start);
  92
  93 static void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
  94 {
  95         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 100  * the queue afterward.
 101  */
 102 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
 103 {
 104         /*
 105          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
 106          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
 107          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
 108          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
 109          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
 110          */
 111         blk_mq_freeze_queue_start(q);
 112         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
 113 }
 114
 115 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 116 {
 117         /*
 118          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
 119          * in the blk_mq_* namespace
 120          */
 121         blk_freeze_queue(q);
 122 }
 123 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
 124
 125 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         int freeze_depth;
 128
 129         freeze_depth = atomic_dec_return(&q->mq_freeze_depth);
 130         WARN_ON_ONCE(freeze_depth < 0);
 131         if (!freeze_depth) {
 132                 percpu_ref_reinit(&q->q_usage_counter);
 133                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 134         }
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
 137
 138 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
 139 {
 140         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 141         unsigned int i;
 142
 143         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 144                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 145                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
 146
 147         /*
 148          * If we are called because the queue has now been marked as
 149          * dying, we need to ensure that processes currently waiting on
 150          * the queue are notified as well.
 151          */
 152         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 153 }
 154
 155 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 156 {
 157         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 158 }
 159 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 160
 161 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 162                                struct request *rq, int op,
 163                                unsigned int op_flags)
 164 {
 165         if (blk_queue_io_stat(q))
 166                 op_flags |= REQ_IO_STAT;
 167
 168         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
 169         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
 170         rq->q = q;
 171         rq->mq_ctx = ctx;
 172         req_set_op_attrs(rq, op, op_flags);
 173         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
 174         rq->cpu = -1;
 175         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
 176         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 177         rq->rq_disk = NULL;
 178         rq->part = NULL;
 179         rq->start_time = jiffies;
 180 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 181         rq->rl = NULL;
 182         set_start_time_ns(rq);
 183         rq->io_start_time_ns = 0;
 184 #endif
 185         rq->nr_phys_segments = 0;
 186 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 187         rq->nr_integrity_segments = 0;
 188 #endif
 189         rq->special = NULL;
 190         /* tag was already set */
 191         rq->errors = 0;
 192
 193         rq->cmd = rq->__cmd;
 194
 195         rq->extra_len = 0;
 196         rq->sense_len = 0;
 197         rq->resid_len = 0;
 198         rq->sense = NULL;
 199
 200         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
 201         rq->timeout = 0;
 202
 203         rq->end_io = NULL;
 204         rq->end_io_data = NULL;
 205         rq->next_rq = NULL;
 206
 207         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(op, op_flags)]++;
 208 }
 209
 210 static struct request *
 211 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int op, int op_flags)
 212 {
 213         struct request *rq;
 214         unsigned int tag;
 215
 216         tag = blk_mq_get_tag(data);
 217         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
 218                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
 219
 220                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
 221                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
 222                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
 223                 }
 224
 225                 rq->tag = tag;
 226                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, op, op_flags);
 227                 return rq;
 228         }
 229
 230         return NULL;
 231 }
 232
 233 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
 234                 unsigned int flags)
 235 {
 236         struct blk_mq_ctx *ctx;
 237         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 238         struct request *rq;
 239         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 240         int ret;
 241
 242         ret = blk_queue_enter(q, flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT);
 243         if (ret)
 244                 return ERR_PTR(ret);
 245
 246         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 247         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 248         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 249
 250         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
 251         if (!rq && !(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)) {
 252                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 253                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 254
 255                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 256                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 257                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 258                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
 259                 ctx = alloc_data.ctx;
 260         }
 261         blk_mq_put_ctx(ctx);
 262         if (!rq) {
 263                 blk_queue_exit(q);
 264                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 265         }
 266
 267         rq->__data_len = 0;
 268         rq->__sector = (sector_t) -1;
 269         rq->bio = rq->biotail = NULL;
 270         return rq;
 271 }
 272 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 273
 274 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q, int rw,
 275                 unsigned int flags, unsigned int hctx_idx)
 276 {
 277         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 278         struct blk_mq_ctx *ctx;
 279         struct request *rq;
 280         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 281         int ret;
 282
 283         /*
 284          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
 285          * different hardware context.  No need to complicate the low level
 286          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
 287          * a specific queue.
 288          */
 289         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
 290                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 291
 292         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
 293                 return ERR_PTR(-EIO);
 294
 295         ret = blk_queue_enter(q, true);
 296         if (ret)
 297                 return ERR_PTR(ret);
 298
 299         hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
 300         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpumask_first(hctx->cpumask));
 301
 302         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 303         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw, 0);
 304         if (!rq) {
 305                 blk_queue_exit(q);
 306                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 307         }
 308
 309         return rq;
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
 312
 313 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 314                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 315 {
 316         const int tag = rq->tag;
 317         struct request_queue *q = rq->q;
 318
 319         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 320                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 321         rq->cmd_flags = 0;
 322
 323         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 324         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 325         blk_queue_exit(q);
 326 }
 327
 328 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 329 {
 330         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 331
 332         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 333         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 334
 335 }
 336 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 337
 338 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 339 {
 340         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 341         struct request_queue *q = rq->q;
 342
 343         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 344         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 345 }
 346 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 347
 348 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 349 {
 350         blk_account_io_done(rq);
 351
 352         if (rq->end_io) {
 353                 rq->end_io(rq, error);
 354         } else {
 355                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 356                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 357                 blk_mq_free_request(rq);
 358         }
 359 }
 360 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 361
 362 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 363 {
 364         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 365                 BUG();
 366         __blk_mq_end_request(rq, error);
 367 }
 368 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 369
 370 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 371 {
 372         struct request *rq = data;
 373
 374         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 375 }
 376
 377 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 378 {
 379         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 380         bool shared = false;
 381         int cpu;
 382
 383         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 384                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 385                 return;
 386         }
 387
 388         cpu = get_cpu();
 389         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 390                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 391
 392         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 393                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 394                 rq->csd.info = rq;
 395                 rq->csd.flags = 0;
 396                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 397         } else {
 398                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 399         }
 400         put_cpu();
 401 }
 402
 403 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 404 {
 405         struct request_queue *q = rq->q;
 406
 407         if (!q->softirq_done_fn)
 408                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 409         else
 410                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 411 }
 412
 413 /**
 414  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 415  * @rq:         the request being processed
 416  *
 417  * Description:
 418  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 419  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 420  **/
 421 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 422 {
 423         struct request_queue *q = rq->q;
 424
 425         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 426                 return;
 427         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 428                 rq->errors = error;
 429                 __blk_mq_complete_request(rq);
 430         }
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 433
 434 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 435 {
 436         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 437 }
 438 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 439
 440 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 441 {
 442         struct request_queue *q = rq->q;
 443
 444         trace_block_rq_issue(q, rq);
 445
 446         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 447         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 448                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 449
 450         blk_add_timer(rq);
 451
 452         /*
 453          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 454          * flag and clear the completed flag.
 455          */
 456         smp_mb__before_atomic();
 457
 458         /*
 459          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 460          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 461          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 462          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 463          */
 464         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 465                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 466         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 467                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 468
 469         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 470                 /*
 471                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 472                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 473                  * fewer than the device can handle.
 474                  */
 475                 rq->nr_phys_segments++;
 476         }
 477 }
 478 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 479
 480 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 481 {
 482         struct request_queue *q = rq->q;
 483
 484         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 485
 486         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 487                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 488                         rq->nr_phys_segments--;
 489         }
 490 }
 491
 492 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 493 {
 494         __blk_mq_requeue_request(rq);
 495
 496         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 497         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 498 }
 499 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 500
 501 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 502 {
 503         struct request_queue *q =
 504                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 505         LIST_HEAD(rq_list);
 506         struct request *rq, *next;
 507         unsigned long flags;
 508
 509         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 510         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 511         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 512
 513         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 514                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 515                         continue;
 516
 517                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 518                 list_del_init(&rq->queuelist);
 519                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 520         }
 521
 522         while (!list_empty(&rq_list)) {
 523                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 524                 list_del_init(&rq->queuelist);
 525                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 526         }
 527
 528         /*
 529          * Use the start variant of queue running here, so that running
 530          * the requeue work will kick stopped queues.
 531          */
 532         blk_mq_start_hw_queues(q);
 533 }
 534
 535 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 536 {
 537         struct request_queue *q = rq->q;
 538         unsigned long flags;
 539
 540         /*
 541          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 542          * request head insertation from the workqueue.
 543          */
 544         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 545
 546         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 547         if (at_head) {
 548                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 549                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 550         } else {
 551                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 552         }
 553         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 554 }
 555 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 556
 557 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 558 {
 559         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 560 }
 561 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 562
 563 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 564 {
 565         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 566 }
 567 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 568
 569 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 570 {
 571         unsigned long flags;
 572         LIST_HEAD(rq_list);
 573
 574         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 575         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 576         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 577
 578         while (!list_empty(&rq_list)) {
 579                 struct request *rq;
 580
 581                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 582                 list_del_init(&rq->queuelist);
 583                 rq->errors = -EIO;
 584                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 585         }
 586 }
 587 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 588
 589 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 590 {
 591         if (tag < tags->nr_tags)
 592                 return tags->rqs[tag];
 593
 594         return NULL;
 595 }
 596 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 597
 598 struct blk_mq_timeout_data {
 599         unsigned long next;
 600         unsigned int next_set;
 601 };
 602
 603 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 604 {
 605         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 606         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 607
 608         /*
 609          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 610          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 611          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 612          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 613          * the request is active. But if we race with completion, then
 614          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 615          * a timeout event with a request that isn't active.
 616          */
 617         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 618                 return;
 619
 620         if (ops->timeout)
 621                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 622
 623         switch (ret) {
 624         case BLK_EH_HANDLED:
 625                 __blk_mq_complete_request(req);
 626                 break;
 627         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 628                 blk_add_timer(req);
 629                 blk_clear_rq_complete(req);
 630                 break;
 631         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 632                 break;
 633         default:
 634                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 635                 break;
 636         }
 637 }
 638
 639 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 640                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 641 {
 642         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 643
 644         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 645                 /*
 646                  * If a request wasn't started before the queue was
 647                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 648                  */
 649                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q))) {
 650                         rq->errors = -EIO;
 651                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 652                 }
 653                 return;
 654         }
 655
 656         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 657                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 658                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 659         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 660                 data->next = rq->deadline;
 661                 data->next_set = 1;
 662         }
 663 }
 664
 665 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
 666 {
 667         struct request_queue *q =
 668                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
 669         struct blk_mq_timeout_data data = {
 670                 .next           = 0,
 671                 .next_set       = 0,
 672         };
 673         int i;
 674
 675         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
 676          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
 677          * completion, since the timeout code would not be able to
 678          * acquire the queue reference here.
 679          *
 680          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
 681          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
 682          * obtain a reference even in the short window between the queue
 683          * starting to freeze, by dropping the first reference in
 684          * blk_mq_freeze_queue_start, and the moment the last request is
 685          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
 686          * zero.
 687          */
 688         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
 689                 return;
 690
 691         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 692
 693         if (data.next_set) {
 694                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 695                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 696         } else {
 697                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 698
 699                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 700                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 701                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 702                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 703                 }
 704         }
 705         blk_queue_exit(q);
 706 }
 707
 708 /*
 709  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 710  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 711  * too much time checking for merges.
 712  */
 713 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 714                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 715 {
 716         struct request *rq;
 717         int checked = 8;
 718
 719         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 720                 int el_ret;
 721
 722                 if (!checked--)
 723                         break;
 724
 725                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 726                         continue;
 727
 728                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 729                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 730                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 731                                 ctx->rq_merged++;
 732                                 return true;
 733                         }
 734                         break;
 735                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 736                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 737                                 ctx->rq_merged++;
 738                                 return true;
 739                         }
 740                         break;
 741                 }
 742         }
 743
 744         return false;
 745 }
 746
 747 /*
 748  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 749  * to the for-dispatch
 750  */
 751 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 752 {
 753         struct blk_mq_ctx *ctx;
 754         int i;
 755
 756         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 757                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 758                 unsigned int off, bit;
 759
 760                 if (!bm->word)
 761                         continue;
 762
 763                 bit = 0;
 764                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 765                 do {
 766                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 767                         if (bit >= bm->depth)
 768                                 break;
 769
 770                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 771                         clear_bit(bit, &bm->word);
 772                         spin_lock(&ctx->lock);
 773                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 774                         spin_unlock(&ctx->lock);
 775
 776                         bit++;
 777                 } while (1);
 778         }
 779 }
 780
 781 /*
 782  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 783  * Note that this function currently has various problems around ordering
 784  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 785  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 786  */
 787 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 788 {
 789         struct request_queue *q = hctx->queue;
 790         struct request *rq;
 791         LIST_HEAD(rq_list);
 792         LIST_HEAD(driver_list);
 793         struct list_head *dptr;
 794         int queued;
 795
 796         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 797
 798         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 799                 return;
 800
 801         hctx->run++;
 802
 803         /*
 804          * Touch any software queue that has pending entries.
 805          */
 806         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 807
 808         /*
 809          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 810          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 811          */
 812         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 813                 spin_lock(&hctx->lock);
 814                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 815                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 816                 spin_unlock(&hctx->lock);
 817         }
 818
 819         /*
 820          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 821          * immediately, even if we have more pending.
 822          */
 823         dptr = NULL;
 824
 825         /*
 826          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 827          */
 828         queued = 0;
 829         while (!list_empty(&rq_list)) {
 830                 struct blk_mq_queue_data bd;
 831                 int ret;
 832
 833                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 834                 list_del_init(&rq->queuelist);
 835
 836                 bd.rq = rq;
 837                 bd.list = dptr;
 838                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 839
 840                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 841                 switch (ret) {
 842                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 843                         queued++;
 844                         break;
 845                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 846                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 847                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 848                         break;
 849                 default:
 850                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 851                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 852                         rq->errors = -EIO;
 853                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 854                         break;
 855                 }
 856
 857                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 858                         break;
 859
 860                 /*
 861                  * We've done the first request. If we have more than 1
 862                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 863                  */
 864                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 865                         dptr = &driver_list;
 866         }
 867
 868         if (!queued)
 869                 hctx->dispatched[0]++;
 870         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 871                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 872
 873         /*
 874          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 875          * that is where we will continue on next queue run.
 876          */
 877         if (!list_empty(&rq_list)) {
 878                 spin_lock(&hctx->lock);
 879                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 880                 spin_unlock(&hctx->lock);
 881                 /*
 882                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 883                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 884                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 885                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 886                  * the requests in rq_list might get lost.
 887                  *
 888                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 889                  **/
 890                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 891         }
 892 }
 893
 894 /*
 895  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 896  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 897  * For now we just round-robin here, switching for every
 898  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 899  */
 900 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 901 {
 902         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 903                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 904
 905         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 906                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 907
 908                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 909                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 910                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 911
 912                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 913                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 914
 915                 return cpu;
 916         }
 917
 918         return hctx->next_cpu;
 919 }
 920
 921 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 922 {
 923         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 924             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 925                 return;
 926
 927         if (!async) {
 928                 int cpu = get_cpu();
 929                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 930                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 931                         put_cpu();
 932                         return;
 933                 }
 934
 935                 put_cpu();
 936         }
 937
 938         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 939                         &hctx->run_work, 0);
 940 }
 941
 942 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 943 {
 944         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 945         int i;
 946
 947         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 948                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 949                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 950                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 951                         continue;
 952
 953                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 954         }
 955 }
 956 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 957
 958 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 959 {
 960         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 961         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 962         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 963 }
 964 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 965
 966 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 967 {
 968         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 969         int i;
 970
 971         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 972                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 973 }
 974 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 975
 976 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 977 {
 978         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 979
 980         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 981 }
 982 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 983
 984 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 985 {
 986         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 987         int i;
 988
 989         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 990                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 991 }
 992 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 993
 994 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 995 {
 996         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 997         int i;
 998
 999         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1000                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1001                         continue;
1002
1003                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1004                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1005         }
1006 }
1007 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1008
1009 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1010 {
1011         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1012
1013         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1014
1015         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1016 }
1017
1018 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
1019 {
1020         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1021
1022         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
1023
1024         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1025                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1026 }
1027
1028 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1029 {
1030         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
1031                 return;
1032
1033         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
1034                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
1037
1038 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1039                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
1040                                             struct request *rq,
1041                                             bool at_head)
1042 {
1043         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1044
1045         if (at_head)
1046                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1047         else
1048                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1049 }
1050
1051 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1052                                     struct request *rq, bool at_head)
1053 {
1054         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1055
1056         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
1057         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1058 }
1059
1060 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1061                 bool async)
1062 {
1063         struct request_queue *q = rq->q;
1064         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1065         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1066
1067         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1068         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1069                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
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         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1081 }
1082
1083 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1084                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1085                                      struct list_head *list,
1086                                      int depth,
1087                                      bool from_schedule)
1088
1089 {
1090         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1091         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1092
1093         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1094
1095         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1096
1097         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1098                 ctx = current_ctx;
1099         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1100
1101         /*
1102          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1103          * offline now
1104          */
1105         spin_lock(&ctx->lock);
1106         while (!list_empty(list)) {
1107                 struct request *rq;
1108
1109                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1110                 list_del_init(&rq->queuelist);
1111                 rq->mq_ctx = ctx;
1112                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1113         }
1114         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1115         spin_unlock(&ctx->lock);
1116
1117         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1118         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1119 }
1120
1121 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1122 {
1123         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1124         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1125
1126         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1127                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1128                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1129 }
1130
1131 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1132 {
1133         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1134         struct request_queue *this_q;
1135         struct request *rq;
1136         LIST_HEAD(list);
1137         LIST_HEAD(ctx_list);
1138         unsigned int depth;
1139
1140         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1141
1142         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1143
1144         this_q = NULL;
1145         this_ctx = NULL;
1146         depth = 0;
1147
1148         while (!list_empty(&list)) {
1149                 rq = list_entry_rq(list.next);
1150                 list_del_init(&rq->queuelist);
1151                 BUG_ON(!rq->q);
1152                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1153                         if (this_ctx) {
1154                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1155                                                         &ctx_list, depth,
1156                                                         from_schedule);
1157                         }
1158
1159                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1160                         this_q = rq->q;
1161                         depth = 0;
1162                 }
1163
1164                 depth++;
1165                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1166         }
1167
1168         /*
1169          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1170          * on 'ctx_list'. Do those.
1171          */
1172         if (this_ctx) {
1173                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1174                                        from_schedule);
1175         }
1176 }
1177
1178 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1179 {
1180         init_request_from_bio(rq, bio);
1181
1182         blk_account_io_start(rq, 1);
1183 }
1184
1185 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1186 {
1187         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1188                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1189 }
1190
1191 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1192                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1193                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1194 {
1195         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1196                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1197                 spin_lock(&ctx->lock);
1198 insert_rq:
1199                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1200                 spin_unlock(&ctx->lock);
1201                 return false;
1202         } else {
1203                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1204
1205                 spin_lock(&ctx->lock);
1206                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1207                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1208                         goto insert_rq;
1209                 }
1210
1211                 spin_unlock(&ctx->lock);
1212                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1213                 return true;
1214         }
1215 }
1216
1217 struct blk_map_ctx {
1218         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1219         struct blk_mq_ctx *ctx;
1220 };
1221
1222 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1223                                           struct bio *bio,
1224                                           struct blk_map_ctx *data)
1225 {
1226         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1227         struct blk_mq_ctx *ctx;
1228         struct request *rq;
1229         int op = bio_data_dir(bio);
1230         int op_flags = 0;
1231         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1232
1233         blk_queue_enter_live(q);
1234         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1235         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1236
1237         if (rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf))
1238                 op_flags |= REQ_SYNC;
1239
1240         trace_block_getrq(q, bio, op);
1241         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1242         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1243         if (unlikely(!rq)) {
1244                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1245                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1246                 trace_block_sleeprq(q, bio, op);
1247
1248                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1249                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1250                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1251                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1252                 ctx = alloc_data.ctx;
1253                 hctx = alloc_data.hctx;
1254         }
1255
1256         hctx->queued++;
1257         data->hctx = hctx;
1258         data->ctx = ctx;
1259         return rq;
1260 }
1261
1262 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1263 {
1264         int ret;
1265         struct request_queue *q = rq->q;
1266         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1267                         rq->mq_ctx->cpu);
1268         struct blk_mq_queue_data bd = {
1269                 .rq = rq,
1270                 .list = NULL,
1271                 .last = 1
1272         };
1273         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1274
1275         /*
1276          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1277          * error (busy), just add it to our list as we previously
1278          * would have done
1279          */
1280         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1281         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1282                 *cookie = new_cookie;
1283                 return 0;
1284         }
1285
1286         __blk_mq_requeue_request(rq);
1287
1288         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1289                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1290                 rq->errors = -EIO;
1291                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1292                 return 0;
1293         }
1294
1295         return -1;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1300  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1301  * hardware for SYNC IO.
1302  */
1303 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1304 {
1305         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf);
1306         const int is_flush_fua = bio->bi_opf & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1307         struct blk_map_ctx data;
1308         struct request *rq;
1309         unsigned int request_count = 0;
1310         struct blk_plug *plug;
1311         struct request *same_queue_rq = NULL;
1312         blk_qc_t cookie;
1313
1314         blk_queue_bounce(q, &bio);
1315
1316         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1317                 bio_io_error(bio);
1318                 return BLK_QC_T_NONE;
1319         }
1320
1321         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1322
1323         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1324             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, &same_queue_rq))
1325                 return BLK_QC_T_NONE;
1326
1327         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1328         if (unlikely(!rq))
1329                 return BLK_QC_T_NONE;
1330
1331         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1332
1333         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1334                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1335                 blk_insert_flush(rq);
1336                 goto run_queue;
1337         }
1338
1339         plug = current->plug;
1340         /*
1341          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1342          * queue it up like normal since we can potentially save some
1343          * CPU this way.
1344          */
1345         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1346             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1347                 struct request *old_rq = NULL;
1348
1349                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1350
1351                 /*
1352                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1353                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1354                  * issued. So the plug list will have one request at most
1355                  */
1356                 if (plug) {
1357                         /*
1358                          * The plug list might get flushed before this. If that
1359                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1360                          * empty
1361                          */
1362                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1363                                 old_rq = same_queue_rq;
1364                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1365                         }
1366                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1367                 } else /* is_sync */
1368                         old_rq = rq;
1369                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1370                 if (!old_rq)
1371                         goto done;
1372                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1373                         goto done;
1374                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1375                 goto done;
1376         }
1377
1378         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1379                 /*
1380                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1381                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1382                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1383                  * dispatching.
1384                  */
1385 run_queue:
1386                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1387         }
1388         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1389 done:
1390         return cookie;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1395  * plug for merging and IO deferral.
1396  */
1397 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1398 {
1399         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_opf);
1400         const int is_flush_fua = bio->bi_opf & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1401         struct blk_plug *plug;
1402         unsigned int request_count = 0;
1403         struct blk_map_ctx data;
1404         struct request *rq;
1405         blk_qc_t cookie;
1406
1407         blk_queue_bounce(q, &bio);
1408
1409         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1410                 bio_io_error(bio);
1411                 return BLK_QC_T_NONE;
1412         }
1413
1414         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1415
1416         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1417                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1418                         return BLK_QC_T_NONE;
1419         } else
1420                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1421
1422         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1423         if (unlikely(!rq))
1424                 return BLK_QC_T_NONE;
1425
1426         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1427
1428         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1429                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1430                 blk_insert_flush(rq);
1431                 goto run_queue;
1432         }
1433
1434         /*
1435          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1436          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1437          * either done or scheduled away.
1438          */
1439         plug = current->plug;
1440         if (plug) {
1441                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1442                 if (!request_count)
1443                         trace_block_plug(q);
1444
1445                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1446
1447                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1448                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1449                         trace_block_plug(q);
1450                 }
1451
1452                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1453                 return cookie;
1454         }
1455
1456         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1457                 /*
1458                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1459                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1460                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1461                  * dispatching.
1462                  */
1463 run_queue:
1464                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1465         }
1466
1467         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1468         return cookie;
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1473  */
1474 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1475 {
1476         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1477 }
1478 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1479
1480 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1481                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1482 {
1483         struct page *page;
1484
1485         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1486                 int i;
1487
1488                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1489                         if (!tags->rqs[i])
1490                                 continue;
1491                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1492                                                 hctx_idx, i);
1493                         tags->rqs[i] = NULL;
1494                 }
1495         }
1496
1497         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1498                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1499                 list_del_init(&page->lru);
1500                 /*
1501                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1502                  * blk_mq_init_rq_map().
1503                  */
1504                 kmemleak_free(page_address(page));
1505                 __free_pages(page, page->private);
1506         }
1507
1508         kfree(tags->rqs);
1509
1510         blk_mq_free_tags(tags);
1511 }
1512
1513 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1514 {
1515         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1516 }
1517
1518 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1519                 unsigned int hctx_idx)
1520 {
1521         struct blk_mq_tags *tags;
1522         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1523         size_t rq_size, left;
1524
1525         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1526                                 set->numa_node,
1527                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1528         if (!tags)
1529                 return NULL;
1530
1531         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1532
1533         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1534                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1535                                  set->numa_node);
1536         if (!tags->rqs) {
1537                 blk_mq_free_tags(tags);
1538                 return NULL;
1539         }
1540
1541         /*
1542          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1543          * to the cacheline size
1544          */
1545         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1546                                 cache_line_size());
1547         left = rq_size * set->queue_depth;
1548
1549         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1550                 int this_order = max_order;
1551                 struct page *page;
1552                 int to_do;
1553                 void *p;
1554
1555                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
1556                         this_order--;
1557
1558                 do {
1559                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1560                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1561                                 this_order);
1562                         if (page)
1563                                 break;
1564                         if (!this_order--)
1565                                 break;
1566                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1567                                 break;
1568                 } while (1);
1569
1570                 if (!page)
1571                         goto fail;
1572
1573                 page->private = this_order;
1574                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1575
1576                 p = page_address(page);
1577                 /*
1578                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1579                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1580                  */
1581                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1582                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1583                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1584                 left -= to_do * rq_size;
1585                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1586                         tags->rqs[i] = p;
1587                         if (set->ops->init_request) {
1588                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1589                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1590                                                 set->numa_node)) {
1591                                         tags->rqs[i] = NULL;
1592                                         goto fail;
1593                                 }
1594                         }
1595
1596                         p += rq_size;
1597                         i++;
1598                 }
1599         }
1600         return tags;
1601
1602 fail:
1603         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1604         return NULL;
1605 }
1606
1607 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1608 {
1609         kfree(bitmap->map);
1610 }
1611
1612 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1613 {
1614         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1615
1616         bitmap->bits_per_word = bpw;
1617
1618         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1619         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1620                                         GFP_KERNEL, node);
1621         if (!bitmap->map)
1622                 return -ENOMEM;
1623
1624         total = nr_cpu_ids;
1625         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1626                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1627                 total -= bitmap->map[i].depth;
1628         }
1629
1630         return 0;
1631 }
1632
1633 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1634 {
1635         struct request_queue *q = hctx->queue;
1636         struct blk_mq_ctx *ctx;
1637         LIST_HEAD(tmp);
1638
1639         /*
1640          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1641          */
1642         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1643
1644         spin_lock(&ctx->lock);
1645         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1646                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1647                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1648         }
1649         spin_unlock(&ctx->lock);
1650
1651         if (list_empty(&tmp))
1652                 return NOTIFY_OK;
1653
1654         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1655         spin_lock(&ctx->lock);
1656
1657         while (!list_empty(&tmp)) {
1658                 struct request *rq;
1659
1660                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1661                 rq->mq_ctx = ctx;
1662                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1663         }
1664
1665         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1666         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1667
1668         spin_unlock(&ctx->lock);
1669
1670         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1671         blk_mq_put_ctx(ctx);
1672         return NOTIFY_OK;
1673 }
1674
1675 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1676                               unsigned int cpu)
1677 {
1678         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1679
1680         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1681                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1682
1683         /*
1684          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1685          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1686          */
1687
1688         return NOTIFY_OK;
1689 }
1690
1691 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1692 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1693                 struct blk_mq_tag_set *set,
1694                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1695 {
1696         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1697
1698         blk_mq_tag_idle(hctx);
1699
1700         if (set->ops->exit_request)
1701                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1702                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1703                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1704
1705         if (set->ops->exit_hctx)
1706                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1707
1708         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1709         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1710         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1711 }
1712
1713 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1714                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1715 {
1716         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1717         unsigned int i;
1718
1719         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1720                 if (i == nr_queue)
1721                         break;
1722                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1723         }
1724 }
1725
1726 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1727                 struct blk_mq_tag_set *set)
1728 {
1729         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1730         unsigned int i;
1731
1732         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1733                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1734 }
1735
1736 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1737                 struct blk_mq_tag_set *set,
1738                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1739 {
1740         int node;
1741         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1742
1743         node = hctx->numa_node;
1744         if (node == NUMA_NO_NODE)
1745                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1746
1747         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1748         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1749         spin_lock_init(&hctx->lock);
1750         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1751         hctx->queue = q;
1752         hctx->queue_num = hctx_idx;
1753         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1754
1755         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1756                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1757         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1758
1759         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1760
1761         /*
1762          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1763          * runtime
1764          */
1765         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1766                                         GFP_KERNEL, node);
1767         if (!hctx->ctxs)
1768                 goto unregister_cpu_notifier;
1769
1770         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1771                 goto free_ctxs;
1772
1773         hctx->nr_ctx = 0;
1774
1775         if (set->ops->init_hctx &&
1776             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1777                 goto free_bitmap;
1778
1779         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1780         if (!hctx->fq)
1781                 goto exit_hctx;
1782
1783         if (set->ops->init_request &&
1784             set->ops->init_request(set->driver_data,
1785                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1786                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1787                 goto free_fq;
1788
1789         return 0;
1790
1791  free_fq:
1792         kfree(hctx->fq);
1793  exit_hctx:
1794         if (set->ops->exit_hctx)
1795                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1796  free_bitmap:
1797         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1798  free_ctxs:
1799         kfree(hctx->ctxs);
1800  unregister_cpu_notifier:
1801         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1802
1803         return -1;
1804 }
1805
1806 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1807                                    unsigned int nr_hw_queues)
1808 {
1809         unsigned int i;
1810
1811         for_each_possible_cpu(i) {
1812                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1813                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1814
1815                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1816                 __ctx->cpu = i;
1817                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1818                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1819                 __ctx->queue = q;
1820
1821                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1822                 if (!cpu_online(i))
1823                         continue;
1824
1825                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1826
1827                 /*
1828                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1829                  * not, we remain on the home node of the device
1830                  */
1831                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1832                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1833         }
1834 }
1835
1836 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1837                                const struct cpumask *online_mask)
1838 {
1839         unsigned int i;
1840         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1841         struct blk_mq_ctx *ctx;
1842         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1843
1844         /*
1845          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1846          */
1847         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1848
1849         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1850                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1851                 hctx->nr_ctx = 0;
1852         }
1853
1854         /*
1855          * Map software to hardware queues
1856          */
1857         for_each_possible_cpu(i) {
1858                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1859                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1860                         continue;
1861
1862                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1863                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1864
1865                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1866                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1867                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1868         }
1869
1870         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1871
1872         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1873                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1874
1875                 /*
1876                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1877                  * disable it and free the request entries.
1878                  */
1879                 if (!hctx->nr_ctx) {
1880                         if (set->tags[i]) {
1881                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1882                                 set->tags[i] = NULL;
1883                         }
1884                         hctx->tags = NULL;
1885                         continue;
1886                 }
1887
1888                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1889                 if (!set->tags[i])
1890                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1891                 hctx->tags = set->tags[i];
1892                 WARN_ON(!hctx->tags);
1893
1894                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1895                 /*
1896                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1897                  * This is more accurate and more efficient than looping
1898                  * over all possibly mapped software queues.
1899                  */
1900                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1901
1902                 /*
1903                  * Initialize batch roundrobin counts
1904                  */
1905                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1906                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1907         }
1908 }
1909
1910 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1911 {
1912         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1913         int i;
1914
1915         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1916                 if (shared)
1917                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1918                 else
1919                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1920         }
1921 }
1922
1923 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1924 {
1925         struct request_queue *q;
1926
1927         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1928                 blk_mq_freeze_queue(q);
1929                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1930                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1931         }
1932 }
1933
1934 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1935 {
1936         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1937
1938         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1939         list_del_init(&q->tag_set_list);
1940         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1941                 /* just transitioned to unshared */
1942                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1943                 /* update existing queue */
1944                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1945         }
1946         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1947 }
1948
1949 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1950                                      struct request_queue *q)
1951 {
1952         q->tag_set = set;
1953
1954         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1955
1956         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1957         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1958                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1959                 /* update existing queue */
1960                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1961         }
1962         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1963                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1964         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1965
1966         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1967 }
1968
1969 /*
1970  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1971  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1972  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1973  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1974  */
1975 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1976 {
1977         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1978         unsigned int i;
1979
1980         /* hctx kobj stays in hctx */
1981         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1982                 if (!hctx)
1983                         continue;
1984                 kfree(hctx->ctxs);
1985                 kfree(hctx);
1986         }
1987
1988         kfree(q->mq_map);
1989         q->mq_map = NULL;
1990
1991         kfree(q->queue_hw_ctx);
1992
1993         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1994         free_percpu(q->queue_ctx);
1995 }
1996
1997 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1998 {
1999         struct request_queue *uninit_q, *q;
2000
2001         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
2002         if (!uninit_q)
2003                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2004
2005         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
2006         if (IS_ERR(q))
2007                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2008
2009         return q;
2010 }
2011 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2012
2013 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2014                                                 struct request_queue *q)
2015 {
2016         int i, j;
2017         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2018
2019         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2020         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2021                 int node;
2022
2023                 if (hctxs[i])
2024                         continue;
2025
2026                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(q->mq_map, i);
2027                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2028                                         GFP_KERNEL, node);
2029                 if (!hctxs[i])
2030                         break;
2031
2032                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2033                                                 node)) {
2034                         kfree(hctxs[i]);
2035                         hctxs[i] = NULL;
2036                         break;
2037                 }
2038
2039                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2040                 hctxs[i]->numa_node = node;
2041                 hctxs[i]->queue_num = i;
2042
2043                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctxs[i], i)) {
2044                         free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2045                         kfree(hctxs[i]);
2046                         hctxs[i] = NULL;
2047                         break;
2048                 }
2049                 blk_mq_hctx_kobj_init(hctxs[i]);
2050         }
2051         for (j = i; j < q->nr_hw_queues; j++) {
2052                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2053
2054                 if (hctx) {
2055                         if (hctx->tags) {
2056                                 blk_mq_free_rq_map(set, hctx->tags, j);
2057                                 set->tags[j] = NULL;
2058                         }
2059                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2060                         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2061                         kobject_put(&hctx->kobj);
2062                         kfree(hctx->ctxs);
2063                         kfree(hctx);
2064                         hctxs[j] = NULL;
2065
2066                 }
2067         }
2068         q->nr_hw_queues = i;
2069         blk_mq_sysfs_register(q);
2070 }
2071
2072 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2073                                                   struct request_queue *q)
2074 {
2075         /* mark the queue as mq asap */
2076         q->mq_ops = set->ops;
2077
2078         q->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2079         if (!q->queue_ctx)
2080                 goto err_exit;
2081
2082         q->queue_hw_ctx = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(*(q->queue_hw_ctx)),
2083                                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
2084         if (!q->queue_hw_ctx)
2085                 goto err_percpu;
2086
2087         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
2088         if (!q->mq_map)
2089                 goto err_map;
2090
2091         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2092         if (!q->nr_hw_queues)
2093                 goto err_hctxs;
2094
2095         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2096         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2097
2098         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2099
2100         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2101
2102         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2103                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2104
2105         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2106
2107         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2108         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2109         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2110
2111         if (q->nr_hw_queues > 1)
2112                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2113         else
2114                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2115
2116         /*
2117          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2118          */
2119         q->nr_requests = set->queue_depth;
2120
2121         if (set->ops->complete)
2122                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2123
2124         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2125
2126         get_online_cpus();
2127         mutex_lock(&all_q_mutex);
2128
2129         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2130         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2131         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2132
2133         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2134         put_online_cpus();
2135
2136         return q;
2137
2138 err_hctxs:
2139         kfree(q->mq_map);
2140 err_map:
2141         kfree(q->queue_hw_ctx);
2142 err_percpu:
2143         free_percpu(q->queue_ctx);
2144 err_exit:
2145         q->mq_ops = NULL;
2146         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2147 }
2148 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2149
2150 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2151 {
2152         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2153
2154         mutex_lock(&all_q_mutex);
2155         list_del_init(&q->all_q_node);
2156         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2157
2158         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2159
2160         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2161         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2162 }
2163
2164 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2165 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2166                                 const struct cpumask *online_mask)
2167 {
2168         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2169
2170         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2171
2172         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2173
2174         /*
2175          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2176          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2177          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2178          */
2179
2180         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2181
2182         blk_mq_sysfs_register(q);
2183 }
2184
2185 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2186                                       unsigned long action, void *hcpu)
2187 {
2188         struct request_queue *q;
2189         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2190         /*
2191          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2192          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2193          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2194          */
2195         static struct cpumask online_new;
2196
2197         /*
2198          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2199          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2200          * never be dispatched.
2201          *
2202          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2203          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2204          *
2205          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2206          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2207          * still zero.
2208          *
2209          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2210          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2211          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2212          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2213          */
2214         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2215         case CPU_DEAD:
2216         case CPU_UP_CANCELED:
2217                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2218                 break;
2219         case CPU_UP_PREPARE:
2220                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2221                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2222                 break;
2223         default:
2224                 return NOTIFY_OK;
2225         }
2226
2227         mutex_lock(&all_q_mutex);
2228
2229         /*
2230          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2231          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2232          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2233          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2234          * take place in parallel.
2235          */
2236         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2237                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2238         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2239                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2240
2241                 /*
2242                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2243                  * reinitialization
2244                  */
2245                 del_timer_sync(&q->timeout);
2246         }
2247
2248         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2249                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2250
2251         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2252                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2253
2254         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2255         return NOTIFY_OK;
2256 }
2257
2258 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2259 {
2260         int i;
2261
2262         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2263                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2264                 if (!set->tags[i])
2265                         goto out_unwind;
2266         }
2267
2268         return 0;
2269
2270 out_unwind:
2271         while (--i >= 0)
2272                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2273
2274         return -ENOMEM;
2275 }
2276
2277 /*
2278  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2279  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2280  * will be updated to reflect the allocated depth.
2281  */
2282 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2283 {
2284         unsigned int depth;
2285         int err;
2286
2287         depth = set->queue_depth;
2288         do {
2289                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2290                 if (!err)
2291                         break;
2292
2293                 set->queue_depth >>= 1;
2294                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2295                         err = -ENOMEM;
2296                         break;
2297                 }
2298         } while (set->queue_depth);
2299
2300         if (!set->queue_depth || err) {
2301                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2302                 return -ENOMEM;
2303         }
2304
2305         if (depth != set->queue_depth)
2306                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2307                                                 depth, set->queue_depth);
2308
2309         return 0;
2310 }
2311
2312 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2313 {
2314         return tags->cpumask;
2315 }
2316 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2317
2318 /*
2319  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2320  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2321  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2322  * value will be stored in set->queue_depth.
2323  */
2324 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2325 {
2326         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2327
2328         if (!set->nr_hw_queues)
2329                 return -EINVAL;
2330         if (!set->queue_depth)
2331                 return -EINVAL;
2332         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2333                 return -EINVAL;
2334
2335         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2336                 return -EINVAL;
2337
2338         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2339                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2340                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2341                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2342         }
2343
2344         /*
2345          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2346          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2347          * 64 tags to prevent using too much memory.
2348          */
2349         if (is_kdump_kernel()) {
2350                 set->nr_hw_queues = 1;
2351                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2352         }
2353         /*
2354          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2355          */
2356         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2357                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2358
2359         set->tags = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(struct blk_mq_tags *),
2360                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2361         if (!set->tags)
2362                 return -ENOMEM;
2363
2364         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2365                 goto enomem;
2366
2367         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2368         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2369
2370         return 0;
2371 enomem:
2372         kfree(set->tags);
2373         set->tags = NULL;
2374         return -ENOMEM;
2375 }
2376 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2377
2378 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2379 {
2380         int i;
2381
2382         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
2383                 if (set->tags[i])
2384                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2385         }
2386
2387         kfree(set->tags);
2388         set->tags = NULL;
2389 }
2390 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2391
2392 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2393 {
2394         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2395         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2396         int i, ret;
2397
2398         if (!set || nr > set->queue_depth)
2399                 return -EINVAL;
2400
2401         ret = 0;
2402         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2403                 if (!hctx->tags)
2404                         continue;
2405                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2406                 if (ret)
2407                         break;
2408         }
2409
2410         if (!ret)
2411                 q->nr_requests = nr;
2412
2413         return ret;
2414 }
2415
2416 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
2417 {
2418         struct request_queue *q;
2419
2420         if (nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2421                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2422         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
2423                 return;
2424
2425         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2426                 blk_mq_freeze_queue(q);
2427
2428         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
2429         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2430                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2431
2432                 if (q->nr_hw_queues > 1)
2433                         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2434                 else
2435                         blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2436
2437                 blk_mq_queue_reinit(q, cpu_online_mask);
2438         }
2439
2440         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2441                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2442 }
2443 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
2444
2445 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2446 {
2447         mutex_lock(&all_q_mutex);
2448 }
2449
2450 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2451 {
2452         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2453 }
2454
2455 static int __init blk_mq_init(void)
2456 {
2457         blk_mq_cpu_init();
2458
2459         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2460
2461         return 0;
2462 }
2463 subsys_initcall(blk_mq_init);