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