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         if (blk_queue_enter(q, true))
 676                 return;
 677
 678         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 679
 680         if (data.next_set) {
 681                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 682                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 683         } else {
 684                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 685
 686                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 687                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 688                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 689                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 690                 }
 691         }
 692         blk_queue_exit(q);
 693 }
 694
 695 /*
 696  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 697  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 698  * too much time checking for merges.
 699  */
 700 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 701                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 702 {
 703         struct request *rq;
 704         int checked = 8;
 705
 706         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 707                 int el_ret;
 708
 709                 if (!checked--)
 710                         break;
 711
 712                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 713                         continue;
 714
 715                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 716                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 717                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 718                                 ctx->rq_merged++;
 719                                 return true;
 720                         }
 721                         break;
 722                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 723                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 724                                 ctx->rq_merged++;
 725                                 return true;
 726                         }
 727                         break;
 728                 }
 729         }
 730
 731         return false;
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 736  * to the for-dispatch
 737  */
 738 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 739 {
 740         struct blk_mq_ctx *ctx;
 741         int i;
 742
 743         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 744                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 745                 unsigned int off, bit;
 746
 747                 if (!bm->word)
 748                         continue;
 749
 750                 bit = 0;
 751                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 752                 do {
 753                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 754                         if (bit >= bm->depth)
 755                                 break;
 756
 757                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 758                         clear_bit(bit, &bm->word);
 759                         spin_lock(&ctx->lock);
 760                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 761                         spin_unlock(&ctx->lock);
 762
 763                         bit++;
 764                 } while (1);
 765         }
 766 }
 767
 768 /*
 769  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 770  * Note that this function currently has various problems around ordering
 771  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 772  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 773  */
 774 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 775 {
 776         struct request_queue *q = hctx->queue;
 777         struct request *rq;
 778         LIST_HEAD(rq_list);
 779         LIST_HEAD(driver_list);
 780         struct list_head *dptr;
 781         int queued;
 782
 783         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 784
 785         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 786                 return;
 787
 788         hctx->run++;
 789
 790         /*
 791          * Touch any software queue that has pending entries.
 792          */
 793         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 794
 795         /*
 796          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 797          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 798          */
 799         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 800                 spin_lock(&hctx->lock);
 801                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 802                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 803                 spin_unlock(&hctx->lock);
 804         }
 805
 806         /*
 807          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 808          * immediately, even if we have more pending.
 809          */
 810         dptr = NULL;
 811
 812         /*
 813          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 814          */
 815         queued = 0;
 816         while (!list_empty(&rq_list)) {
 817                 struct blk_mq_queue_data bd;
 818                 int ret;
 819
 820                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 821                 list_del_init(&rq->queuelist);
 822
 823                 bd.rq = rq;
 824                 bd.list = dptr;
 825                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 826
 827                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 828                 switch (ret) {
 829                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 830                         queued++;
 831                         break;
 832                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 833                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 834                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 835                         break;
 836                 default:
 837                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 838                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 839                         rq->errors = -EIO;
 840                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 841                         break;
 842                 }
 843
 844                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 845                         break;
 846
 847                 /*
 848                  * We've done the first request. If we have more than 1
 849                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 850                  */
 851                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 852                         dptr = &driver_list;
 853         }
 854
 855         if (!queued)
 856                 hctx->dispatched[0]++;
 857         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 858                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 859
 860         /*
 861          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 862          * that is where we will continue on next queue run.
 863          */
 864         if (!list_empty(&rq_list)) {
 865                 spin_lock(&hctx->lock);
 866                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 867                 spin_unlock(&hctx->lock);
 868                 /*
 869                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 870                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 871                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 872                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 873                  * the requests in rq_list might get lost.
 874                  *
 875                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 876                  **/
 877                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 878         }
 879 }
 880
 881 /*
 882  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 883  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 884  * For now we just round-robin here, switching for every
 885  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 886  */
 887 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 888 {
 889         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 890                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 891
 892         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 893                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 894
 895                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 896                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 897                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 898
 899                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 900                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 901
 902                 return cpu;
 903         }
 904
 905         return hctx->next_cpu;
 906 }
 907
 908 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 909 {
 910         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 911             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 912                 return;
 913
 914         if (!async) {
 915                 int cpu = get_cpu();
 916                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 917                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 918                         put_cpu();
 919                         return;
 920                 }
 921
 922                 put_cpu();
 923         }
 924
 925         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 926                         &hctx->run_work, 0);
 927 }
 928
 929 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 930 {
 931         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 932         int i;
 933
 934         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 935                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 936                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 937                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 938                         continue;
 939
 940                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 941         }
 942 }
 943 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 944
 945 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 946 {
 947         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 948         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 949         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 950 }
 951 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 952
 953 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 954 {
 955         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 956         int i;
 957
 958         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 959                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 960 }
 961 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 962
 963 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 964 {
 965         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 966
 967         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 968 }
 969 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 970
 971 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 972 {
 973         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 974         int i;
 975
 976         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 977                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 978 }
 979 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 980
 981 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 982 {
 983         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 984         int i;
 985
 986         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 987                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 988                         continue;
 989
 990                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 991                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 992         }
 993 }
 994 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 995
 996 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 997 {
 998         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 999
1000         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1001
1002         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1003 }
1004
1005 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
1006 {
1007         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1008
1009         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
1010
1011         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1012                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1013 }
1014
1015 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1016 {
1017         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
1018                 return;
1019
1020         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
1021                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
1024
1025 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1026                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
1027                                             struct request *rq,
1028                                             bool at_head)
1029 {
1030         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1031
1032         if (at_head)
1033                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1034         else
1035                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1036 }
1037
1038 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1039                                     struct request *rq, bool at_head)
1040 {
1041         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1042
1043         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
1044         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1045 }
1046
1047 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1048                 bool async)
1049 {
1050         struct request_queue *q = rq->q;
1051         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1052         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1053
1054         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1055         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1056                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1057
1058         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1059
1060         spin_lock(&ctx->lock);
1061         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1062         spin_unlock(&ctx->lock);
1063
1064         if (run_queue)
1065                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1066
1067         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1068 }
1069
1070 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1071                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1072                                      struct list_head *list,
1073                                      int depth,
1074                                      bool from_schedule)
1075
1076 {
1077         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1078         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1079
1080         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1081
1082         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1083
1084         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1085                 ctx = current_ctx;
1086         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1087
1088         /*
1089          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1090          * offline now
1091          */
1092         spin_lock(&ctx->lock);
1093         while (!list_empty(list)) {
1094                 struct request *rq;
1095
1096                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1097                 list_del_init(&rq->queuelist);
1098                 rq->mq_ctx = ctx;
1099                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1100         }
1101         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1102         spin_unlock(&ctx->lock);
1103
1104         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1105         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1106 }
1107
1108 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1109 {
1110         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1111         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1112
1113         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1114                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1115                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1116 }
1117
1118 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1119 {
1120         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1121         struct request_queue *this_q;
1122         struct request *rq;
1123         LIST_HEAD(list);
1124         LIST_HEAD(ctx_list);
1125         unsigned int depth;
1126
1127         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1128
1129         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1130
1131         this_q = NULL;
1132         this_ctx = NULL;
1133         depth = 0;
1134
1135         while (!list_empty(&list)) {
1136                 rq = list_entry_rq(list.next);
1137                 list_del_init(&rq->queuelist);
1138                 BUG_ON(!rq->q);
1139                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1140                         if (this_ctx) {
1141                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1142                                                         &ctx_list, depth,
1143                                                         from_schedule);
1144                         }
1145
1146                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1147                         this_q = rq->q;
1148                         depth = 0;
1149                 }
1150
1151                 depth++;
1152                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1153         }
1154
1155         /*
1156          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1157          * on 'ctx_list'. Do those.
1158          */
1159         if (this_ctx) {
1160                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1161                                        from_schedule);
1162         }
1163 }
1164
1165 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1166 {
1167         init_request_from_bio(rq, bio);
1168
1169         blk_account_io_start(rq, 1);
1170 }
1171
1172 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1173 {
1174         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1175                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1176 }
1177
1178 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1179                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1180                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1181 {
1182         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1183                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1184                 spin_lock(&ctx->lock);
1185 insert_rq:
1186                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1187                 spin_unlock(&ctx->lock);
1188                 return false;
1189         } else {
1190                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1191
1192                 spin_lock(&ctx->lock);
1193                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1194                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1195                         goto insert_rq;
1196                 }
1197
1198                 spin_unlock(&ctx->lock);
1199                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1200                 return true;
1201         }
1202 }
1203
1204 struct blk_map_ctx {
1205         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1206         struct blk_mq_ctx *ctx;
1207 };
1208
1209 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1210                                           struct bio *bio,
1211                                           struct blk_map_ctx *data)
1212 {
1213         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1214         struct blk_mq_ctx *ctx;
1215         struct request *rq;
1216         int op = bio_data_dir(bio);
1217         int op_flags = 0;
1218         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1219
1220         blk_queue_enter_live(q);
1221         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1222         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1223
1224         if (rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_rw))
1225                 op_flags |= REQ_SYNC;
1226
1227         trace_block_getrq(q, bio, op);
1228         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1229         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1230         if (unlikely(!rq)) {
1231                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1232                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1233                 trace_block_sleeprq(q, bio, op);
1234
1235                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1236                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1237                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1238                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, op, op_flags);
1239                 ctx = alloc_data.ctx;
1240                 hctx = alloc_data.hctx;
1241         }
1242
1243         hctx->queued++;
1244         data->hctx = hctx;
1245         data->ctx = ctx;
1246         return rq;
1247 }
1248
1249 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1250 {
1251         int ret;
1252         struct request_queue *q = rq->q;
1253         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1254                         rq->mq_ctx->cpu);
1255         struct blk_mq_queue_data bd = {
1256                 .rq = rq,
1257                 .list = NULL,
1258                 .last = 1
1259         };
1260         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1261
1262         /*
1263          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1264          * error (busy), just add it to our list as we previously
1265          * would have done
1266          */
1267         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1268         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1269                 *cookie = new_cookie;
1270                 return 0;
1271         }
1272
1273         __blk_mq_requeue_request(rq);
1274
1275         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1276                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1277                 rq->errors = -EIO;
1278                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1279                 return 0;
1280         }
1281
1282         return -1;
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1287  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1288  * hardware for SYNC IO.
1289  */
1290 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1291 {
1292         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_rw);
1293         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1294         struct blk_map_ctx data;
1295         struct request *rq;
1296         unsigned int request_count = 0;
1297         struct blk_plug *plug;
1298         struct request *same_queue_rq = NULL;
1299         blk_qc_t cookie;
1300
1301         blk_queue_bounce(q, &bio);
1302
1303         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1304                 bio_io_error(bio);
1305                 return BLK_QC_T_NONE;
1306         }
1307
1308         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1309
1310         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1311             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, &same_queue_rq))
1312                 return BLK_QC_T_NONE;
1313
1314         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1315         if (unlikely(!rq))
1316                 return BLK_QC_T_NONE;
1317
1318         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1319
1320         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1321                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1322                 blk_insert_flush(rq);
1323                 goto run_queue;
1324         }
1325
1326         plug = current->plug;
1327         /*
1328          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1329          * queue it up like normal since we can potentially save some
1330          * CPU this way.
1331          */
1332         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1333             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1334                 struct request *old_rq = NULL;
1335
1336                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1337
1338                 /*
1339                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1340                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1341                  * issued. So the plug list will have one request at most
1342                  */
1343                 if (plug) {
1344                         /*
1345                          * The plug list might get flushed before this. If that
1346                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1347                          * empty
1348                          */
1349                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1350                                 old_rq = same_queue_rq;
1351                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1352                         }
1353                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1354                 } else /* is_sync */
1355                         old_rq = rq;
1356                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1357                 if (!old_rq)
1358                         goto done;
1359                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1360                         goto done;
1361                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1362                 goto done;
1363         }
1364
1365         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1366                 /*
1367                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1368                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1369                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1370                  * dispatching.
1371                  */
1372 run_queue:
1373                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1374         }
1375         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1376 done:
1377         return cookie;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1382  * plug for merging and IO deferral.
1383  */
1384 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1385 {
1386         const int is_sync = rw_is_sync(bio_op(bio), bio->bi_rw);
1387         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
1388         struct blk_plug *plug;
1389         unsigned int request_count = 0;
1390         struct blk_map_ctx data;
1391         struct request *rq;
1392         blk_qc_t cookie;
1393
1394         blk_queue_bounce(q, &bio);
1395
1396         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1397                 bio_io_error(bio);
1398                 return BLK_QC_T_NONE;
1399         }
1400
1401         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1402
1403         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1404                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1405                         return BLK_QC_T_NONE;
1406         } else
1407                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1408
1409         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1410         if (unlikely(!rq))
1411                 return BLK_QC_T_NONE;
1412
1413         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1414
1415         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1416                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1417                 blk_insert_flush(rq);
1418                 goto run_queue;
1419         }
1420
1421         /*
1422          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1423          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1424          * either done or scheduled away.
1425          */
1426         plug = current->plug;
1427         if (plug) {
1428                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1429                 if (!request_count)
1430                         trace_block_plug(q);
1431
1432                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1433
1434                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1435                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1436                         trace_block_plug(q);
1437                 }
1438
1439                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1440                 return cookie;
1441         }
1442
1443         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1444                 /*
1445                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1446                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1447                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1448                  * dispatching.
1449                  */
1450 run_queue:
1451                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1452         }
1453
1454         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1455         return cookie;
1456 }
1457
1458 /*
1459  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1460  */
1461 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1462 {
1463         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1464 }
1465 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1466
1467 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1468                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1469 {
1470         struct page *page;
1471
1472         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1473                 int i;
1474
1475                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1476                         if (!tags->rqs[i])
1477                                 continue;
1478                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1479                                                 hctx_idx, i);
1480                         tags->rqs[i] = NULL;
1481                 }
1482         }
1483
1484         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1485                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1486                 list_del_init(&page->lru);
1487                 /*
1488                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1489                  * blk_mq_init_rq_map().
1490                  */
1491                 kmemleak_free(page_address(page));
1492                 __free_pages(page, page->private);
1493         }
1494
1495         kfree(tags->rqs);
1496
1497         blk_mq_free_tags(tags);
1498 }
1499
1500 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1501 {
1502         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1503 }
1504
1505 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1506                 unsigned int hctx_idx)
1507 {
1508         struct blk_mq_tags *tags;
1509         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1510         size_t rq_size, left;
1511
1512         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1513                                 set->numa_node,
1514                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1515         if (!tags)
1516                 return NULL;
1517
1518         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1519
1520         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1521                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1522                                  set->numa_node);
1523         if (!tags->rqs) {
1524                 blk_mq_free_tags(tags);
1525                 return NULL;
1526         }
1527
1528         /*
1529          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1530          * to the cacheline size
1531          */
1532         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1533                                 cache_line_size());
1534         left = rq_size * set->queue_depth;
1535
1536         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1537                 int this_order = max_order;
1538                 struct page *page;
1539                 int to_do;
1540                 void *p;
1541
1542                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
1543                         this_order--;
1544
1545                 do {
1546                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1547                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1548                                 this_order);
1549                         if (page)
1550                                 break;
1551                         if (!this_order--)
1552                                 break;
1553                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1554                                 break;
1555                 } while (1);
1556
1557                 if (!page)
1558                         goto fail;
1559
1560                 page->private = this_order;
1561                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1562
1563                 p = page_address(page);
1564                 /*
1565                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1566                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1567                  */
1568                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1569                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1570                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1571                 left -= to_do * rq_size;
1572                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1573                         tags->rqs[i] = p;
1574                         if (set->ops->init_request) {
1575                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1576                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1577                                                 set->numa_node)) {
1578                                         tags->rqs[i] = NULL;
1579                                         goto fail;
1580                                 }
1581                         }
1582
1583                         p += rq_size;
1584                         i++;
1585                 }
1586         }
1587         return tags;
1588
1589 fail:
1590         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1591         return NULL;
1592 }
1593
1594 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1595 {
1596         kfree(bitmap->map);
1597 }
1598
1599 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1600 {
1601         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1602
1603         bitmap->bits_per_word = bpw;
1604
1605         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1606         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1607                                         GFP_KERNEL, node);
1608         if (!bitmap->map)
1609                 return -ENOMEM;
1610
1611         total = nr_cpu_ids;
1612         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1613                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1614                 total -= bitmap->map[i].depth;
1615         }
1616
1617         return 0;
1618 }
1619
1620 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1621 {
1622         struct request_queue *q = hctx->queue;
1623         struct blk_mq_ctx *ctx;
1624         LIST_HEAD(tmp);
1625
1626         /*
1627          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1628          */
1629         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1630
1631         spin_lock(&ctx->lock);
1632         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1633                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1634                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1635         }
1636         spin_unlock(&ctx->lock);
1637
1638         if (list_empty(&tmp))
1639                 return NOTIFY_OK;
1640
1641         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1642         spin_lock(&ctx->lock);
1643
1644         while (!list_empty(&tmp)) {
1645                 struct request *rq;
1646
1647                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1648                 rq->mq_ctx = ctx;
1649                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1650         }
1651
1652         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1653         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1654
1655         spin_unlock(&ctx->lock);
1656
1657         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1658         blk_mq_put_ctx(ctx);
1659         return NOTIFY_OK;
1660 }
1661
1662 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1663                               unsigned int cpu)
1664 {
1665         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1666
1667         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1668                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1669
1670         /*
1671          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1672          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1673          */
1674
1675         return NOTIFY_OK;
1676 }
1677
1678 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1679 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1680                 struct blk_mq_tag_set *set,
1681                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1682 {
1683         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1684
1685         blk_mq_tag_idle(hctx);
1686
1687         if (set->ops->exit_request)
1688                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1689                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1690                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1691
1692         if (set->ops->exit_hctx)
1693                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1694
1695         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1696         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1697         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1698 }
1699
1700 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1701                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1702 {
1703         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1704         unsigned int i;
1705
1706         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1707                 if (i == nr_queue)
1708                         break;
1709                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1710         }
1711 }
1712
1713 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1714                 struct blk_mq_tag_set *set)
1715 {
1716         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1717         unsigned int i;
1718
1719         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1720                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1721 }
1722
1723 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1724                 struct blk_mq_tag_set *set,
1725                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1726 {
1727         int node;
1728         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1729
1730         node = hctx->numa_node;
1731         if (node == NUMA_NO_NODE)
1732                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1733
1734         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1735         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1736         spin_lock_init(&hctx->lock);
1737         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1738         hctx->queue = q;
1739         hctx->queue_num = hctx_idx;
1740         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1741
1742         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1743                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1744         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1745
1746         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1747
1748         /*
1749          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1750          * runtime
1751          */
1752         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1753                                         GFP_KERNEL, node);
1754         if (!hctx->ctxs)
1755                 goto unregister_cpu_notifier;
1756
1757         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1758                 goto free_ctxs;
1759
1760         hctx->nr_ctx = 0;
1761
1762         if (set->ops->init_hctx &&
1763             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1764                 goto free_bitmap;
1765
1766         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1767         if (!hctx->fq)
1768                 goto exit_hctx;
1769
1770         if (set->ops->init_request &&
1771             set->ops->init_request(set->driver_data,
1772                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1773                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1774                 goto free_fq;
1775
1776         return 0;
1777
1778  free_fq:
1779         kfree(hctx->fq);
1780  exit_hctx:
1781         if (set->ops->exit_hctx)
1782                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1783  free_bitmap:
1784         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1785  free_ctxs:
1786         kfree(hctx->ctxs);
1787  unregister_cpu_notifier:
1788         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1789
1790         return -1;
1791 }
1792
1793 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1794                                    unsigned int nr_hw_queues)
1795 {
1796         unsigned int i;
1797
1798         for_each_possible_cpu(i) {
1799                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1800                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1801
1802                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1803                 __ctx->cpu = i;
1804                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1805                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1806                 __ctx->queue = q;
1807
1808                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1809                 if (!cpu_online(i))
1810                         continue;
1811
1812                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1813
1814                 /*
1815                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1816                  * not, we remain on the home node of the device
1817                  */
1818                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1819                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1820         }
1821 }
1822
1823 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1824                                const struct cpumask *online_mask)
1825 {
1826         unsigned int i;
1827         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1828         struct blk_mq_ctx *ctx;
1829         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1830
1831         /*
1832          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1833          */
1834         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1835
1836         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1837                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1838                 hctx->nr_ctx = 0;
1839         }
1840
1841         /*
1842          * Map software to hardware queues
1843          */
1844         for_each_possible_cpu(i) {
1845                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1846                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1847                         continue;
1848
1849                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1850                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1851
1852                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1853                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1854                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1855         }
1856
1857         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1858
1859         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1860                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1861
1862                 /*
1863                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1864                  * disable it and free the request entries.
1865                  */
1866                 if (!hctx->nr_ctx) {
1867                         if (set->tags[i]) {
1868                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1869                                 set->tags[i] = NULL;
1870                         }
1871                         hctx->tags = NULL;
1872                         continue;
1873                 }
1874
1875                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1876                 if (!set->tags[i])
1877                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1878                 hctx->tags = set->tags[i];
1879                 WARN_ON(!hctx->tags);
1880
1881                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1882                 /*
1883                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1884                  * This is more accurate and more efficient than looping
1885                  * over all possibly mapped software queues.
1886                  */
1887                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1888
1889                 /*
1890                  * Initialize batch roundrobin counts
1891                  */
1892                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1893                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1894         }
1895 }
1896
1897 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1898 {
1899         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1900         int i;
1901
1902         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1903                 if (shared)
1904                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1905                 else
1906                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1907         }
1908 }
1909
1910 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1911 {
1912         struct request_queue *q;
1913
1914         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1915                 blk_mq_freeze_queue(q);
1916                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1917                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1918         }
1919 }
1920
1921 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1922 {
1923         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1924
1925         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1926         list_del_init(&q->tag_set_list);
1927         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1928                 /* just transitioned to unshared */
1929                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1930                 /* update existing queue */
1931                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1932         }
1933         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1934 }
1935
1936 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1937                                      struct request_queue *q)
1938 {
1939         q->tag_set = set;
1940
1941         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1942
1943         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1944         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1945                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1946                 /* update existing queue */
1947                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1948         }
1949         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1950                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1951         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1952
1953         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1954 }
1955
1956 /*
1957  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1958  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1959  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1960  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1961  */
1962 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1963 {
1964         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1965         unsigned int i;
1966
1967         /* hctx kobj stays in hctx */
1968         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1969                 if (!hctx)
1970                         continue;
1971                 kfree(hctx->ctxs);
1972                 kfree(hctx);
1973         }
1974
1975         kfree(q->mq_map);
1976         q->mq_map = NULL;
1977
1978         kfree(q->queue_hw_ctx);
1979
1980         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1981         free_percpu(q->queue_ctx);
1982 }
1983
1984 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1985 {
1986         struct request_queue *uninit_q, *q;
1987
1988         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1989         if (!uninit_q)
1990                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1991
1992         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1993         if (IS_ERR(q))
1994                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1995
1996         return q;
1997 }
1998 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1999
2000 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2001                                                 struct request_queue *q)
2002 {
2003         int i, j;
2004         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2005
2006         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2007         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2008                 int node;
2009
2010                 if (hctxs[i])
2011                         continue;
2012
2013                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(q->mq_map, i);
2014                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2015                                         GFP_KERNEL, node);
2016                 if (!hctxs[i])
2017                         break;
2018
2019                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2020                                                 node)) {
2021                         kfree(hctxs[i]);
2022                         hctxs[i] = NULL;
2023                         break;
2024                 }
2025
2026                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2027                 hctxs[i]->numa_node = node;
2028                 hctxs[i]->queue_num = i;
2029
2030                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctxs[i], i)) {
2031                         free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2032                         kfree(hctxs[i]);
2033                         hctxs[i] = NULL;
2034                         break;
2035                 }
2036                 blk_mq_hctx_kobj_init(hctxs[i]);
2037         }
2038         for (j = i; j < q->nr_hw_queues; j++) {
2039                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2040
2041                 if (hctx) {
2042                         if (hctx->tags) {
2043                                 blk_mq_free_rq_map(set, hctx->tags, j);
2044                                 set->tags[j] = NULL;
2045                         }
2046                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2047                         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2048                         kobject_put(&hctx->kobj);
2049                         kfree(hctx->ctxs);
2050                         kfree(hctx);
2051                         hctxs[j] = NULL;
2052
2053                 }
2054         }
2055         q->nr_hw_queues = i;
2056         blk_mq_sysfs_register(q);
2057 }
2058
2059 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2060                                                   struct request_queue *q)
2061 {
2062         /* mark the queue as mq asap */
2063         q->mq_ops = set->ops;
2064
2065         q->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2066         if (!q->queue_ctx)
2067                 goto err_exit;
2068
2069         q->queue_hw_ctx = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(*(q->queue_hw_ctx)),
2070                                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
2071         if (!q->queue_hw_ctx)
2072                 goto err_percpu;
2073
2074         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
2075         if (!q->mq_map)
2076                 goto err_map;
2077
2078         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2079         if (!q->nr_hw_queues)
2080                 goto err_hctxs;
2081
2082         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2083         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2084
2085         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2086
2087         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2088
2089         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2090                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2091
2092         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2093
2094         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2095         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2096         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2097
2098         if (q->nr_hw_queues > 1)
2099                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2100         else
2101                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2102
2103         /*
2104          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2105          */
2106         q->nr_requests = set->queue_depth;
2107
2108         if (set->ops->complete)
2109                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2110
2111         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2112
2113         get_online_cpus();
2114         mutex_lock(&all_q_mutex);
2115
2116         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2117         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2118         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2119
2120         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2121         put_online_cpus();
2122
2123         return q;
2124
2125 err_hctxs:
2126         kfree(q->mq_map);
2127 err_map:
2128         kfree(q->queue_hw_ctx);
2129 err_percpu:
2130         free_percpu(q->queue_ctx);
2131 err_exit:
2132         q->mq_ops = NULL;
2133         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2134 }
2135 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2136
2137 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2138 {
2139         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2140
2141         mutex_lock(&all_q_mutex);
2142         list_del_init(&q->all_q_node);
2143         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2144
2145         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2146
2147         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2148         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2149 }
2150
2151 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2152 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2153                                 const struct cpumask *online_mask)
2154 {
2155         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2156
2157         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2158
2159         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2160
2161         /*
2162          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2163          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2164          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2165          */
2166
2167         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2168
2169         blk_mq_sysfs_register(q);
2170 }
2171
2172 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2173                                       unsigned long action, void *hcpu)
2174 {
2175         struct request_queue *q;
2176         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2177         /*
2178          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2179          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2180          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2181          */
2182         static struct cpumask online_new;
2183
2184         /*
2185          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2186          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2187          * never be dispatched.
2188          *
2189          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2190          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2191          *
2192          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2193          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2194          * still zero.
2195          *
2196          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2197          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2198          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2199          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2200          */
2201         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2202         case CPU_DEAD:
2203         case CPU_UP_CANCELED:
2204                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2205                 break;
2206         case CPU_UP_PREPARE:
2207                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2208                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2209                 break;
2210         default:
2211                 return NOTIFY_OK;
2212         }
2213
2214         mutex_lock(&all_q_mutex);
2215
2216         /*
2217          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2218          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2219          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2220          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2221          * take place in parallel.
2222          */
2223         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2224                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2225         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2226                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2227
2228                 /*
2229                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2230                  * reinitialization
2231                  */
2232                 del_timer_sync(&q->timeout);
2233         }
2234
2235         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2236                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2237
2238         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2239                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2240
2241         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2242         return NOTIFY_OK;
2243 }
2244
2245 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2246 {
2247         int i;
2248
2249         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2250                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2251                 if (!set->tags[i])
2252                         goto out_unwind;
2253         }
2254
2255         return 0;
2256
2257 out_unwind:
2258         while (--i >= 0)
2259                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2260
2261         return -ENOMEM;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2266  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2267  * will be updated to reflect the allocated depth.
2268  */
2269 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2270 {
2271         unsigned int depth;
2272         int err;
2273
2274         depth = set->queue_depth;
2275         do {
2276                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2277                 if (!err)
2278                         break;
2279
2280                 set->queue_depth >>= 1;
2281                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2282                         err = -ENOMEM;
2283                         break;
2284                 }
2285         } while (set->queue_depth);
2286
2287         if (!set->queue_depth || err) {
2288                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2289                 return -ENOMEM;
2290         }
2291
2292         if (depth != set->queue_depth)
2293                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2294                                                 depth, set->queue_depth);
2295
2296         return 0;
2297 }
2298
2299 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2300 {
2301         return tags->cpumask;
2302 }
2303 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2304
2305 /*
2306  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2307  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2308  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2309  * value will be stored in set->queue_depth.
2310  */
2311 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2312 {
2313         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2314
2315         if (!set->nr_hw_queues)
2316                 return -EINVAL;
2317         if (!set->queue_depth)
2318                 return -EINVAL;
2319         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2320                 return -EINVAL;
2321
2322         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2323                 return -EINVAL;
2324
2325         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2326                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2327                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2328                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2329         }
2330
2331         /*
2332          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2333          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2334          * 64 tags to prevent using too much memory.
2335          */
2336         if (is_kdump_kernel()) {
2337                 set->nr_hw_queues = 1;
2338                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2339         }
2340         /*
2341          * There is no use for more h/w queues than cpus.
2342          */
2343         if (set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2344                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2345
2346         set->tags = kzalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(struct blk_mq_tags *),
2347                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2348         if (!set->tags)
2349                 return -ENOMEM;
2350
2351         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2352                 goto enomem;
2353
2354         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2355         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2356
2357         return 0;
2358 enomem:
2359         kfree(set->tags);
2360         set->tags = NULL;
2361         return -ENOMEM;
2362 }
2363 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2364
2365 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2366 {
2367         int i;
2368
2369         for (i = 0; i < nr_cpu_ids; i++) {
2370                 if (set->tags[i])
2371                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2372         }
2373
2374         kfree(set->tags);
2375         set->tags = NULL;
2376 }
2377 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2378
2379 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2380 {
2381         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2382         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2383         int i, ret;
2384
2385         if (!set || nr > set->queue_depth)
2386                 return -EINVAL;
2387
2388         ret = 0;
2389         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2390                 if (!hctx->tags)
2391                         continue;
2392                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2393                 if (ret)
2394                         break;
2395         }
2396
2397         if (!ret)
2398                 q->nr_requests = nr;
2399
2400         return ret;
2401 }
2402
2403 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
2404 {
2405         struct request_queue *q;
2406
2407         if (nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
2408                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
2409         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
2410                 return;
2411
2412         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2413                 blk_mq_freeze_queue(q);
2414
2415         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
2416         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2417                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2418
2419                 if (q->nr_hw_queues > 1)
2420                         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2421                 else
2422                         blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2423
2424                 blk_mq_queue_reinit(q, cpu_online_mask);
2425         }
2426
2427         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
2428                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2429 }
2430 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
2431
2432 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2433 {
2434         mutex_lock(&all_q_mutex);
2435 }
2436
2437 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2438 {
2439         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2440 }
2441
2442 static int __init blk_mq_init(void)
2443 {
2444         blk_mq_cpu_init();
2445
2446         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2447
2448         return 0;
2449 }
2450 subsys_initcall(blk_mq_init);