]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - block/blk-throttle.c
blk-mq: introduce blk_mq_delay_kick_requeue_list()
[karo-tx-linux.git] / block / blk-throttle.c
1 /*
2  * Interface for controlling IO bandwidth on a request queue
3  *
4  * Copyright (C) 2010 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
5  */
6
7 #include <linux/module.h>
8 #include <linux/slab.h>
9 #include <linux/blkdev.h>
10 #include <linux/bio.h>
11 #include <linux/blktrace_api.h>
12 #include <linux/blk-cgroup.h>
13 #include "blk.h"
14
15 /* Max dispatch from a group in 1 round */
16 static int throtl_grp_quantum = 8;
17
18 /* Total max dispatch from all groups in one round */
19 static int throtl_quantum = 32;
20
21 /* Throttling is performed over 100ms slice and after that slice is renewed */
22 static unsigned long throtl_slice = HZ/10;      /* 100 ms */
23
24 static struct blkcg_policy blkcg_policy_throtl;
25
26 /* A workqueue to queue throttle related work */
27 static struct workqueue_struct *kthrotld_workqueue;
28
29 /*
30  * To implement hierarchical throttling, throtl_grps form a tree and bios
31  * are dispatched upwards level by level until they reach the top and get
32  * issued.  When dispatching bios from the children and local group at each
33  * level, if the bios are dispatched into a single bio_list, there's a risk
34  * of a local or child group which can queue many bios at once filling up
35  * the list starving others.
36  *
37  * To avoid such starvation, dispatched bios are queued separately
38  * according to where they came from.  When they are again dispatched to
39  * the parent, they're popped in round-robin order so that no single source
40  * hogs the dispatch window.
41  *
42  * throtl_qnode is used to keep the queued bios separated by their sources.
43  * Bios are queued to throtl_qnode which in turn is queued to
44  * throtl_service_queue and then dispatched in round-robin order.
45  *
46  * It's also used to track the reference counts on blkg's.  A qnode always
47  * belongs to a throtl_grp and gets queued on itself or the parent, so
48  * incrementing the reference of the associated throtl_grp when a qnode is
49  * queued and decrementing when dequeued is enough to keep the whole blkg
50  * tree pinned while bios are in flight.
51  */
52 struct throtl_qnode {
53         struct list_head        node;           /* service_queue->queued[] */
54         struct bio_list         bios;           /* queued bios */
55         struct throtl_grp       *tg;            /* tg this qnode belongs to */
56 };
57
58 struct throtl_service_queue {
59         struct throtl_service_queue *parent_sq; /* the parent service_queue */
60
61         /*
62          * Bios queued directly to this service_queue or dispatched from
63          * children throtl_grp's.
64          */
65         struct list_head        queued[2];      /* throtl_qnode [READ/WRITE] */
66         unsigned int            nr_queued[2];   /* number of queued bios */
67
68         /*
69          * RB tree of active children throtl_grp's, which are sorted by
70          * their ->disptime.
71          */
72         struct rb_root          pending_tree;   /* RB tree of active tgs */
73         struct rb_node          *first_pending; /* first node in the tree */
74         unsigned int            nr_pending;     /* # queued in the tree */
75         unsigned long           first_pending_disptime; /* disptime of the first tg */
76         struct timer_list       pending_timer;  /* fires on first_pending_disptime */
77 };
78
79 enum tg_state_flags {
80         THROTL_TG_PENDING       = 1 << 0,       /* on parent's pending tree */
81         THROTL_TG_WAS_EMPTY     = 1 << 1,       /* bio_lists[] became non-empty */
82 };
83
84 #define rb_entry_tg(node)       rb_entry((node), struct throtl_grp, rb_node)
85
86 struct throtl_grp {
87         /* must be the first member */
88         struct blkg_policy_data pd;
89
90         /* active throtl group service_queue member */
91         struct rb_node rb_node;
92
93         /* throtl_data this group belongs to */
94         struct throtl_data *td;
95
96         /* this group's service queue */
97         struct throtl_service_queue service_queue;
98
99         /*
100          * qnode_on_self is used when bios are directly queued to this
101          * throtl_grp so that local bios compete fairly with bios
102          * dispatched from children.  qnode_on_parent is used when bios are
103          * dispatched from this throtl_grp into its parent and will compete
104          * with the sibling qnode_on_parents and the parent's
105          * qnode_on_self.
106          */
107         struct throtl_qnode qnode_on_self[2];
108         struct throtl_qnode qnode_on_parent[2];
109
110         /*
111          * Dispatch time in jiffies. This is the estimated time when group
112          * will unthrottle and is ready to dispatch more bio. It is used as
113          * key to sort active groups in service tree.
114          */
115         unsigned long disptime;
116
117         unsigned int flags;
118
119         /* are there any throtl rules between this group and td? */
120         bool has_rules[2];
121
122         /* bytes per second rate limits */
123         uint64_t bps[2];
124
125         /* IOPS limits */
126         unsigned int iops[2];
127
128         /* Number of bytes disptached in current slice */
129         uint64_t bytes_disp[2];
130         /* Number of bio's dispatched in current slice */
131         unsigned int io_disp[2];
132
133         /* When did we start a new slice */
134         unsigned long slice_start[2];
135         unsigned long slice_end[2];
136 };
137
138 struct throtl_data
139 {
140         /* service tree for active throtl groups */
141         struct throtl_service_queue service_queue;
142
143         struct request_queue *queue;
144
145         /* Total Number of queued bios on READ and WRITE lists */
146         unsigned int nr_queued[2];
147
148         /* Work for dispatching throttled bios */
149         struct work_struct dispatch_work;
150 };
151
152 static void throtl_pending_timer_fn(unsigned long arg);
153
154 static inline struct throtl_grp *pd_to_tg(struct blkg_policy_data *pd)
155 {
156         return pd ? container_of(pd, struct throtl_grp, pd) : NULL;
157 }
158
159 static inline struct throtl_grp *blkg_to_tg(struct blkcg_gq *blkg)
160 {
161         return pd_to_tg(blkg_to_pd(blkg, &blkcg_policy_throtl));
162 }
163
164 static inline struct blkcg_gq *tg_to_blkg(struct throtl_grp *tg)
165 {
166         return pd_to_blkg(&tg->pd);
167 }
168
169 /**
170  * sq_to_tg - return the throl_grp the specified service queue belongs to
171  * @sq: the throtl_service_queue of interest
172  *
173  * Return the throtl_grp @sq belongs to.  If @sq is the top-level one
174  * embedded in throtl_data, %NULL is returned.
175  */
176 static struct throtl_grp *sq_to_tg(struct throtl_service_queue *sq)
177 {
178         if (sq && sq->parent_sq)
179                 return container_of(sq, struct throtl_grp, service_queue);
180         else
181                 return NULL;
182 }
183
184 /**
185  * sq_to_td - return throtl_data the specified service queue belongs to
186  * @sq: the throtl_service_queue of interest
187  *
188  * A service_queue can be embeded in either a throtl_grp or throtl_data.
189  * Determine the associated throtl_data accordingly and return it.
190  */
191 static struct throtl_data *sq_to_td(struct throtl_service_queue *sq)
192 {
193         struct throtl_grp *tg = sq_to_tg(sq);
194
195         if (tg)
196                 return tg->td;
197         else
198                 return container_of(sq, struct throtl_data, service_queue);
199 }
200
201 /**
202  * throtl_log - log debug message via blktrace
203  * @sq: the service_queue being reported
204  * @fmt: printf format string
205  * @args: printf args
206  *
207  * The messages are prefixed with "throtl BLKG_NAME" if @sq belongs to a
208  * throtl_grp; otherwise, just "throtl".
209  */
210 #define throtl_log(sq, fmt, args...)    do {                            \
211         struct throtl_grp *__tg = sq_to_tg((sq));                       \
212         struct throtl_data *__td = sq_to_td((sq));                      \
213                                                                         \
214         (void)__td;                                                     \
215         if (likely(!blk_trace_note_message_enabled(__td->queue)))       \
216                 break;                                                  \
217         if ((__tg)) {                                                   \
218                 char __pbuf[128];                                       \
219                                                                         \
220                 blkg_path(tg_to_blkg(__tg), __pbuf, sizeof(__pbuf));    \
221                 blk_add_trace_msg(__td->queue, "throtl %s " fmt, __pbuf, ##args); \
222         } else {                                                        \
223                 blk_add_trace_msg(__td->queue, "throtl " fmt, ##args);  \
224         }                                                               \
225 } while (0)
226
227 static void throtl_qnode_init(struct throtl_qnode *qn, struct throtl_grp *tg)
228 {
229         INIT_LIST_HEAD(&qn->node);
230         bio_list_init(&qn->bios);
231         qn->tg = tg;
232 }
233
234 /**
235  * throtl_qnode_add_bio - add a bio to a throtl_qnode and activate it
236  * @bio: bio being added
237  * @qn: qnode to add bio to
238  * @queued: the service_queue->queued[] list @qn belongs to
239  *
240  * Add @bio to @qn and put @qn on @queued if it's not already on.
241  * @qn->tg's reference count is bumped when @qn is activated.  See the
242  * comment on top of throtl_qnode definition for details.
243  */
244 static void throtl_qnode_add_bio(struct bio *bio, struct throtl_qnode *qn,
245                                  struct list_head *queued)
246 {
247         bio_list_add(&qn->bios, bio);
248         if (list_empty(&qn->node)) {
249                 list_add_tail(&qn->node, queued);
250                 blkg_get(tg_to_blkg(qn->tg));
251         }
252 }
253
254 /**
255  * throtl_peek_queued - peek the first bio on a qnode list
256  * @queued: the qnode list to peek
257  */
258 static struct bio *throtl_peek_queued(struct list_head *queued)
259 {
260         struct throtl_qnode *qn = list_first_entry(queued, struct throtl_qnode, node);
261         struct bio *bio;
262
263         if (list_empty(queued))
264                 return NULL;
265
266         bio = bio_list_peek(&qn->bios);
267         WARN_ON_ONCE(!bio);
268         return bio;
269 }
270
271 /**
272  * throtl_pop_queued - pop the first bio form a qnode list
273  * @queued: the qnode list to pop a bio from
274  * @tg_to_put: optional out argument for throtl_grp to put
275  *
276  * Pop the first bio from the qnode list @queued.  After popping, the first
277  * qnode is removed from @queued if empty or moved to the end of @queued so
278  * that the popping order is round-robin.
279  *
280  * When the first qnode is removed, its associated throtl_grp should be put
281  * too.  If @tg_to_put is NULL, this function automatically puts it;
282  * otherwise, *@tg_to_put is set to the throtl_grp to put and the caller is
283  * responsible for putting it.
284  */
285 static struct bio *throtl_pop_queued(struct list_head *queued,
286                                      struct throtl_grp **tg_to_put)
287 {
288         struct throtl_qnode *qn = list_first_entry(queued, struct throtl_qnode, node);
289         struct bio *bio;
290
291         if (list_empty(queued))
292                 return NULL;
293
294         bio = bio_list_pop(&qn->bios);
295         WARN_ON_ONCE(!bio);
296
297         if (bio_list_empty(&qn->bios)) {
298                 list_del_init(&qn->node);
299                 if (tg_to_put)
300                         *tg_to_put = qn->tg;
301                 else
302                         blkg_put(tg_to_blkg(qn->tg));
303         } else {
304                 list_move_tail(&qn->node, queued);
305         }
306
307         return bio;
308 }
309
310 /* init a service_queue, assumes the caller zeroed it */
311 static void throtl_service_queue_init(struct throtl_service_queue *sq)
312 {
313         INIT_LIST_HEAD(&sq->queued[0]);
314         INIT_LIST_HEAD(&sq->queued[1]);
315         sq->pending_tree = RB_ROOT;
316         setup_timer(&sq->pending_timer, throtl_pending_timer_fn,
317                     (unsigned long)sq);
318 }
319
320 static struct blkg_policy_data *throtl_pd_alloc(gfp_t gfp, int node)
321 {
322         struct throtl_grp *tg;
323         int rw;
324
325         tg = kzalloc_node(sizeof(*tg), gfp, node);
326         if (!tg)
327                 return NULL;
328
329         throtl_service_queue_init(&tg->service_queue);
330
331         for (rw = READ; rw <= WRITE; rw++) {
332                 throtl_qnode_init(&tg->qnode_on_self[rw], tg);
333                 throtl_qnode_init(&tg->qnode_on_parent[rw], tg);
334         }
335
336         RB_CLEAR_NODE(&tg->rb_node);
337         tg->bps[READ] = -1;
338         tg->bps[WRITE] = -1;
339         tg->iops[READ] = -1;
340         tg->iops[WRITE] = -1;
341
342         return &tg->pd;
343 }
344
345 static void throtl_pd_init(struct blkg_policy_data *pd)
346 {
347         struct throtl_grp *tg = pd_to_tg(pd);
348         struct blkcg_gq *blkg = tg_to_blkg(tg);
349         struct throtl_data *td = blkg->q->td;
350         struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
351
352         /*
353          * If on the default hierarchy, we switch to properly hierarchical
354          * behavior where limits on a given throtl_grp are applied to the
355          * whole subtree rather than just the group itself.  e.g. If 16M
356          * read_bps limit is set on the root group, the whole system can't
357          * exceed 16M for the device.
358          *
359          * If not on the default hierarchy, the broken flat hierarchy
360          * behavior is retained where all throtl_grps are treated as if
361          * they're all separate root groups right below throtl_data.
362          * Limits of a group don't interact with limits of other groups
363          * regardless of the position of the group in the hierarchy.
364          */
365         sq->parent_sq = &td->service_queue;
366         if (cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys) && blkg->parent)
367                 sq->parent_sq = &blkg_to_tg(blkg->parent)->service_queue;
368         tg->td = td;
369 }
370
371 /*
372  * Set has_rules[] if @tg or any of its parents have limits configured.
373  * This doesn't require walking up to the top of the hierarchy as the
374  * parent's has_rules[] is guaranteed to be correct.
375  */
376 static void tg_update_has_rules(struct throtl_grp *tg)
377 {
378         struct throtl_grp *parent_tg = sq_to_tg(tg->service_queue.parent_sq);
379         int rw;
380
381         for (rw = READ; rw <= WRITE; rw++)
382                 tg->has_rules[rw] = (parent_tg && parent_tg->has_rules[rw]) ||
383                                     (tg->bps[rw] != -1 || tg->iops[rw] != -1);
384 }
385
386 static void throtl_pd_online(struct blkg_policy_data *pd)
387 {
388         /*
389          * We don't want new groups to escape the limits of its ancestors.
390          * Update has_rules[] after a new group is brought online.
391          */
392         tg_update_has_rules(pd_to_tg(pd));
393 }
394
395 static void throtl_pd_free(struct blkg_policy_data *pd)
396 {
397         struct throtl_grp *tg = pd_to_tg(pd);
398
399         del_timer_sync(&tg->service_queue.pending_timer);
400         kfree(tg);
401 }
402
403 static struct throtl_grp *
404 throtl_rb_first(struct throtl_service_queue *parent_sq)
405 {
406         /* Service tree is empty */
407         if (!parent_sq->nr_pending)
408                 return NULL;
409
410         if (!parent_sq->first_pending)
411                 parent_sq->first_pending = rb_first(&parent_sq->pending_tree);
412
413         if (parent_sq->first_pending)
414                 return rb_entry_tg(parent_sq->first_pending);
415
416         return NULL;
417 }
418
419 static void rb_erase_init(struct rb_node *n, struct rb_root *root)
420 {
421         rb_erase(n, root);
422         RB_CLEAR_NODE(n);
423 }
424
425 static void throtl_rb_erase(struct rb_node *n,
426                             struct throtl_service_queue *parent_sq)
427 {
428         if (parent_sq->first_pending == n)
429                 parent_sq->first_pending = NULL;
430         rb_erase_init(n, &parent_sq->pending_tree);
431         --parent_sq->nr_pending;
432 }
433
434 static void update_min_dispatch_time(struct throtl_service_queue *parent_sq)
435 {
436         struct throtl_grp *tg;
437
438         tg = throtl_rb_first(parent_sq);
439         if (!tg)
440                 return;
441
442         parent_sq->first_pending_disptime = tg->disptime;
443 }
444
445 static void tg_service_queue_add(struct throtl_grp *tg)
446 {
447         struct throtl_service_queue *parent_sq = tg->service_queue.parent_sq;
448         struct rb_node **node = &parent_sq->pending_tree.rb_node;
449         struct rb_node *parent = NULL;
450         struct throtl_grp *__tg;
451         unsigned long key = tg->disptime;
452         int left = 1;
453
454         while (*node != NULL) {
455                 parent = *node;
456                 __tg = rb_entry_tg(parent);
457
458                 if (time_before(key, __tg->disptime))
459                         node = &parent->rb_left;
460                 else {
461                         node = &parent->rb_right;
462                         left = 0;
463                 }
464         }
465
466         if (left)
467                 parent_sq->first_pending = &tg->rb_node;
468
469         rb_link_node(&tg->rb_node, parent, node);
470         rb_insert_color(&tg->rb_node, &parent_sq->pending_tree);
471 }
472
473 static void __throtl_enqueue_tg(struct throtl_grp *tg)
474 {
475         tg_service_queue_add(tg);
476         tg->flags |= THROTL_TG_PENDING;
477         tg->service_queue.parent_sq->nr_pending++;
478 }
479
480 static void throtl_enqueue_tg(struct throtl_grp *tg)
481 {
482         if (!(tg->flags & THROTL_TG_PENDING))
483                 __throtl_enqueue_tg(tg);
484 }
485
486 static void __throtl_dequeue_tg(struct throtl_grp *tg)
487 {
488         throtl_rb_erase(&tg->rb_node, tg->service_queue.parent_sq);
489         tg->flags &= ~THROTL_TG_PENDING;
490 }
491
492 static void throtl_dequeue_tg(struct throtl_grp *tg)
493 {
494         if (tg->flags & THROTL_TG_PENDING)
495                 __throtl_dequeue_tg(tg);
496 }
497
498 /* Call with queue lock held */
499 static void throtl_schedule_pending_timer(struct throtl_service_queue *sq,
500                                           unsigned long expires)
501 {
502         mod_timer(&sq->pending_timer, expires);
503         throtl_log(sq, "schedule timer. delay=%lu jiffies=%lu",
504                    expires - jiffies, jiffies);
505 }
506
507 /**
508  * throtl_schedule_next_dispatch - schedule the next dispatch cycle
509  * @sq: the service_queue to schedule dispatch for
510  * @force: force scheduling
511  *
512  * Arm @sq->pending_timer so that the next dispatch cycle starts on the
513  * dispatch time of the first pending child.  Returns %true if either timer
514  * is armed or there's no pending child left.  %false if the current
515  * dispatch window is still open and the caller should continue
516  * dispatching.
517  *
518  * If @force is %true, the dispatch timer is always scheduled and this
519  * function is guaranteed to return %true.  This is to be used when the
520  * caller can't dispatch itself and needs to invoke pending_timer
521  * unconditionally.  Note that forced scheduling is likely to induce short
522  * delay before dispatch starts even if @sq->first_pending_disptime is not
523  * in the future and thus shouldn't be used in hot paths.
524  */
525 static bool throtl_schedule_next_dispatch(struct throtl_service_queue *sq,
526                                           bool force)
527 {
528         /* any pending children left? */
529         if (!sq->nr_pending)
530                 return true;
531
532         update_min_dispatch_time(sq);
533
534         /* is the next dispatch time in the future? */
535         if (force || time_after(sq->first_pending_disptime, jiffies)) {
536                 throtl_schedule_pending_timer(sq, sq->first_pending_disptime);
537                 return true;
538         }
539
540         /* tell the caller to continue dispatching */
541         return false;
542 }
543
544 static inline void throtl_start_new_slice_with_credit(struct throtl_grp *tg,
545                 bool rw, unsigned long start)
546 {
547         tg->bytes_disp[rw] = 0;
548         tg->io_disp[rw] = 0;
549
550         /*
551          * Previous slice has expired. We must have trimmed it after last
552          * bio dispatch. That means since start of last slice, we never used
553          * that bandwidth. Do try to make use of that bandwidth while giving
554          * credit.
555          */
556         if (time_after_eq(start, tg->slice_start[rw]))
557                 tg->slice_start[rw] = start;
558
559         tg->slice_end[rw] = jiffies + throtl_slice;
560         throtl_log(&tg->service_queue,
561                    "[%c] new slice with credit start=%lu end=%lu jiffies=%lu",
562                    rw == READ ? 'R' : 'W', tg->slice_start[rw],
563                    tg->slice_end[rw], jiffies);
564 }
565
566 static inline void throtl_start_new_slice(struct throtl_grp *tg, bool rw)
567 {
568         tg->bytes_disp[rw] = 0;
569         tg->io_disp[rw] = 0;
570         tg->slice_start[rw] = jiffies;
571         tg->slice_end[rw] = jiffies + throtl_slice;
572         throtl_log(&tg->service_queue,
573                    "[%c] new slice start=%lu end=%lu jiffies=%lu",
574                    rw == READ ? 'R' : 'W', tg->slice_start[rw],
575                    tg->slice_end[rw], jiffies);
576 }
577
578 static inline void throtl_set_slice_end(struct throtl_grp *tg, bool rw,
579                                         unsigned long jiffy_end)
580 {
581         tg->slice_end[rw] = roundup(jiffy_end, throtl_slice);
582 }
583
584 static inline void throtl_extend_slice(struct throtl_grp *tg, bool rw,
585                                        unsigned long jiffy_end)
586 {
587         tg->slice_end[rw] = roundup(jiffy_end, throtl_slice);
588         throtl_log(&tg->service_queue,
589                    "[%c] extend slice start=%lu end=%lu jiffies=%lu",
590                    rw == READ ? 'R' : 'W', tg->slice_start[rw],
591                    tg->slice_end[rw], jiffies);
592 }
593
594 /* Determine if previously allocated or extended slice is complete or not */
595 static bool throtl_slice_used(struct throtl_grp *tg, bool rw)
596 {
597         if (time_in_range(jiffies, tg->slice_start[rw], tg->slice_end[rw]))
598                 return false;
599
600         return 1;
601 }
602
603 /* Trim the used slices and adjust slice start accordingly */
604 static inline void throtl_trim_slice(struct throtl_grp *tg, bool rw)
605 {
606         unsigned long nr_slices, time_elapsed, io_trim;
607         u64 bytes_trim, tmp;
608
609         BUG_ON(time_before(tg->slice_end[rw], tg->slice_start[rw]));
610
611         /*
612          * If bps are unlimited (-1), then time slice don't get
613          * renewed. Don't try to trim the slice if slice is used. A new
614          * slice will start when appropriate.
615          */
616         if (throtl_slice_used(tg, rw))
617                 return;
618
619         /*
620          * A bio has been dispatched. Also adjust slice_end. It might happen
621          * that initially cgroup limit was very low resulting in high
622          * slice_end, but later limit was bumped up and bio was dispached
623          * sooner, then we need to reduce slice_end. A high bogus slice_end
624          * is bad because it does not allow new slice to start.
625          */
626
627         throtl_set_slice_end(tg, rw, jiffies + throtl_slice);
628
629         time_elapsed = jiffies - tg->slice_start[rw];
630
631         nr_slices = time_elapsed / throtl_slice;
632
633         if (!nr_slices)
634                 return;
635         tmp = tg->bps[rw] * throtl_slice * nr_slices;
636         do_div(tmp, HZ);
637         bytes_trim = tmp;
638
639         io_trim = (tg->iops[rw] * throtl_slice * nr_slices)/HZ;
640
641         if (!bytes_trim && !io_trim)
642                 return;
643
644         if (tg->bytes_disp[rw] >= bytes_trim)
645                 tg->bytes_disp[rw] -= bytes_trim;
646         else
647                 tg->bytes_disp[rw] = 0;
648
649         if (tg->io_disp[rw] >= io_trim)
650                 tg->io_disp[rw] -= io_trim;
651         else
652                 tg->io_disp[rw] = 0;
653
654         tg->slice_start[rw] += nr_slices * throtl_slice;
655
656         throtl_log(&tg->service_queue,
657                    "[%c] trim slice nr=%lu bytes=%llu io=%lu start=%lu end=%lu jiffies=%lu",
658                    rw == READ ? 'R' : 'W', nr_slices, bytes_trim, io_trim,
659                    tg->slice_start[rw], tg->slice_end[rw], jiffies);
660 }
661
662 static bool tg_with_in_iops_limit(struct throtl_grp *tg, struct bio *bio,
663                                   unsigned long *wait)
664 {
665         bool rw = bio_data_dir(bio);
666         unsigned int io_allowed;
667         unsigned long jiffy_elapsed, jiffy_wait, jiffy_elapsed_rnd;
668         u64 tmp;
669
670         jiffy_elapsed = jiffy_elapsed_rnd = jiffies - tg->slice_start[rw];
671
672         /* Slice has just started. Consider one slice interval */
673         if (!jiffy_elapsed)
674                 jiffy_elapsed_rnd = throtl_slice;
675
676         jiffy_elapsed_rnd = roundup(jiffy_elapsed_rnd, throtl_slice);
677
678         /*
679          * jiffy_elapsed_rnd should not be a big value as minimum iops can be
680          * 1 then at max jiffy elapsed should be equivalent of 1 second as we
681          * will allow dispatch after 1 second and after that slice should
682          * have been trimmed.
683          */
684
685         tmp = (u64)tg->iops[rw] * jiffy_elapsed_rnd;
686         do_div(tmp, HZ);
687
688         if (tmp > UINT_MAX)
689                 io_allowed = UINT_MAX;
690         else
691                 io_allowed = tmp;
692
693         if (tg->io_disp[rw] + 1 <= io_allowed) {
694                 if (wait)
695                         *wait = 0;
696                 return true;
697         }
698
699         /* Calc approx time to dispatch */
700         jiffy_wait = ((tg->io_disp[rw] + 1) * HZ)/tg->iops[rw] + 1;
701
702         if (jiffy_wait > jiffy_elapsed)
703                 jiffy_wait = jiffy_wait - jiffy_elapsed;
704         else
705                 jiffy_wait = 1;
706
707         if (wait)
708                 *wait = jiffy_wait;
709         return 0;
710 }
711
712 static bool tg_with_in_bps_limit(struct throtl_grp *tg, struct bio *bio,
713                                  unsigned long *wait)
714 {
715         bool rw = bio_data_dir(bio);
716         u64 bytes_allowed, extra_bytes, tmp;
717         unsigned long jiffy_elapsed, jiffy_wait, jiffy_elapsed_rnd;
718
719         jiffy_elapsed = jiffy_elapsed_rnd = jiffies - tg->slice_start[rw];
720
721         /* Slice has just started. Consider one slice interval */
722         if (!jiffy_elapsed)
723                 jiffy_elapsed_rnd = throtl_slice;
724
725         jiffy_elapsed_rnd = roundup(jiffy_elapsed_rnd, throtl_slice);
726
727         tmp = tg->bps[rw] * jiffy_elapsed_rnd;
728         do_div(tmp, HZ);
729         bytes_allowed = tmp;
730
731         if (tg->bytes_disp[rw] + bio->bi_iter.bi_size <= bytes_allowed) {
732                 if (wait)
733                         *wait = 0;
734                 return true;
735         }
736
737         /* Calc approx time to dispatch */
738         extra_bytes = tg->bytes_disp[rw] + bio->bi_iter.bi_size - bytes_allowed;
739         jiffy_wait = div64_u64(extra_bytes * HZ, tg->bps[rw]);
740
741         if (!jiffy_wait)
742                 jiffy_wait = 1;
743
744         /*
745          * This wait time is without taking into consideration the rounding
746          * up we did. Add that time also.
747          */
748         jiffy_wait = jiffy_wait + (jiffy_elapsed_rnd - jiffy_elapsed);
749         if (wait)
750                 *wait = jiffy_wait;
751         return 0;
752 }
753
754 /*
755  * Returns whether one can dispatch a bio or not. Also returns approx number
756  * of jiffies to wait before this bio is with-in IO rate and can be dispatched
757  */
758 static bool tg_may_dispatch(struct throtl_grp *tg, struct bio *bio,
759                             unsigned long *wait)
760 {
761         bool rw = bio_data_dir(bio);
762         unsigned long bps_wait = 0, iops_wait = 0, max_wait = 0;
763
764         /*
765          * Currently whole state machine of group depends on first bio
766          * queued in the group bio list. So one should not be calling
767          * this function with a different bio if there are other bios
768          * queued.
769          */
770         BUG_ON(tg->service_queue.nr_queued[rw] &&
771                bio != throtl_peek_queued(&tg->service_queue.queued[rw]));
772
773         /* If tg->bps = -1, then BW is unlimited */
774         if (tg->bps[rw] == -1 && tg->iops[rw] == -1) {
775                 if (wait)
776                         *wait = 0;
777                 return true;
778         }
779
780         /*
781          * If previous slice expired, start a new one otherwise renew/extend
782          * existing slice to make sure it is at least throtl_slice interval
783          * long since now.
784          */
785         if (throtl_slice_used(tg, rw))
786                 throtl_start_new_slice(tg, rw);
787         else {
788                 if (time_before(tg->slice_end[rw], jiffies + throtl_slice))
789                         throtl_extend_slice(tg, rw, jiffies + throtl_slice);
790         }
791
792         if (tg_with_in_bps_limit(tg, bio, &bps_wait) &&
793             tg_with_in_iops_limit(tg, bio, &iops_wait)) {
794                 if (wait)
795                         *wait = 0;
796                 return 1;
797         }
798
799         max_wait = max(bps_wait, iops_wait);
800
801         if (wait)
802                 *wait = max_wait;
803
804         if (time_before(tg->slice_end[rw], jiffies + max_wait))
805                 throtl_extend_slice(tg, rw, jiffies + max_wait);
806
807         return 0;
808 }
809
810 static void throtl_charge_bio(struct throtl_grp *tg, struct bio *bio)
811 {
812         bool rw = bio_data_dir(bio);
813
814         /* Charge the bio to the group */
815         tg->bytes_disp[rw] += bio->bi_iter.bi_size;
816         tg->io_disp[rw]++;
817
818         /*
819          * REQ_THROTTLED is used to prevent the same bio to be throttled
820          * more than once as a throttled bio will go through blk-throtl the
821          * second time when it eventually gets issued.  Set it when a bio
822          * is being charged to a tg.
823          */
824         if (!(bio->bi_opf & REQ_THROTTLED))
825                 bio->bi_opf |= REQ_THROTTLED;
826 }
827
828 /**
829  * throtl_add_bio_tg - add a bio to the specified throtl_grp
830  * @bio: bio to add
831  * @qn: qnode to use
832  * @tg: the target throtl_grp
833  *
834  * Add @bio to @tg's service_queue using @qn.  If @qn is not specified,
835  * tg->qnode_on_self[] is used.
836  */
837 static void throtl_add_bio_tg(struct bio *bio, struct throtl_qnode *qn,
838                               struct throtl_grp *tg)
839 {
840         struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
841         bool rw = bio_data_dir(bio);
842
843         if (!qn)
844                 qn = &tg->qnode_on_self[rw];
845
846         /*
847          * If @tg doesn't currently have any bios queued in the same
848          * direction, queueing @bio can change when @tg should be
849          * dispatched.  Mark that @tg was empty.  This is automatically
850          * cleaered on the next tg_update_disptime().
851          */
852         if (!sq->nr_queued[rw])
853                 tg->flags |= THROTL_TG_WAS_EMPTY;
854
855         throtl_qnode_add_bio(bio, qn, &sq->queued[rw]);
856
857         sq->nr_queued[rw]++;
858         throtl_enqueue_tg(tg);
859 }
860
861 static void tg_update_disptime(struct throtl_grp *tg)
862 {
863         struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
864         unsigned long read_wait = -1, write_wait = -1, min_wait = -1, disptime;
865         struct bio *bio;
866
867         if ((bio = throtl_peek_queued(&sq->queued[READ])))
868                 tg_may_dispatch(tg, bio, &read_wait);
869
870         if ((bio = throtl_peek_queued(&sq->queued[WRITE])))
871                 tg_may_dispatch(tg, bio, &write_wait);
872
873         min_wait = min(read_wait, write_wait);
874         disptime = jiffies + min_wait;
875
876         /* Update dispatch time */
877         throtl_dequeue_tg(tg);
878         tg->disptime = disptime;
879         throtl_enqueue_tg(tg);
880
881         /* see throtl_add_bio_tg() */
882         tg->flags &= ~THROTL_TG_WAS_EMPTY;
883 }
884
885 static void start_parent_slice_with_credit(struct throtl_grp *child_tg,
886                                         struct throtl_grp *parent_tg, bool rw)
887 {
888         if (throtl_slice_used(parent_tg, rw)) {
889                 throtl_start_new_slice_with_credit(parent_tg, rw,
890                                 child_tg->slice_start[rw]);
891         }
892
893 }
894
895 static void tg_dispatch_one_bio(struct throtl_grp *tg, bool rw)
896 {
897         struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
898         struct throtl_service_queue *parent_sq = sq->parent_sq;
899         struct throtl_grp *parent_tg = sq_to_tg(parent_sq);
900         struct throtl_grp *tg_to_put = NULL;
901         struct bio *bio;
902
903         /*
904          * @bio is being transferred from @tg to @parent_sq.  Popping a bio
905          * from @tg may put its reference and @parent_sq might end up
906          * getting released prematurely.  Remember the tg to put and put it
907          * after @bio is transferred to @parent_sq.
908          */
909         bio = throtl_pop_queued(&sq->queued[rw], &tg_to_put);
910         sq->nr_queued[rw]--;
911
912         throtl_charge_bio(tg, bio);
913
914         /*
915          * If our parent is another tg, we just need to transfer @bio to
916          * the parent using throtl_add_bio_tg().  If our parent is
917          * @td->service_queue, @bio is ready to be issued.  Put it on its
918          * bio_lists[] and decrease total number queued.  The caller is
919          * responsible for issuing these bios.
920          */
921         if (parent_tg) {
922                 throtl_add_bio_tg(bio, &tg->qnode_on_parent[rw], parent_tg);
923                 start_parent_slice_with_credit(tg, parent_tg, rw);
924         } else {
925                 throtl_qnode_add_bio(bio, &tg->qnode_on_parent[rw],
926                                      &parent_sq->queued[rw]);
927                 BUG_ON(tg->td->nr_queued[rw] <= 0);
928                 tg->td->nr_queued[rw]--;
929         }
930
931         throtl_trim_slice(tg, rw);
932
933         if (tg_to_put)
934                 blkg_put(tg_to_blkg(tg_to_put));
935 }
936
937 static int throtl_dispatch_tg(struct throtl_grp *tg)
938 {
939         struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
940         unsigned int nr_reads = 0, nr_writes = 0;
941         unsigned int max_nr_reads = throtl_grp_quantum*3/4;
942         unsigned int max_nr_writes = throtl_grp_quantum - max_nr_reads;
943         struct bio *bio;
944
945         /* Try to dispatch 75% READS and 25% WRITES */
946
947         while ((bio = throtl_peek_queued(&sq->queued[READ])) &&
948                tg_may_dispatch(tg, bio, NULL)) {
949
950                 tg_dispatch_one_bio(tg, bio_data_dir(bio));
951                 nr_reads++;
952
953                 if (nr_reads >= max_nr_reads)
954                         break;
955         }
956
957         while ((bio = throtl_peek_queued(&sq->queued[WRITE])) &&
958                tg_may_dispatch(tg, bio, NULL)) {
959
960                 tg_dispatch_one_bio(tg, bio_data_dir(bio));
961                 nr_writes++;
962
963                 if (nr_writes >= max_nr_writes)
964                         break;
965         }
966
967         return nr_reads + nr_writes;
968 }
969
970 static int throtl_select_dispatch(struct throtl_service_queue *parent_sq)
971 {
972         unsigned int nr_disp = 0;
973
974         while (1) {
975                 struct throtl_grp *tg = throtl_rb_first(parent_sq);
976                 struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
977
978                 if (!tg)
979                         break;
980
981                 if (time_before(jiffies, tg->disptime))
982                         break;
983
984                 throtl_dequeue_tg(tg);
985
986                 nr_disp += throtl_dispatch_tg(tg);
987
988                 if (sq->nr_queued[0] || sq->nr_queued[1])
989                         tg_update_disptime(tg);
990
991                 if (nr_disp >= throtl_quantum)
992                         break;
993         }
994
995         return nr_disp;
996 }
997
998 /**
999  * throtl_pending_timer_fn - timer function for service_queue->pending_timer
1000  * @arg: the throtl_service_queue being serviced
1001  *
1002  * This timer is armed when a child throtl_grp with active bio's become
1003  * pending and queued on the service_queue's pending_tree and expires when
1004  * the first child throtl_grp should be dispatched.  This function
1005  * dispatches bio's from the children throtl_grps to the parent
1006  * service_queue.
1007  *
1008  * If the parent's parent is another throtl_grp, dispatching is propagated
1009  * by either arming its pending_timer or repeating dispatch directly.  If
1010  * the top-level service_tree is reached, throtl_data->dispatch_work is
1011  * kicked so that the ready bio's are issued.
1012  */
1013 static void throtl_pending_timer_fn(unsigned long arg)
1014 {
1015         struct throtl_service_queue *sq = (void *)arg;
1016         struct throtl_grp *tg = sq_to_tg(sq);
1017         struct throtl_data *td = sq_to_td(sq);
1018         struct request_queue *q = td->queue;
1019         struct throtl_service_queue *parent_sq;
1020         bool dispatched;
1021         int ret;
1022
1023         spin_lock_irq(q->queue_lock);
1024 again:
1025         parent_sq = sq->parent_sq;
1026         dispatched = false;
1027
1028         while (true) {
1029                 throtl_log(sq, "dispatch nr_queued=%u read=%u write=%u",
1030                            sq->nr_queued[READ] + sq->nr_queued[WRITE],
1031                            sq->nr_queued[READ], sq->nr_queued[WRITE]);
1032
1033                 ret = throtl_select_dispatch(sq);
1034                 if (ret) {
1035                         throtl_log(sq, "bios disp=%u", ret);
1036                         dispatched = true;
1037                 }
1038
1039                 if (throtl_schedule_next_dispatch(sq, false))
1040                         break;
1041
1042                 /* this dispatch windows is still open, relax and repeat */
1043                 spin_unlock_irq(q->queue_lock);
1044                 cpu_relax();
1045                 spin_lock_irq(q->queue_lock);
1046         }
1047
1048         if (!dispatched)
1049                 goto out_unlock;
1050
1051         if (parent_sq) {
1052                 /* @parent_sq is another throl_grp, propagate dispatch */
1053                 if (tg->flags & THROTL_TG_WAS_EMPTY) {
1054                         tg_update_disptime(tg);
1055                         if (!throtl_schedule_next_dispatch(parent_sq, false)) {
1056                                 /* window is already open, repeat dispatching */
1057                                 sq = parent_sq;
1058                                 tg = sq_to_tg(sq);
1059                                 goto again;
1060                         }
1061                 }
1062         } else {
1063                 /* reached the top-level, queue issueing */
1064                 queue_work(kthrotld_workqueue, &td->dispatch_work);
1065         }
1066 out_unlock:
1067         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
1068 }
1069
1070 /**
1071  * blk_throtl_dispatch_work_fn - work function for throtl_data->dispatch_work
1072  * @work: work item being executed
1073  *
1074  * This function is queued for execution when bio's reach the bio_lists[]
1075  * of throtl_data->service_queue.  Those bio's are ready and issued by this
1076  * function.
1077  */
1078 static void blk_throtl_dispatch_work_fn(struct work_struct *work)
1079 {
1080         struct throtl_data *td = container_of(work, struct throtl_data,
1081                                               dispatch_work);
1082         struct throtl_service_queue *td_sq = &td->service_queue;
1083         struct request_queue *q = td->queue;
1084         struct bio_list bio_list_on_stack;
1085         struct bio *bio;
1086         struct blk_plug plug;
1087         int rw;
1088
1089         bio_list_init(&bio_list_on_stack);
1090
1091         spin_lock_irq(q->queue_lock);
1092         for (rw = READ; rw <= WRITE; rw++)
1093                 while ((bio = throtl_pop_queued(&td_sq->queued[rw], NULL)))
1094                         bio_list_add(&bio_list_on_stack, bio);
1095         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
1096
1097         if (!bio_list_empty(&bio_list_on_stack)) {
1098                 blk_start_plug(&plug);
1099                 while((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack)))
1100                         generic_make_request(bio);
1101                 blk_finish_plug(&plug);
1102         }
1103 }
1104
1105 static u64 tg_prfill_conf_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd,
1106                               int off)
1107 {
1108         struct throtl_grp *tg = pd_to_tg(pd);
1109         u64 v = *(u64 *)((void *)tg + off);
1110
1111         if (v == -1)
1112                 return 0;
1113         return __blkg_prfill_u64(sf, pd, v);
1114 }
1115
1116 static u64 tg_prfill_conf_uint(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd,
1117                                int off)
1118 {
1119         struct throtl_grp *tg = pd_to_tg(pd);
1120         unsigned int v = *(unsigned int *)((void *)tg + off);
1121
1122         if (v == -1)
1123                 return 0;
1124         return __blkg_prfill_u64(sf, pd, v);
1125 }
1126
1127 static int tg_print_conf_u64(struct seq_file *sf, void *v)
1128 {
1129         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)), tg_prfill_conf_u64,
1130                           &blkcg_policy_throtl, seq_cft(sf)->private, false);
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 static int tg_print_conf_uint(struct seq_file *sf, void *v)
1135 {
1136         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)), tg_prfill_conf_uint,
1137                           &blkcg_policy_throtl, seq_cft(sf)->private, false);
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 static void tg_conf_updated(struct throtl_grp *tg)
1142 {
1143         struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
1144         struct cgroup_subsys_state *pos_css;
1145         struct blkcg_gq *blkg;
1146
1147         throtl_log(&tg->service_queue,
1148                    "limit change rbps=%llu wbps=%llu riops=%u wiops=%u",
1149                    tg->bps[READ], tg->bps[WRITE],
1150                    tg->iops[READ], tg->iops[WRITE]);
1151
1152         /*
1153          * Update has_rules[] flags for the updated tg's subtree.  A tg is
1154          * considered to have rules if either the tg itself or any of its
1155          * ancestors has rules.  This identifies groups without any
1156          * restrictions in the whole hierarchy and allows them to bypass
1157          * blk-throttle.
1158          */
1159         blkg_for_each_descendant_pre(blkg, pos_css, tg_to_blkg(tg))
1160                 tg_update_has_rules(blkg_to_tg(blkg));
1161
1162         /*
1163          * We're already holding queue_lock and know @tg is valid.  Let's
1164          * apply the new config directly.
1165          *
1166          * Restart the slices for both READ and WRITES. It might happen
1167          * that a group's limit are dropped suddenly and we don't want to
1168          * account recently dispatched IO with new low rate.
1169          */
1170         throtl_start_new_slice(tg, 0);
1171         throtl_start_new_slice(tg, 1);
1172
1173         if (tg->flags & THROTL_TG_PENDING) {
1174                 tg_update_disptime(tg);
1175                 throtl_schedule_next_dispatch(sq->parent_sq, true);
1176         }
1177 }
1178
1179 static ssize_t tg_set_conf(struct kernfs_open_file *of,
1180                            char *buf, size_t nbytes, loff_t off, bool is_u64)
1181 {
1182         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(of_css(of));
1183         struct blkg_conf_ctx ctx;
1184         struct throtl_grp *tg;
1185         int ret;
1186         u64 v;
1187
1188         ret = blkg_conf_prep(blkcg, &blkcg_policy_throtl, buf, &ctx);
1189         if (ret)
1190                 return ret;
1191
1192         ret = -EINVAL;
1193         if (sscanf(ctx.body, "%llu", &v) != 1)
1194                 goto out_finish;
1195         if (!v)
1196                 v = -1;
1197
1198         tg = blkg_to_tg(ctx.blkg);
1199
1200         if (is_u64)
1201                 *(u64 *)((void *)tg + of_cft(of)->private) = v;
1202         else
1203                 *(unsigned int *)((void *)tg + of_cft(of)->private) = v;
1204
1205         tg_conf_updated(tg);
1206         ret = 0;
1207 out_finish:
1208         blkg_conf_finish(&ctx);
1209         return ret ?: nbytes;
1210 }
1211
1212 static ssize_t tg_set_conf_u64(struct kernfs_open_file *of,
1213                                char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
1214 {
1215         return tg_set_conf(of, buf, nbytes, off, true);
1216 }
1217
1218 static ssize_t tg_set_conf_uint(struct kernfs_open_file *of,
1219                                 char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
1220 {
1221         return tg_set_conf(of, buf, nbytes, off, false);
1222 }
1223
1224 static struct cftype throtl_legacy_files[] = {
1225         {
1226                 .name = "throttle.read_bps_device",
1227                 .private = offsetof(struct throtl_grp, bps[READ]),
1228                 .seq_show = tg_print_conf_u64,
1229                 .write = tg_set_conf_u64,
1230         },
1231         {
1232                 .name = "throttle.write_bps_device",
1233                 .private = offsetof(struct throtl_grp, bps[WRITE]),
1234                 .seq_show = tg_print_conf_u64,
1235                 .write = tg_set_conf_u64,
1236         },
1237         {
1238                 .name = "throttle.read_iops_device",
1239                 .private = offsetof(struct throtl_grp, iops[READ]),
1240                 .seq_show = tg_print_conf_uint,
1241                 .write = tg_set_conf_uint,
1242         },
1243         {
1244                 .name = "throttle.write_iops_device",
1245                 .private = offsetof(struct throtl_grp, iops[WRITE]),
1246                 .seq_show = tg_print_conf_uint,
1247                 .write = tg_set_conf_uint,
1248         },
1249         {
1250                 .name = "throttle.io_service_bytes",
1251                 .private = (unsigned long)&blkcg_policy_throtl,
1252                 .seq_show = blkg_print_stat_bytes,
1253         },
1254         {
1255                 .name = "throttle.io_serviced",
1256                 .private = (unsigned long)&blkcg_policy_throtl,
1257                 .seq_show = blkg_print_stat_ios,
1258         },
1259         { }     /* terminate */
1260 };
1261
1262 static u64 tg_prfill_max(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd,
1263                          int off)
1264 {
1265         struct throtl_grp *tg = pd_to_tg(pd);
1266         const char *dname = blkg_dev_name(pd->blkg);
1267         char bufs[4][21] = { "max", "max", "max", "max" };
1268
1269         if (!dname)
1270                 return 0;
1271         if (tg->bps[READ] == -1 && tg->bps[WRITE] == -1 &&
1272             tg->iops[READ] == -1 && tg->iops[WRITE] == -1)
1273                 return 0;
1274
1275         if (tg->bps[READ] != -1)
1276                 snprintf(bufs[0], sizeof(bufs[0]), "%llu", tg->bps[READ]);
1277         if (tg->bps[WRITE] != -1)
1278                 snprintf(bufs[1], sizeof(bufs[1]), "%llu", tg->bps[WRITE]);
1279         if (tg->iops[READ] != -1)
1280                 snprintf(bufs[2], sizeof(bufs[2]), "%u", tg->iops[READ]);
1281         if (tg->iops[WRITE] != -1)
1282                 snprintf(bufs[3], sizeof(bufs[3]), "%u", tg->iops[WRITE]);
1283
1284         seq_printf(sf, "%s rbps=%s wbps=%s riops=%s wiops=%s\n",
1285                    dname, bufs[0], bufs[1], bufs[2], bufs[3]);
1286         return 0;
1287 }
1288
1289 static int tg_print_max(struct seq_file *sf, void *v)
1290 {
1291         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)), tg_prfill_max,
1292                           &blkcg_policy_throtl, seq_cft(sf)->private, false);
1293         return 0;
1294 }
1295
1296 static ssize_t tg_set_max(struct kernfs_open_file *of,
1297                           char *buf, size_t nbytes, loff_t off)
1298 {
1299         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(of_css(of));
1300         struct blkg_conf_ctx ctx;
1301         struct throtl_grp *tg;
1302         u64 v[4];
1303         int ret;
1304
1305         ret = blkg_conf_prep(blkcg, &blkcg_policy_throtl, buf, &ctx);
1306         if (ret)
1307                 return ret;
1308
1309         tg = blkg_to_tg(ctx.blkg);
1310
1311         v[0] = tg->bps[READ];
1312         v[1] = tg->bps[WRITE];
1313         v[2] = tg->iops[READ];
1314         v[3] = tg->iops[WRITE];
1315
1316         while (true) {
1317                 char tok[27];   /* wiops=18446744073709551616 */
1318                 char *p;
1319                 u64 val = -1;
1320                 int len;
1321
1322                 if (sscanf(ctx.body, "%26s%n", tok, &len) != 1)
1323                         break;
1324                 if (tok[0] == '\0')
1325                         break;
1326                 ctx.body += len;
1327
1328                 ret = -EINVAL;
1329                 p = tok;
1330                 strsep(&p, "=");
1331                 if (!p || (sscanf(p, "%llu", &val) != 1 && strcmp(p, "max")))
1332                         goto out_finish;
1333
1334                 ret = -ERANGE;
1335                 if (!val)
1336                         goto out_finish;
1337
1338                 ret = -EINVAL;
1339                 if (!strcmp(tok, "rbps"))
1340                         v[0] = val;
1341                 else if (!strcmp(tok, "wbps"))
1342                         v[1] = val;
1343                 else if (!strcmp(tok, "riops"))
1344                         v[2] = min_t(u64, val, UINT_MAX);
1345                 else if (!strcmp(tok, "wiops"))
1346                         v[3] = min_t(u64, val, UINT_MAX);
1347                 else
1348                         goto out_finish;
1349         }
1350
1351         tg->bps[READ] = v[0];
1352         tg->bps[WRITE] = v[1];
1353         tg->iops[READ] = v[2];
1354         tg->iops[WRITE] = v[3];
1355
1356         tg_conf_updated(tg);
1357         ret = 0;
1358 out_finish:
1359         blkg_conf_finish(&ctx);
1360         return ret ?: nbytes;
1361 }
1362
1363 static struct cftype throtl_files[] = {
1364         {
1365                 .name = "max",
1366                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
1367                 .seq_show = tg_print_max,
1368                 .write = tg_set_max,
1369         },
1370         { }     /* terminate */
1371 };
1372
1373 static void throtl_shutdown_wq(struct request_queue *q)
1374 {
1375         struct throtl_data *td = q->td;
1376
1377         cancel_work_sync(&td->dispatch_work);
1378 }
1379
1380 static struct blkcg_policy blkcg_policy_throtl = {
1381         .dfl_cftypes            = throtl_files,
1382         .legacy_cftypes         = throtl_legacy_files,
1383
1384         .pd_alloc_fn            = throtl_pd_alloc,
1385         .pd_init_fn             = throtl_pd_init,
1386         .pd_online_fn           = throtl_pd_online,
1387         .pd_free_fn             = throtl_pd_free,
1388 };
1389
1390 bool blk_throtl_bio(struct request_queue *q, struct blkcg_gq *blkg,
1391                     struct bio *bio)
1392 {
1393         struct throtl_qnode *qn = NULL;
1394         struct throtl_grp *tg = blkg_to_tg(blkg ?: q->root_blkg);
1395         struct throtl_service_queue *sq;
1396         bool rw = bio_data_dir(bio);
1397         bool throttled = false;
1398
1399         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
1400
1401         /* see throtl_charge_bio() */
1402         if ((bio->bi_opf & REQ_THROTTLED) || !tg->has_rules[rw])
1403                 goto out;
1404
1405         spin_lock_irq(q->queue_lock);
1406
1407         if (unlikely(blk_queue_bypass(q)))
1408                 goto out_unlock;
1409
1410         sq = &tg->service_queue;
1411
1412         while (true) {
1413                 /* throtl is FIFO - if bios are already queued, should queue */
1414                 if (sq->nr_queued[rw])
1415                         break;
1416
1417                 /* if above limits, break to queue */
1418                 if (!tg_may_dispatch(tg, bio, NULL))
1419                         break;
1420
1421                 /* within limits, let's charge and dispatch directly */
1422                 throtl_charge_bio(tg, bio);
1423
1424                 /*
1425                  * We need to trim slice even when bios are not being queued
1426                  * otherwise it might happen that a bio is not queued for
1427                  * a long time and slice keeps on extending and trim is not
1428                  * called for a long time. Now if limits are reduced suddenly
1429                  * we take into account all the IO dispatched so far at new
1430                  * low rate and * newly queued IO gets a really long dispatch
1431                  * time.
1432                  *
1433                  * So keep on trimming slice even if bio is not queued.
1434                  */
1435                 throtl_trim_slice(tg, rw);
1436
1437                 /*
1438                  * @bio passed through this layer without being throttled.
1439                  * Climb up the ladder.  If we''re already at the top, it
1440                  * can be executed directly.
1441                  */
1442                 qn = &tg->qnode_on_parent[rw];
1443                 sq = sq->parent_sq;
1444                 tg = sq_to_tg(sq);
1445                 if (!tg)
1446                         goto out_unlock;
1447         }
1448
1449         /* out-of-limit, queue to @tg */
1450         throtl_log(sq, "[%c] bio. bdisp=%llu sz=%u bps=%llu iodisp=%u iops=%u queued=%d/%d",
1451                    rw == READ ? 'R' : 'W',
1452                    tg->bytes_disp[rw], bio->bi_iter.bi_size, tg->bps[rw],
1453                    tg->io_disp[rw], tg->iops[rw],
1454                    sq->nr_queued[READ], sq->nr_queued[WRITE]);
1455
1456         bio_associate_current(bio);
1457         tg->td->nr_queued[rw]++;
1458         throtl_add_bio_tg(bio, qn, tg);
1459         throttled = true;
1460
1461         /*
1462          * Update @tg's dispatch time and force schedule dispatch if @tg
1463          * was empty before @bio.  The forced scheduling isn't likely to
1464          * cause undue delay as @bio is likely to be dispatched directly if
1465          * its @tg's disptime is not in the future.
1466          */
1467         if (tg->flags & THROTL_TG_WAS_EMPTY) {
1468                 tg_update_disptime(tg);
1469                 throtl_schedule_next_dispatch(tg->service_queue.parent_sq, true);
1470         }
1471
1472 out_unlock:
1473         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
1474 out:
1475         /*
1476          * As multiple blk-throtls may stack in the same issue path, we
1477          * don't want bios to leave with the flag set.  Clear the flag if
1478          * being issued.
1479          */
1480         if (!throttled)
1481                 bio->bi_opf &= ~REQ_THROTTLED;
1482         return throttled;
1483 }
1484
1485 /*
1486  * Dispatch all bios from all children tg's queued on @parent_sq.  On
1487  * return, @parent_sq is guaranteed to not have any active children tg's
1488  * and all bios from previously active tg's are on @parent_sq->bio_lists[].
1489  */
1490 static void tg_drain_bios(struct throtl_service_queue *parent_sq)
1491 {
1492         struct throtl_grp *tg;
1493
1494         while ((tg = throtl_rb_first(parent_sq))) {
1495                 struct throtl_service_queue *sq = &tg->service_queue;
1496                 struct bio *bio;
1497
1498                 throtl_dequeue_tg(tg);
1499
1500                 while ((bio = throtl_peek_queued(&sq->queued[READ])))
1501                         tg_dispatch_one_bio(tg, bio_data_dir(bio));
1502                 while ((bio = throtl_peek_queued(&sq->queued[WRITE])))
1503                         tg_dispatch_one_bio(tg, bio_data_dir(bio));
1504         }
1505 }
1506
1507 /**
1508  * blk_throtl_drain - drain throttled bios
1509  * @q: request_queue to drain throttled bios for
1510  *
1511  * Dispatch all currently throttled bios on @q through ->make_request_fn().
1512  */
1513 void blk_throtl_drain(struct request_queue *q)
1514         __releases(q->queue_lock) __acquires(q->queue_lock)
1515 {
1516         struct throtl_data *td = q->td;
1517         struct blkcg_gq *blkg;
1518         struct cgroup_subsys_state *pos_css;
1519         struct bio *bio;
1520         int rw;
1521
1522         queue_lockdep_assert_held(q);
1523         rcu_read_lock();
1524
1525         /*
1526          * Drain each tg while doing post-order walk on the blkg tree, so
1527          * that all bios are propagated to td->service_queue.  It'd be
1528          * better to walk service_queue tree directly but blkg walk is
1529          * easier.
1530          */
1531         blkg_for_each_descendant_post(blkg, pos_css, td->queue->root_blkg)
1532                 tg_drain_bios(&blkg_to_tg(blkg)->service_queue);
1533
1534         /* finally, transfer bios from top-level tg's into the td */
1535         tg_drain_bios(&td->service_queue);
1536
1537         rcu_read_unlock();
1538         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
1539
1540         /* all bios now should be in td->service_queue, issue them */
1541         for (rw = READ; rw <= WRITE; rw++)
1542                 while ((bio = throtl_pop_queued(&td->service_queue.queued[rw],
1543                                                 NULL)))
1544                         generic_make_request(bio);
1545
1546         spin_lock_irq(q->queue_lock);
1547 }
1548
1549 int blk_throtl_init(struct request_queue *q)
1550 {
1551         struct throtl_data *td;
1552         int ret;
1553
1554         td = kzalloc_node(sizeof(*td), GFP_KERNEL, q->node);
1555         if (!td)
1556                 return -ENOMEM;
1557
1558         INIT_WORK(&td->dispatch_work, blk_throtl_dispatch_work_fn);
1559         throtl_service_queue_init(&td->service_queue);
1560
1561         q->td = td;
1562         td->queue = q;
1563
1564         /* activate policy */
1565         ret = blkcg_activate_policy(q, &blkcg_policy_throtl);
1566         if (ret)
1567                 kfree(td);
1568         return ret;
1569 }
1570
1571 void blk_throtl_exit(struct request_queue *q)
1572 {
1573         BUG_ON(!q->td);
1574         throtl_shutdown_wq(q);
1575         blkcg_deactivate_policy(q, &blkcg_policy_throtl);
1576         kfree(q->td);
1577 }
1578
1579 static int __init throtl_init(void)
1580 {
1581         kthrotld_workqueue = alloc_workqueue("kthrotld", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1582         if (!kthrotld_workqueue)
1583                 panic("Failed to create kthrotld\n");
1584
1585         return blkcg_policy_register(&blkcg_policy_throtl);
1586 }
1587
1588 module_init(throtl_init);