block/blk-mq.c

   1 #include <linux/kernel.h>
   2 #include <linux/module.h>
   3 #include <linux/backing-dev.h>
   4 #include <linux/bio.h>
   5 #include <linux/blkdev.h>
   6 #include <linux/mm.h>
   7 #include <linux/init.h>
   8 #include <linux/slab.h>
   9 #include <linux/workqueue.h>
  10 #include <linux/smp.h>
  11 #include <linux/llist.h>
  12 #include <linux/list_sort.h>
  13 #include <linux/cpu.h>
  14 #include <linux/cache.h>
  15 #include <linux/sched/sysctl.h>
  16 #include <linux/delay.h>
  17
  18 #include <trace/events/block.h>
  19
  20 #include <linux/blk-mq.h>
  21 #include "blk.h"
  22 #include "blk-mq.h"
  23 #include "blk-mq-tag.h"
  24
  25 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  26 static LIST_HEAD(all_q_list);
  27
  28 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  29
  30 static struct blk_mq_ctx *__blk_mq_get_ctx(struct request_queue *q,
  31                                            unsigned int cpu)
  32 {
  33         return per_cpu_ptr(q->queue_ctx, cpu);
  34 }
  35
  36 /*
  37  * This assumes per-cpu software queueing queues. They could be per-node
  38  * as well, for instance. For now this is hardcoded as-is. Note that we don't
  39  * care about preemption, since we know the ctx's are persistent. This does
  40  * mean that we can't rely on ctx always matching the currently running CPU.
  41  */
  42 static struct blk_mq_ctx *blk_mq_get_ctx(struct request_queue *q)
  43 {
  44         return __blk_mq_get_ctx(q, get_cpu());
  45 }
  46
  47 static void blk_mq_put_ctx(struct blk_mq_ctx *ctx)
  48 {
  49         put_cpu();
  50 }
  51
  52 /*
  53  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  54  */
  55 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  56 {
  57         unsigned int i;
  58
  59         for (i = 0; i < hctx->nr_ctx_map; i++)
  60                 if (hctx->ctx_map[i])
  61                         return true;
  62
  63         return false;
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  68  */
  69 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  70                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  71 {
  72         if (!test_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map))
  73                 set_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
  74 }
  75
  76 static struct request *__blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  77                                               gfp_t gfp, bool reserved)
  78 {
  79         struct request *rq;
  80         unsigned int tag;
  81
  82         tag = blk_mq_get_tag(hctx->tags, gfp, reserved);
  83         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
  84                 rq = hctx->tags->rqs[tag];
  85                 blk_rq_init(hctx->queue, rq);
  86                 rq->tag = tag;
  87
  88                 return rq;
  89         }
  90
  91         return NULL;
  92 }
  93
  94 static int blk_mq_queue_enter(struct request_queue *q)
  95 {
  96         int ret;
  97
  98         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, 1, 1000000);
  99         smp_wmb();
 100         /* we have problems to freeze the queue if it's initializing */
 101         if (!blk_queue_bypass(q) || !blk_queue_init_done(q))
 102                 return 0;
 103
 104         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, -1, 1000000);
 105
 106         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 107         ret = wait_event_interruptible_lock_irq(q->mq_freeze_wq,
 108                 !blk_queue_bypass(q) || blk_queue_dying(q),
 109                 *q->queue_lock);
 110         /* inc usage with lock hold to avoid freeze_queue runs here */
 111         if (!ret && !blk_queue_dying(q))
 112                 __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, 1, 1000000);
 113         else if (blk_queue_dying(q))
 114                 ret = -ENODEV;
 115         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 116
 117         return ret;
 118 }
 119
 120 static void blk_mq_queue_exit(struct request_queue *q)
 121 {
 122         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, -1, 1000000);
 123 }
 124
 125 static void __blk_mq_drain_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         while (true) {
 128                 s64 count;
 129
 130                 spin_lock_irq(q->queue_lock);
 131                 count = percpu_counter_sum(&q->mq_usage_counter);
 132                 spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 133
 134                 if (count == 0)
 135                         break;
 136                 blk_mq_run_queues(q, false);
 137                 msleep(10);
 138         }
 139 }
 140
 141 /*
 142  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 143  * the queue afterward.
 144  */
 145 static void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 146 {
 147         bool drain;
 148
 149         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 150         drain = !q->bypass_depth++;
 151         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 152         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 153
 154         if (drain)
 155                 __blk_mq_drain_queue(q);
 156 }
 157
 158 void blk_mq_drain_queue(struct request_queue *q)
 159 {
 160         __blk_mq_drain_queue(q);
 161 }
 162
 163 static void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 164 {
 165         bool wake = false;
 166
 167         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 168         if (!--q->bypass_depth) {
 169                 queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 170                 wake = true;
 171         }
 172         WARN_ON_ONCE(q->bypass_depth < 0);
 173         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 174         if (wake)
 175                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 176 }
 177
 178 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 179 {
 180         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 181 }
 182 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 183
 184 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 185                                struct request *rq, unsigned int rw_flags)
 186 {
 187         if (blk_queue_io_stat(q))
 188                 rw_flags |= REQ_IO_STAT;
 189
 190         rq->mq_ctx = ctx;
 191         rq->cmd_flags = rw_flags;
 192         rq->start_time = jiffies;
 193         set_start_time_ns(rq);
 194         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 195 }
 196
 197 static struct request *blk_mq_alloc_request_pinned(struct request_queue *q,
 198                                                    int rw, gfp_t gfp,
 199                                                    bool reserved)
 200 {
 201         struct request *rq;
 202
 203         do {
 204                 struct blk_mq_ctx *ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 205                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 206
 207                 rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, gfp & ~__GFP_WAIT, reserved);
 208                 if (rq) {
 209                         blk_mq_rq_ctx_init(q, ctx, rq, rw);
 210                         break;
 211                 }
 212
 213                 if (gfp & __GFP_WAIT) {
 214                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 215                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 216                 } else {
 217                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 218                         break;
 219                 }
 220
 221                 blk_mq_wait_for_tags(hctx->tags);
 222         } while (1);
 223
 224         return rq;
 225 }
 226
 227 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw, gfp_t gfp)
 228 {
 229         struct request *rq;
 230
 231         if (blk_mq_queue_enter(q))
 232                 return NULL;
 233
 234         rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, gfp, false);
 235         if (rq)
 236                 blk_mq_put_ctx(rq->mq_ctx);
 237         return rq;
 238 }
 239
 240 struct request *blk_mq_alloc_reserved_request(struct request_queue *q, int rw,
 241                                               gfp_t gfp)
 242 {
 243         struct request *rq;
 244
 245         if (blk_mq_queue_enter(q))
 246                 return NULL;
 247
 248         rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, gfp, true);
 249         if (rq)
 250                 blk_mq_put_ctx(rq->mq_ctx);
 251         return rq;
 252 }
 253 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_reserved_request);
 254
 255 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 256                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 257 {
 258         const int tag = rq->tag;
 259         struct request_queue *q = rq->q;
 260
 261         blk_mq_put_tag(hctx->tags, tag);
 262         blk_mq_queue_exit(q);
 263 }
 264
 265 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 266 {
 267         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 268         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 269         struct request_queue *q = rq->q;
 270
 271         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 272
 273         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 274         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Clone all relevant state from a request that has been put on hold in
 279  * the flush state machine into the preallocated flush request that hangs
 280  * off the request queue.
 281  *
 282  * For a driver the flush request should be invisible, that's why we are
 283  * impersonating the original request here.
 284  */
 285 void blk_mq_clone_flush_request(struct request *flush_rq,
 286                 struct request *orig_rq)
 287 {
 288         struct blk_mq_hw_ctx *hctx =
 289                 orig_rq->q->mq_ops->map_queue(orig_rq->q, orig_rq->mq_ctx->cpu);
 290
 291         flush_rq->mq_ctx = orig_rq->mq_ctx;
 292         flush_rq->tag = orig_rq->tag;
 293         memcpy(blk_mq_rq_to_pdu(flush_rq), blk_mq_rq_to_pdu(orig_rq),
 294                 hctx->cmd_size);
 295 }
 296
 297 inline void __blk_mq_end_io(struct request *rq, int error)
 298 {
 299         blk_account_io_done(rq);
 300
 301         if (rq->end_io) {
 302                 rq->end_io(rq, error);
 303         } else {
 304                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 305                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 306                 blk_mq_free_request(rq);
 307         }
 308 }
 309 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_io);
 310
 311 void blk_mq_end_io(struct request *rq, int error)
 312 {
 313         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 314                 BUG();
 315         __blk_mq_end_io(rq, error);
 316 }
 317 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_io);
 318
 319 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 320 {
 321         struct request *rq = data;
 322
 323         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 324 }
 325
 326 void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 327 {
 328         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 329         int cpu;
 330
 331         if (!ctx->ipi_redirect) {
 332                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 333                 return;
 334         }
 335
 336         cpu = get_cpu();
 337         if (cpu != ctx->cpu && cpu_online(ctx->cpu)) {
 338                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 339                 rq->csd.info = rq;
 340                 rq->csd.flags = 0;
 341                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 342         } else {
 343                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 344         }
 345         put_cpu();
 346 }
 347
 348 /**
 349  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 350  * @rq:         the request being processed
 351  *
 352  * Description:
 353  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 354  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 355  **/
 356 void blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 357 {
 358         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
 359                 return;
 360         if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 361                 __blk_mq_complete_request(rq);
 362 }
 363 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 364
 365 static void blk_mq_start_request(struct request *rq, bool last)
 366 {
 367         struct request_queue *q = rq->q;
 368
 369         trace_block_rq_issue(q, rq);
 370
 371         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 372         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 373                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 374
 375         /*
 376          * Just mark start time and set the started bit. Due to memory
 377          * ordering, we know we'll see the correct deadline as long as
 378          * REQ_ATOMIC_STARTED is seen.
 379          */
 380         rq->deadline = jiffies + q->rq_timeout;
 381         set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 382
 383         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 384                 /*
 385                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 386                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 387                  * fewer than the device can handle.
 388                  */
 389                 rq->nr_phys_segments++;
 390         }
 391
 392         /*
 393          * Flag the last request in the series so that drivers know when IO
 394          * should be kicked off, if they don't do it on a per-request basis.
 395          *
 396          * Note: the flag isn't the only condition drivers should do kick off.
 397          * If drive is busy, the last request might not have the bit set.
 398          */
 399         if (last)
 400                 rq->cmd_flags |= REQ_END;
 401 }
 402
 403 static void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 404 {
 405         struct request_queue *q = rq->q;
 406
 407         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 408         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 409
 410         rq->cmd_flags &= ~REQ_END;
 411
 412         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 413                 rq->nr_phys_segments--;
 414 }
 415
 416 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 417 {
 418         return tags->rqs[tag];
 419 }
 420 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 421
 422 struct blk_mq_timeout_data {
 423         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 424         unsigned long *next;
 425         unsigned int *next_set;
 426 };
 427
 428 static void blk_mq_timeout_check(void *__data, unsigned long *free_tags)
 429 {
 430         struct blk_mq_timeout_data *data = __data;
 431         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data->hctx;
 432         unsigned int tag;
 433
 434          /* It may not be in flight yet (this is where
 435          * the REQ_ATOMIC_STARTED flag comes in). The requests are
 436          * statically allocated, so we know it's always safe to access the
 437          * memory associated with a bit offset into ->rqs[].
 438          */
 439         tag = 0;
 440         do {
 441                 struct request *rq;
 442
 443                 tag = find_next_zero_bit(free_tags, hctx->tags->nr_tags, tag);
 444                 if (tag >= hctx->tags->nr_tags)
 445                         break;
 446
 447                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, tag++);
 448                 if (rq->q != hctx->queue)
 449                         continue;
 450                 if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 451                         continue;
 452
 453                 blk_rq_check_expired(rq, data->next, data->next_set);
 454         } while (1);
 455 }
 456
 457 static void blk_mq_hw_ctx_check_timeout(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 458                                         unsigned long *next,
 459                                         unsigned int *next_set)
 460 {
 461         struct blk_mq_timeout_data data = {
 462                 .hctx           = hctx,
 463                 .next           = next,
 464                 .next_set       = next_set,
 465         };
 466
 467         /*
 468          * Ask the tagging code to iterate busy requests, so we can
 469          * check them for timeout.
 470          */
 471         blk_mq_tag_busy_iter(hctx->tags, blk_mq_timeout_check, &data);
 472 }
 473
 474 static void blk_mq_rq_timer(unsigned long data)
 475 {
 476         struct request_queue *q = (struct request_queue *) data;
 477         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 478         unsigned long next = 0;
 479         int i, next_set = 0;
 480
 481         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 482                 blk_mq_hw_ctx_check_timeout(hctx, &next, &next_set);
 483
 484         if (next_set)
 485                 mod_timer(&q->timeout, round_jiffies_up(next));
 486 }
 487
 488 /*
 489  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 490  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 491  * too much time checking for merges.
 492  */
 493 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 494                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 495 {
 496         struct request *rq;
 497         int checked = 8;
 498
 499         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 500                 int el_ret;
 501
 502                 if (!checked--)
 503                         break;
 504
 505                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 506                         continue;
 507
 508                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 509                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 510                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 511                                 ctx->rq_merged++;
 512                                 return true;
 513                         }
 514                         break;
 515                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 516                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 517                                 ctx->rq_merged++;
 518                                 return true;
 519                         }
 520                         break;
 521                 }
 522         }
 523
 524         return false;
 525 }
 526
 527 void blk_mq_add_timer(struct request *rq)
 528 {
 529         __blk_add_timer(rq, NULL);
 530 }
 531
 532 /*
 533  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 534  * Note that this function currently has various problems around ordering
 535  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 536  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 537  */
 538 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 539 {
 540         struct request_queue *q = hctx->queue;
 541         struct blk_mq_ctx *ctx;
 542         struct request *rq;
 543         LIST_HEAD(rq_list);
 544         int bit, queued;
 545
 546         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 547
 548         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 549                 return;
 550
 551         hctx->run++;
 552
 553         /*
 554          * Touch any software queue that has pending entries.
 555          */
 556         for_each_set_bit(bit, hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx) {
 557                 clear_bit(bit, hctx->ctx_map);
 558                 ctx = hctx->ctxs[bit];
 559                 BUG_ON(bit != ctx->index_hw);
 560
 561                 spin_lock(&ctx->lock);
 562                 list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, &rq_list);
 563                 spin_unlock(&ctx->lock);
 564         }
 565
 566         /*
 567          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 568          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 569          */
 570         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 571                 spin_lock(&hctx->lock);
 572                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 573                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 574                 spin_unlock(&hctx->lock);
 575         }
 576
 577         /*
 578          * Delete and return all entries from our dispatch list
 579          */
 580         queued = 0;
 581
 582         /*
 583          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 584          */
 585         while (!list_empty(&rq_list)) {
 586                 int ret;
 587
 588                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 589                 list_del_init(&rq->queuelist);
 590
 591                 blk_mq_start_request(rq, list_empty(&rq_list));
 592
 593                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, rq);
 594                 switch (ret) {
 595                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 596                         queued++;
 597                         continue;
 598                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 599                         /*
 600                          * FIXME: we should have a mechanism to stop the queue
 601                          * like blk_stop_queue, otherwise we will waste cpu
 602                          * time
 603                          */
 604                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 605                         blk_mq_requeue_request(rq);
 606                         break;
 607                 default:
 608                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 609                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 610                         rq->errors = -EIO;
 611                         blk_mq_end_io(rq, rq->errors);
 612                         break;
 613                 }
 614
 615                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 616                         break;
 617         }
 618
 619         if (!queued)
 620                 hctx->dispatched[0]++;
 621         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 622                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 623
 624         /*
 625          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 626          * that is where we will continue on next queue run.
 627          */
 628         if (!list_empty(&rq_list)) {
 629                 spin_lock(&hctx->lock);
 630                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 631                 spin_unlock(&hctx->lock);
 632         }
 633 }
 634
 635 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 636 {
 637         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 638                 return;
 639
 640         if (!async && cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), hctx->cpumask))
 641                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 642         else if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 643                 kblockd_schedule_delayed_work(&hctx->run_work, 0);
 644         else {
 645                 unsigned int cpu;
 646
 647                 /*
 648                  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 649                  * in a mask and had some smarts for more clever placement
 650                  * than the first CPU. Or we could round-robin here. For now,
 651                  * just queue on the first CPU.
 652                  */
 653                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 654                 kblockd_schedule_delayed_work_on(cpu, &hctx->run_work, 0);
 655         }
 656 }
 657
 658 void blk_mq_run_queues(struct request_queue *q, bool async)
 659 {
 660         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 661         int i;
 662
 663         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 664                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 665                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 666                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 667                         continue;
 668
 669                 preempt_disable();
 670                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 671                 preempt_enable();
 672         }
 673 }
 674 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_queues);
 675
 676 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 677 {
 678         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 679         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 680         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 681 }
 682 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 683
 684 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 685 {
 686         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 687         int i;
 688
 689         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 690                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 691 }
 692 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 693
 694 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 695 {
 696         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 697
 698         preempt_disable();
 699         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 700         preempt_enable();
 701 }
 702 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 703
 704 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 705 {
 706         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 707         int i;
 708
 709         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 710                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 711                         continue;
 712
 713                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 714                 preempt_disable();
 715                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 716                 preempt_enable();
 717         }
 718 }
 719 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 720
 721 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 722 {
 723         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 724
 725         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 726
 727         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 728 }
 729
 730 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 731 {
 732         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 733
 734         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 735
 736         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 737                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 738 }
 739
 740 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 741 {
 742         unsigned long tmo = msecs_to_jiffies(msecs);
 743
 744         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 745                 kblockd_schedule_delayed_work(&hctx->delay_work, tmo);
 746         else {
 747                 unsigned int cpu;
 748
 749                 /*
 750                  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 751                  * in a mask and had some smarts for more clever placement
 752                  * than the first CPU. Or we could round-robin here. For now,
 753                  * just queue on the first CPU.
 754                  */
 755                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 756                 kblockd_schedule_delayed_work_on(cpu, &hctx->delay_work, tmo);
 757         }
 758 }
 759 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 760
 761 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 762                                     struct request *rq, bool at_head)
 763 {
 764         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 765
 766         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 767
 768         if (at_head)
 769                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 770         else
 771                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 772         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 773
 774         /*
 775          * We do this early, to ensure we are on the right CPU.
 776          */
 777         blk_mq_add_timer(rq);
 778 }
 779
 780 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
 781                 bool async)
 782 {
 783         struct request_queue *q = rq->q;
 784         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 785         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
 786
 787         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 788         if (!cpu_online(ctx->cpu))
 789                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
 790
 791         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 792
 793         if (rq->cmd_flags & (REQ_FLUSH | REQ_FUA) &&
 794             !(rq->cmd_flags & (REQ_FLUSH_SEQ))) {
 795                 blk_insert_flush(rq);
 796         } else {
 797                 spin_lock(&ctx->lock);
 798                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
 799                 spin_unlock(&ctx->lock);
 800         }
 801
 802         if (run_queue)
 803                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 804
 805         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 806 }
 807
 808 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
 809                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
 810                                      struct list_head *list,
 811                                      int depth,
 812                                      bool from_schedule)
 813
 814 {
 815         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 816         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
 817
 818         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
 819
 820         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 821
 822         if (!cpu_online(ctx->cpu))
 823                 ctx = current_ctx;
 824         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 825
 826         /*
 827          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
 828          * offline now
 829          */
 830         spin_lock(&ctx->lock);
 831         while (!list_empty(list)) {
 832                 struct request *rq;
 833
 834                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
 835                 list_del_init(&rq->queuelist);
 836                 rq->mq_ctx = ctx;
 837                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
 838         }
 839         spin_unlock(&ctx->lock);
 840
 841         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
 842         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 843 }
 844
 845 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
 846 {
 847         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
 848         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
 849
 850         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
 851                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
 852                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
 853 }
 854
 855 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
 856 {
 857         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
 858         struct request_queue *this_q;
 859         struct request *rq;
 860         LIST_HEAD(list);
 861         LIST_HEAD(ctx_list);
 862         unsigned int depth;
 863
 864         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
 865
 866         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
 867
 868         this_q = NULL;
 869         this_ctx = NULL;
 870         depth = 0;
 871
 872         while (!list_empty(&list)) {
 873                 rq = list_entry_rq(list.next);
 874                 list_del_init(&rq->queuelist);
 875                 BUG_ON(!rq->q);
 876                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
 877                         if (this_ctx) {
 878                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
 879                                                         &ctx_list, depth,
 880                                                         from_schedule);
 881                         }
 882
 883                         this_ctx = rq->mq_ctx;
 884                         this_q = rq->q;
 885                         depth = 0;
 886                 }
 887
 888                 depth++;
 889                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
 890         }
 891
 892         /*
 893          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
 894          * on 'ctx_list'. Do those.
 895          */
 896         if (this_ctx) {
 897                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
 898                                        from_schedule);
 899         }
 900 }
 901
 902 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
 903 {
 904         init_request_from_bio(rq, bio);
 905         blk_account_io_start(rq, 1);
 906 }
 907
 908 static void blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 909 {
 910         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 911         struct blk_mq_ctx *ctx;
 912         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
 913         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
 914         int rw = bio_data_dir(bio);
 915         struct request *rq;
 916         unsigned int use_plug, request_count = 0;
 917
 918         /*
 919          * If we have multiple hardware queues, just go directly to
 920          * one of those for sync IO.
 921          */
 922         use_plug = !is_flush_fua && ((q->nr_hw_queues == 1) || !is_sync);
 923
 924         blk_queue_bounce(q, &bio);
 925
 926         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
 927                 bio_endio(bio, -EIO);
 928                 return;
 929         }
 930
 931         if (use_plug && blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count))
 932                 return;
 933
 934         if (blk_mq_queue_enter(q)) {
 935                 bio_endio(bio, -EIO);
 936                 return;
 937         }
 938
 939         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 940         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 941
 942         if (is_sync)
 943                 rw |= REQ_SYNC;
 944         trace_block_getrq(q, bio, rw);
 945         rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, GFP_ATOMIC, false);
 946         if (likely(rq))
 947                 blk_mq_rq_ctx_init(q, ctx, rq, rw);
 948         else {
 949                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 950                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
 951                 rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, __GFP_WAIT|GFP_ATOMIC,
 952                                                         false);
 953                 ctx = rq->mq_ctx;
 954                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 955         }
 956
 957         hctx->queued++;
 958
 959         if (unlikely(is_flush_fua)) {
 960                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 961                 blk_insert_flush(rq);
 962                 goto run_queue;
 963         }
 964
 965         /*
 966          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
 967          * utilize that to temporarily store requests until the task is
 968          * either done or scheduled away.
 969          */
 970         if (use_plug) {
 971                 struct blk_plug *plug = current->plug;
 972
 973                 if (plug) {
 974                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 975                         if (list_empty(&plug->mq_list))
 976                                 trace_block_plug(q);
 977                         else if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
 978                                 blk_flush_plug_list(plug, false);
 979                                 trace_block_plug(q);
 980                         }
 981                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
 982                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 983                         return;
 984                 }
 985         }
 986
 987         spin_lock(&ctx->lock);
 988
 989         if ((hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
 990             blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio))
 991                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 992         else {
 993                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 994                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
 995         }
 996
 997         spin_unlock(&ctx->lock);
 998
 999         /*
1000          * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For an
1001          * ASYNC request, just ensure that we run it later on. The latter
1002          * allows for merging opportunities and more efficient dispatching.
1003          */
1004 run_queue:
1005         blk_mq_run_hw_queue(hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1006         blk_mq_put_ctx(ctx);
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1011  */
1012 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1013 {
1014         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1015 }
1016 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1017
1018 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_single_hw_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1019                                                    unsigned int hctx_index)
1020 {
1021         return kmalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1022                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, set->numa_node);
1023 }
1024 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_single_hw_queue);
1025
1026 void blk_mq_free_single_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1027                                  unsigned int hctx_index)
1028 {
1029         kfree(hctx);
1030 }
1031 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_single_hw_queue);
1032
1033 static void blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1034                                unsigned int cpu)
1035 {
1036         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1037         struct request_queue *q = hctx->queue;
1038         struct blk_mq_ctx *ctx;
1039         LIST_HEAD(tmp);
1040
1041         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN)
1042                 return;
1043
1044         /*
1045          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1046          */
1047         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1048
1049         spin_lock(&ctx->lock);
1050         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1051                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1052                 clear_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
1053         }
1054         spin_unlock(&ctx->lock);
1055
1056         if (list_empty(&tmp))
1057                 return;
1058
1059         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1060         spin_lock(&ctx->lock);
1061
1062         while (!list_empty(&tmp)) {
1063                 struct request *rq;
1064
1065                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1066                 rq->mq_ctx = ctx;
1067                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1068         }
1069
1070         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1071         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1072
1073         spin_unlock(&ctx->lock);
1074
1075         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1076         blk_mq_put_ctx(ctx);
1077 }
1078
1079 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1080                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1081 {
1082         struct page *page;
1083
1084         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1085                 int i;
1086
1087                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1088                         if (!tags->rqs[i])
1089                                 continue;
1090                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1091                                                 hctx_idx, i);
1092                 }
1093         }
1094
1095         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1096                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1097                 list_del_init(&page->lru);
1098                 __free_pages(page, page->private);
1099         }
1100
1101         kfree(tags->rqs);
1102
1103         blk_mq_free_tags(tags);
1104 }
1105
1106 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1107 {
1108         size_t ret = PAGE_SIZE;
1109
1110         while (order--)
1111                 ret *= 2;
1112
1113         return ret;
1114 }
1115
1116 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1117                 unsigned int hctx_idx)
1118 {
1119         struct blk_mq_tags *tags;
1120         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1121         size_t rq_size, left;
1122
1123         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1124                                 set->numa_node);
1125         if (!tags)
1126                 return NULL;
1127
1128         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1129
1130         tags->rqs = kmalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1131                                         GFP_KERNEL, set->numa_node);
1132         if (!tags->rqs) {
1133                 blk_mq_free_tags(tags);
1134                 return NULL;
1135         }
1136
1137         /*
1138          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1139          * to the cacheline size
1140          */
1141         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1142                                 cache_line_size());
1143         left = rq_size * set->queue_depth;
1144
1145         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1146                 int this_order = max_order;
1147                 struct page *page;
1148                 int to_do;
1149                 void *p;
1150
1151                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1152                         this_order--;
1153
1154                 do {
1155                         page = alloc_pages_node(set->numa_node, GFP_KERNEL,
1156                                                 this_order);
1157                         if (page)
1158                                 break;
1159                         if (!this_order--)
1160                                 break;
1161                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1162                                 break;
1163                 } while (1);
1164
1165                 if (!page)
1166                         goto fail;
1167
1168                 page->private = this_order;
1169                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1170
1171                 p = page_address(page);
1172                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1173                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1174                 left -= to_do * rq_size;
1175                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1176                         tags->rqs[i] = p;
1177                         if (set->ops->init_request) {
1178                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1179                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1180                                                 set->numa_node))
1181                                         goto fail;
1182                         }
1183
1184                         p += rq_size;
1185                         i++;
1186                 }
1187         }
1188
1189         return tags;
1190
1191 fail:
1192         pr_warn("%s: failed to allocate requests\n", __func__);
1193         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1194         return NULL;
1195 }
1196
1197 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1198                 struct blk_mq_tag_set *set)
1199 {
1200         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1201         unsigned int i, j;
1202
1203         /*
1204          * Initialize hardware queues
1205          */
1206         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1207                 unsigned int num_maps;
1208                 int node;
1209
1210                 node = hctx->numa_node;
1211                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1212                         node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1213
1214                 INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1215                 INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1216                 spin_lock_init(&hctx->lock);
1217                 INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1218                 hctx->queue = q;
1219                 hctx->queue_num = i;
1220                 hctx->flags = set->flags;
1221                 hctx->cmd_size = set->cmd_size;
1222
1223                 blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1224                                                 blk_mq_hctx_notify, hctx);
1225                 blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1226
1227                 hctx->tags = set->tags[i];
1228
1229                 /*
1230                  * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation in
1231                  * runtime
1232                  */
1233                 hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1234                                                 GFP_KERNEL, node);
1235                 if (!hctx->ctxs)
1236                         break;
1237
1238                 num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, BITS_PER_LONG) / BITS_PER_LONG;
1239                 hctx->ctx_map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(unsigned long),
1240                                                 GFP_KERNEL, node);
1241                 if (!hctx->ctx_map)
1242                         break;
1243
1244                 hctx->nr_ctx_map = num_maps;
1245                 hctx->nr_ctx = 0;
1246
1247                 if (set->ops->init_hctx &&
1248                     set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, i))
1249                         break;
1250         }
1251
1252         if (i == q->nr_hw_queues)
1253                 return 0;
1254
1255         /*
1256          * Init failed
1257          */
1258         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, j) {
1259                 if (i == j)
1260                         break;
1261
1262                 if (set->ops->exit_hctx)
1263                         set->ops->exit_hctx(hctx, j);
1264
1265                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1266                 kfree(hctx->ctxs);
1267         }
1268
1269         return 1;
1270 }
1271
1272 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1273                                    unsigned int nr_hw_queues)
1274 {
1275         unsigned int i;
1276
1277         for_each_possible_cpu(i) {
1278                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1279                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1280
1281                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1282                 __ctx->cpu = i;
1283                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1284                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1285                 __ctx->queue = q;
1286
1287                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1288                 if (!cpu_online(i))
1289                         continue;
1290
1291                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1292                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1293                 hctx->nr_ctx++;
1294
1295                 /*
1296                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1297                  * not, we remain on the home node of the device
1298                  */
1299                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1300                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1301         }
1302 }
1303
1304 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
1305 {
1306         unsigned int i;
1307         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1308         struct blk_mq_ctx *ctx;
1309
1310         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1311                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1312                 hctx->nr_ctx = 0;
1313         }
1314
1315         /*
1316          * Map software to hardware queues
1317          */
1318         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1319                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1320                 if (!cpu_online(i))
1321                         continue;
1322
1323                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1324                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1325                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1326                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1327         }
1328 }
1329
1330 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1331 {
1332         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1333         struct blk_mq_ctx *ctx;
1334         struct request_queue *q;
1335         int i;
1336
1337         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1338         if (!ctx)
1339                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1340
1341         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1342                         set->numa_node);
1343
1344         if (!hctxs)
1345                 goto err_percpu;
1346
1347         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1348                 hctxs[i] = set->ops->alloc_hctx(set, i);
1349                 if (!hctxs[i])
1350                         goto err_hctxs;
1351
1352                 if (!zalloc_cpumask_var(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL))
1353                         goto err_hctxs;
1354
1355                 hctxs[i]->numa_node = NUMA_NO_NODE;
1356                 hctxs[i]->queue_num = i;
1357         }
1358
1359         q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1360         if (!q)
1361                 goto err_hctxs;
1362
1363         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
1364         if (!q->mq_map)
1365                 goto err_map;
1366
1367         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
1368         blk_queue_rq_timeout(q, 30000);
1369
1370         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
1371         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
1372
1373         q->queue_ctx = ctx;
1374         q->queue_hw_ctx = hctxs;
1375
1376         q->mq_ops = set->ops;
1377         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
1378
1379         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
1380
1381         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
1382         blk_queue_rq_timed_out(q, set->ops->timeout);
1383         if (set->timeout)
1384                 blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout);
1385
1386         if (set->ops->complete)
1387                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
1388
1389         blk_mq_init_flush(q);
1390         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
1391
1392         q->flush_rq = kzalloc(round_up(sizeof(struct request) +
1393                                 set->cmd_size, cache_line_size()),
1394                                 GFP_KERNEL);
1395         if (!q->flush_rq)
1396                 goto err_hw;
1397
1398         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
1399                 goto err_flush_rq;
1400
1401         blk_mq_map_swqueue(q);
1402
1403         mutex_lock(&all_q_mutex);
1404         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
1405         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1406
1407         return q;
1408
1409 err_flush_rq:
1410         kfree(q->flush_rq);
1411 err_hw:
1412         kfree(q->mq_map);
1413 err_map:
1414         blk_cleanup_queue(q);
1415 err_hctxs:
1416         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1417                 if (!hctxs[i])
1418                         break;
1419                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
1420                 set->ops->free_hctx(hctxs[i], i);
1421         }
1422         kfree(hctxs);
1423 err_percpu:
1424         free_percpu(ctx);
1425         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1426 }
1427 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1428
1429 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
1430 {
1431         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1432         int i;
1433
1434         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1435                 kfree(hctx->ctx_map);
1436                 kfree(hctx->ctxs);
1437                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1438                 if (q->mq_ops->exit_hctx)
1439                         q->mq_ops->exit_hctx(hctx, i);
1440                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1441                 q->mq_ops->free_hctx(hctx, i);
1442         }
1443
1444         free_percpu(q->queue_ctx);
1445         kfree(q->queue_hw_ctx);
1446         kfree(q->mq_map);
1447
1448         q->queue_ctx = NULL;
1449         q->queue_hw_ctx = NULL;
1450         q->mq_map = NULL;
1451
1452         mutex_lock(&all_q_mutex);
1453         list_del_init(&q->all_q_node);
1454         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1455 }
1456
1457 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
1458 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q)
1459 {
1460         blk_mq_freeze_queue(q);
1461
1462         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues);
1463
1464         /*
1465          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
1466          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
1467          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
1468          */
1469
1470         blk_mq_map_swqueue(q);
1471
1472         blk_mq_unfreeze_queue(q);
1473 }
1474
1475 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
1476                                       unsigned long action, void *hcpu)
1477 {
1478         struct request_queue *q;
1479
1480         /*
1481          * Before new mapping is established, hotadded cpu might already start
1482          * handling requests. This doesn't break anything as we map offline
1483          * CPUs to first hardware queue. We will re-init queue below to get
1484          * optimal settings.
1485          */
1486         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN &&
1487             action != CPU_ONLINE && action != CPU_ONLINE_FROZEN)
1488                 return NOTIFY_OK;
1489
1490         mutex_lock(&all_q_mutex);
1491         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
1492                 blk_mq_queue_reinit(q);
1493         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1494         return NOTIFY_OK;
1495 }
1496
1497 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
1498 {
1499         int i;
1500
1501         if (!set->nr_hw_queues)
1502                 return -EINVAL;
1503         if (!set->queue_depth || set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH)
1504                 return -EINVAL;
1505         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
1506                 return -EINVAL;
1507
1508         if (!set->nr_hw_queues ||
1509             !set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue ||
1510             !set->ops->alloc_hctx || !set->ops->free_hctx)
1511                 return -EINVAL;
1512
1513
1514         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(struct blk_mq_tags),
1515                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
1516         if (!set->tags)
1517                 goto out;
1518
1519         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1520                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1521                 if (!set->tags[i])
1522                         goto out_unwind;
1523         }
1524
1525         return 0;
1526
1527 out_unwind:
1528         while (--i >= 0)
1529                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1530 out:
1531         return -ENOMEM;
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
1534
1535 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
1536 {
1537         int i;
1538
1539         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
1540                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1541 }
1542 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
1543
1544 void blk_mq_disable_hotplug(void)
1545 {
1546         mutex_lock(&all_q_mutex);
1547 }
1548
1549 void blk_mq_enable_hotplug(void)
1550 {
1551         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1552 }
1553
1554 static int __init blk_mq_init(void)
1555 {
1556         blk_mq_cpu_init();
1557
1558         /* Must be called after percpu_counter_hotcpu_callback() */
1559         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, -10);
1560
1561         return 0;
1562 }
1563 subsys_initcall(blk_mq_init);