block/blk-mq.c

   1 /*
   2  * Block multiqueue core code
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
   6  */
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10 #include <linux/bio.h>
  11 #include <linux/blkdev.h>
  12 #include <linux/kmemleak.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/workqueue.h>
  17 #include <linux/smp.h>
  18 #include <linux/llist.h>
  19 #include <linux/list_sort.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/cache.h>
  22 #include <linux/sched/sysctl.h>
  23 #include <linux/delay.h>
  24 #include <linux/crash_dump.h>
  25
  26 #include <trace/events/block.h>
  27
  28 #include <linux/blk-mq.h>
  29 #include "blk.h"
  30 #include "blk-mq.h"
  31 #include "blk-mq-tag.h"
  32
  33 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  34 static LIST_HEAD(all_q_list);
  35
  36 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  37
  38 /*
  39  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  40  */
  41 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  42 {
  43         unsigned int i;
  44
  45         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++)
  46                 if (hctx->ctx_map.map[i].word)
  47                         return true;
  48
  49         return false;
  50 }
  51
  52 static inline struct blk_align_bitmap *get_bm(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  53                                               struct blk_mq_ctx *ctx)
  54 {
  55         return &hctx->ctx_map.map[ctx->index_hw / hctx->ctx_map.bits_per_word];
  56 }
  57
  58 #define CTX_TO_BIT(hctx, ctx)   \
  59         ((ctx)->index_hw & ((hctx)->ctx_map.bits_per_word - 1))
  60
  61 /*
  62  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  63  */
  64 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  65                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  66 {
  67         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  68
  69         if (!test_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word))
  70                 set_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  71 }
  72
  73 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  74                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
  75 {
  76         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  77
  78         clear_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  79 }
  80
  81 void blk_mq_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
  82 {
  83         int freeze_depth;
  84
  85         freeze_depth = atomic_inc_return(&q->mq_freeze_depth);
  86         if (freeze_depth == 1) {
  87                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
  88                 blk_mq_run_hw_queues(q, false);
  89         }
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_start);
  92
  93 static void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
  94 {
  95         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 100  * the queue afterward.
 101  */
 102 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
 103 {
 104         /*
 105          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
 106          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
 107          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
 108          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
 109          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
 110          */
 111         blk_mq_freeze_queue_start(q);
 112         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
 113 }
 114
 115 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 116 {
 117         /*
 118          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
 119          * in the blk_mq_* namespace
 120          */
 121         blk_freeze_queue(q);
 122 }
 123 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
 124
 125 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         int freeze_depth;
 128
 129         freeze_depth = atomic_dec_return(&q->mq_freeze_depth);
 130         WARN_ON_ONCE(freeze_depth < 0);
 131         if (!freeze_depth) {
 132                 percpu_ref_reinit(&q->q_usage_counter);
 133                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 134         }
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
 137
 138 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
 139 {
 140         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 141         unsigned int i;
 142
 143         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 144                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 145                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
 146
 147         /*
 148          * If we are called because the queue has now been marked as
 149          * dying, we need to ensure that processes currently waiting on
 150          * the queue are notified as well.
 151          */
 152         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 153 }
 154
 155 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 156 {
 157         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 158 }
 159 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 160
 161 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 162                                struct request *rq, unsigned int rw_flags)
 163 {
 164         if (blk_queue_io_stat(q))
 165                 rw_flags |= REQ_IO_STAT;
 166
 167         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
 168         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
 169         rq->q = q;
 170         rq->mq_ctx = ctx;
 171         rq->cmd_flags |= rw_flags;
 172         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
 173         rq->cpu = -1;
 174         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
 175         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 176         rq->rq_disk = NULL;
 177         rq->part = NULL;
 178         rq->start_time = jiffies;
 179 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 180         rq->rl = NULL;
 181         set_start_time_ns(rq);
 182         rq->io_start_time_ns = 0;
 183 #endif
 184         rq->nr_phys_segments = 0;
 185 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 186         rq->nr_integrity_segments = 0;
 187 #endif
 188         rq->special = NULL;
 189         /* tag was already set */
 190         rq->errors = 0;
 191
 192         rq->cmd = rq->__cmd;
 193
 194         rq->extra_len = 0;
 195         rq->sense_len = 0;
 196         rq->resid_len = 0;
 197         rq->sense = NULL;
 198
 199         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
 200         rq->timeout = 0;
 201
 202         rq->end_io = NULL;
 203         rq->end_io_data = NULL;
 204         rq->next_rq = NULL;
 205
 206         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 207 }
 208
 209 static struct request *
 210 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int rw)
 211 {
 212         struct request *rq;
 213         unsigned int tag;
 214
 215         tag = blk_mq_get_tag(data);
 216         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
 217                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
 218
 219                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
 220                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
 221                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
 222                 }
 223
 224                 rq->tag = tag;
 225                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, rw);
 226                 return rq;
 227         }
 228
 229         return NULL;
 230 }
 231
 232 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
 233                 unsigned int flags)
 234 {
 235         struct blk_mq_ctx *ctx;
 236         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 237         struct request *rq;
 238         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 239         int ret;
 240
 241         ret = blk_queue_enter(q, flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT);
 242         if (ret)
 243                 return ERR_PTR(ret);
 244
 245         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 246         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 247         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 248
 249         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 250         if (!rq && !(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)) {
 251                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 252                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 253
 254                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 255                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 256                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 257                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 258                 ctx = alloc_data.ctx;
 259         }
 260         blk_mq_put_ctx(ctx);
 261         if (!rq) {
 262                 blk_queue_exit(q);
 263                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 264         }
 265         return rq;
 266 }
 267 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 268
 269 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 270                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 271 {
 272         const int tag = rq->tag;
 273         struct request_queue *q = rq->q;
 274
 275         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 276                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 277         rq->cmd_flags = 0;
 278
 279         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 280         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 281         blk_queue_exit(q);
 282 }
 283
 284 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 285 {
 286         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 287
 288         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 289         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 290
 291 }
 292 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 293
 294 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 295 {
 296         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 297         struct request_queue *q = rq->q;
 298
 299         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 300         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 303
 304 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 305 {
 306         blk_account_io_done(rq);
 307
 308         if (rq->end_io) {
 309                 rq->end_io(rq, error);
 310         } else {
 311                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 312                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 313                 blk_mq_free_request(rq);
 314         }
 315 }
 316 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 317
 318 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 319 {
 320         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 321                 BUG();
 322         __blk_mq_end_request(rq, error);
 323 }
 324 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 325
 326 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 327 {
 328         struct request *rq = data;
 329
 330         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 331 }
 332
 333 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 334 {
 335         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 336         bool shared = false;
 337         int cpu;
 338
 339         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 340                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 341                 return;
 342         }
 343
 344         cpu = get_cpu();
 345         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 346                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 347
 348         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 349                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 350                 rq->csd.info = rq;
 351                 rq->csd.flags = 0;
 352                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 353         } else {
 354                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 355         }
 356         put_cpu();
 357 }
 358
 359 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 360 {
 361         struct request_queue *q = rq->q;
 362
 363         if (!q->softirq_done_fn)
 364                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 365         else
 366                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 367 }
 368
 369 /**
 370  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 371  * @rq:         the request being processed
 372  *
 373  * Description:
 374  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 375  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 376  **/
 377 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 378 {
 379         struct request_queue *q = rq->q;
 380
 381         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 382                 return;
 383         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 384                 rq->errors = error;
 385                 __blk_mq_complete_request(rq);
 386         }
 387 }
 388 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 389
 390 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 391 {
 392         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 395
 396 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 397 {
 398         struct request_queue *q = rq->q;
 399
 400         trace_block_rq_issue(q, rq);
 401
 402         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 403         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 404                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 405
 406         blk_add_timer(rq);
 407
 408         /*
 409          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 410          * flag and clear the completed flag.
 411          */
 412         smp_mb__before_atomic();
 413
 414         /*
 415          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 416          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 417          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 418          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 419          */
 420         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 421                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 422         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 423                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 424
 425         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 426                 /*
 427                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 428                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 429                  * fewer than the device can handle.
 430                  */
 431                 rq->nr_phys_segments++;
 432         }
 433 }
 434 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 435
 436 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 437 {
 438         struct request_queue *q = rq->q;
 439
 440         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 441
 442         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 443                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 444                         rq->nr_phys_segments--;
 445         }
 446 }
 447
 448 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 449 {
 450         __blk_mq_requeue_request(rq);
 451
 452         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 453         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 454 }
 455 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 456
 457 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 458 {
 459         struct request_queue *q =
 460                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 461         LIST_HEAD(rq_list);
 462         struct request *rq, *next;
 463         unsigned long flags;
 464
 465         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 466         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 467         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 468
 469         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 470                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 471                         continue;
 472
 473                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 474                 list_del_init(&rq->queuelist);
 475                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 476         }
 477
 478         while (!list_empty(&rq_list)) {
 479                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 480                 list_del_init(&rq->queuelist);
 481                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 482         }
 483
 484         /*
 485          * Use the start variant of queue running here, so that running
 486          * the requeue work will kick stopped queues.
 487          */
 488         blk_mq_start_hw_queues(q);
 489 }
 490
 491 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 492 {
 493         struct request_queue *q = rq->q;
 494         unsigned long flags;
 495
 496         /*
 497          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 498          * request head insertation from the workqueue.
 499          */
 500         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 501
 502         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 503         if (at_head) {
 504                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 505                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 506         } else {
 507                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 508         }
 509         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 510 }
 511 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 512
 513 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 514 {
 515         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 518
 519 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 520 {
 521         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 522 }
 523 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 524
 525 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 526 {
 527         unsigned long flags;
 528         LIST_HEAD(rq_list);
 529
 530         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 531         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 532         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 533
 534         while (!list_empty(&rq_list)) {
 535                 struct request *rq;
 536
 537                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 538                 list_del_init(&rq->queuelist);
 539                 rq->errors = -EIO;
 540                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 541         }
 542 }
 543 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 544
 545 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 546 {
 547         return tags->rqs[tag];
 548 }
 549 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 550
 551 struct blk_mq_timeout_data {
 552         unsigned long next;
 553         unsigned int next_set;
 554 };
 555
 556 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 557 {
 558         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 559         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 560
 561         /*
 562          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 563          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 564          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 565          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 566          * the request is active. But if we race with completion, then
 567          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 568          * a timeout event with a request that isn't active.
 569          */
 570         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 571                 return;
 572
 573         if (ops->timeout)
 574                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 575
 576         switch (ret) {
 577         case BLK_EH_HANDLED:
 578                 __blk_mq_complete_request(req);
 579                 break;
 580         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 581                 blk_add_timer(req);
 582                 blk_clear_rq_complete(req);
 583                 break;
 584         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 585                 break;
 586         default:
 587                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 588                 break;
 589         }
 590 }
 591
 592 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 593                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 594 {
 595         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 596
 597         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 598                 /*
 599                  * If a request wasn't started before the queue was
 600                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 601                  */
 602                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q)))
 603                         blk_mq_complete_request(rq, -EIO);
 604                 return;
 605         }
 606         if (rq->cmd_flags & REQ_NO_TIMEOUT)
 607                 return;
 608
 609         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 610                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 611                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 612         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 613                 data->next = rq->deadline;
 614                 data->next_set = 1;
 615         }
 616 }
 617
 618 static void blk_mq_rq_timer(unsigned long priv)
 619 {
 620         struct request_queue *q = (struct request_queue *)priv;
 621         struct blk_mq_timeout_data data = {
 622                 .next           = 0,
 623                 .next_set       = 0,
 624         };
 625         int i;
 626
 627         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 628
 629         if (data.next_set) {
 630                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 631                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 632         } else {
 633                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 634
 635                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 636                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 637                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 638                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 639                 }
 640         }
 641 }
 642
 643 /*
 644  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 645  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 646  * too much time checking for merges.
 647  */
 648 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 649                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 650 {
 651         struct request *rq;
 652         int checked = 8;
 653
 654         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 655                 int el_ret;
 656
 657                 if (!checked--)
 658                         break;
 659
 660                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 661                         continue;
 662
 663                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 664                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 665                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 666                                 ctx->rq_merged++;
 667                                 return true;
 668                         }
 669                         break;
 670                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 671                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 672                                 ctx->rq_merged++;
 673                                 return true;
 674                         }
 675                         break;
 676                 }
 677         }
 678
 679         return false;
 680 }
 681
 682 /*
 683  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 684  * to the for-dispatch
 685  */
 686 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 687 {
 688         struct blk_mq_ctx *ctx;
 689         int i;
 690
 691         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 692                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 693                 unsigned int off, bit;
 694
 695                 if (!bm->word)
 696                         continue;
 697
 698                 bit = 0;
 699                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 700                 do {
 701                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 702                         if (bit >= bm->depth)
 703                                 break;
 704
 705                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 706                         clear_bit(bit, &bm->word);
 707                         spin_lock(&ctx->lock);
 708                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 709                         spin_unlock(&ctx->lock);
 710
 711                         bit++;
 712                 } while (1);
 713         }
 714 }
 715
 716 /*
 717  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 718  * Note that this function currently has various problems around ordering
 719  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 720  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 721  */
 722 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 723 {
 724         struct request_queue *q = hctx->queue;
 725         struct request *rq;
 726         LIST_HEAD(rq_list);
 727         LIST_HEAD(driver_list);
 728         struct list_head *dptr;
 729         int queued;
 730
 731         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 732
 733         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 734                 return;
 735
 736         hctx->run++;
 737
 738         /*
 739          * Touch any software queue that has pending entries.
 740          */
 741         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 742
 743         /*
 744          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 745          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 746          */
 747         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 748                 spin_lock(&hctx->lock);
 749                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 750                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 751                 spin_unlock(&hctx->lock);
 752         }
 753
 754         /*
 755          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 756          * immediately, even if we have more pending.
 757          */
 758         dptr = NULL;
 759
 760         /*
 761          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 762          */
 763         queued = 0;
 764         while (!list_empty(&rq_list)) {
 765                 struct blk_mq_queue_data bd;
 766                 int ret;
 767
 768                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 769                 list_del_init(&rq->queuelist);
 770
 771                 bd.rq = rq;
 772                 bd.list = dptr;
 773                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 774
 775                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 776                 switch (ret) {
 777                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 778                         queued++;
 779                         continue;
 780                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 781                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 782                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 783                         break;
 784                 default:
 785                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 786                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 787                         rq->errors = -EIO;
 788                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 789                         break;
 790                 }
 791
 792                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 793                         break;
 794
 795                 /*
 796                  * We've done the first request. If we have more than 1
 797                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 798                  */
 799                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 800                         dptr = &driver_list;
 801         }
 802
 803         if (!queued)
 804                 hctx->dispatched[0]++;
 805         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 806                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 807
 808         /*
 809          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 810          * that is where we will continue on next queue run.
 811          */
 812         if (!list_empty(&rq_list)) {
 813                 spin_lock(&hctx->lock);
 814                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 815                 spin_unlock(&hctx->lock);
 816                 /*
 817                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 818                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 819                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 820                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 821                  * the requests in rq_list might get lost.
 822                  *
 823                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 824                  **/
 825                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 826         }
 827 }
 828
 829 /*
 830  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 831  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 832  * For now we just round-robin here, switching for every
 833  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 834  */
 835 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 836 {
 837         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 838                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 839
 840         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 841                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 842
 843                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 844                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 845                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 846
 847                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 848                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 849
 850                 return cpu;
 851         }
 852
 853         return hctx->next_cpu;
 854 }
 855
 856 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 857 {
 858         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 859             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 860                 return;
 861
 862         if (!async) {
 863                 int cpu = get_cpu();
 864                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 865                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 866                         put_cpu();
 867                         return;
 868                 }
 869
 870                 put_cpu();
 871         }
 872
 873         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 874                         &hctx->run_work, 0);
 875 }
 876
 877 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 878 {
 879         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 880         int i;
 881
 882         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 883                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 884                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 885                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 886                         continue;
 887
 888                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 889         }
 890 }
 891 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 892
 893 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 894 {
 895         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 896         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 897         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 898 }
 899 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 900
 901 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 902 {
 903         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 904         int i;
 905
 906         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 907                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 908 }
 909 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 910
 911 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 912 {
 913         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 914
 915         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 916 }
 917 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 918
 919 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 920 {
 921         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 922         int i;
 923
 924         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 925                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 926 }
 927 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 928
 929 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 930 {
 931         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 932         int i;
 933
 934         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 935                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 936                         continue;
 937
 938                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 939                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 940         }
 941 }
 942 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 943
 944 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 945 {
 946         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 947
 948         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 949
 950         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 951 }
 952
 953 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 954 {
 955         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 956
 957         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 958
 959         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 960                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 961 }
 962
 963 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 964 {
 965         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 966                 return;
 967
 968         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 969                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
 970 }
 971 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 972
 973 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 974                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
 975                                             struct request *rq,
 976                                             bool at_head)
 977 {
 978         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 979
 980         if (at_head)
 981                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 982         else
 983                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 984 }
 985
 986 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 987                                     struct request *rq, bool at_head)
 988 {
 989         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 990
 991         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
 992         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 993 }
 994
 995 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
 996                 bool async)
 997 {
 998         struct request_queue *q = rq->q;
 999         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1000         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1001
1002         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1003         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1004                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1005
1006         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1007
1008         spin_lock(&ctx->lock);
1009         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1010         spin_unlock(&ctx->lock);
1011
1012         if (run_queue)
1013                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1014
1015         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1016 }
1017
1018 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1019                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1020                                      struct list_head *list,
1021                                      int depth,
1022                                      bool from_schedule)
1023
1024 {
1025         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1026         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1027
1028         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1029
1030         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1031
1032         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1033                 ctx = current_ctx;
1034         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1035
1036         /*
1037          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1038          * offline now
1039          */
1040         spin_lock(&ctx->lock);
1041         while (!list_empty(list)) {
1042                 struct request *rq;
1043
1044                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1045                 list_del_init(&rq->queuelist);
1046                 rq->mq_ctx = ctx;
1047                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1048         }
1049         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1050         spin_unlock(&ctx->lock);
1051
1052         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1053         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1054 }
1055
1056 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1057 {
1058         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1059         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1060
1061         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1062                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1063                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1064 }
1065
1066 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1067 {
1068         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1069         struct request_queue *this_q;
1070         struct request *rq;
1071         LIST_HEAD(list);
1072         LIST_HEAD(ctx_list);
1073         unsigned int depth;
1074
1075         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1076
1077         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1078
1079         this_q = NULL;
1080         this_ctx = NULL;
1081         depth = 0;
1082
1083         while (!list_empty(&list)) {
1084                 rq = list_entry_rq(list.next);
1085                 list_del_init(&rq->queuelist);
1086                 BUG_ON(!rq->q);
1087                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1088                         if (this_ctx) {
1089                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1090                                                         &ctx_list, depth,
1091                                                         from_schedule);
1092                         }
1093
1094                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1095                         this_q = rq->q;
1096                         depth = 0;
1097                 }
1098
1099                 depth++;
1100                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1101         }
1102
1103         /*
1104          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1105          * on 'ctx_list'. Do those.
1106          */
1107         if (this_ctx) {
1108                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1109                                        from_schedule);
1110         }
1111 }
1112
1113 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1114 {
1115         init_request_from_bio(rq, bio);
1116
1117         if (blk_do_io_stat(rq))
1118                 blk_account_io_start(rq, 1);
1119 }
1120
1121 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1122 {
1123         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1124                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1125 }
1126
1127 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1128                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1129                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1130 {
1131         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1132                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1133                 spin_lock(&ctx->lock);
1134 insert_rq:
1135                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1136                 spin_unlock(&ctx->lock);
1137                 return false;
1138         } else {
1139                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1140
1141                 spin_lock(&ctx->lock);
1142                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1143                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1144                         goto insert_rq;
1145                 }
1146
1147                 spin_unlock(&ctx->lock);
1148                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1149                 return true;
1150         }
1151 }
1152
1153 struct blk_map_ctx {
1154         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1155         struct blk_mq_ctx *ctx;
1156 };
1157
1158 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1159                                           struct bio *bio,
1160                                           struct blk_map_ctx *data)
1161 {
1162         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1163         struct blk_mq_ctx *ctx;
1164         struct request *rq;
1165         int rw = bio_data_dir(bio);
1166         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1167
1168         blk_queue_enter_live(q);
1169         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1170         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1171
1172         if (rw_is_sync(bio->bi_rw))
1173                 rw |= REQ_SYNC;
1174
1175         trace_block_getrq(q, bio, rw);
1176         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1177         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1178         if (unlikely(!rq)) {
1179                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1180                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1181                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1182
1183                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1184                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1185                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1186                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1187                 ctx = alloc_data.ctx;
1188                 hctx = alloc_data.hctx;
1189         }
1190
1191         hctx->queued++;
1192         data->hctx = hctx;
1193         data->ctx = ctx;
1194         return rq;
1195 }
1196
1197 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1198 {
1199         int ret;
1200         struct request_queue *q = rq->q;
1201         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1202                         rq->mq_ctx->cpu);
1203         struct blk_mq_queue_data bd = {
1204                 .rq = rq,
1205                 .list = NULL,
1206                 .last = 1
1207         };
1208         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1209
1210         /*
1211          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1212          * error (busy), just add it to our list as we previously
1213          * would have done
1214          */
1215         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1216         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1217                 *cookie = new_cookie;
1218                 return 0;
1219         }
1220
1221         __blk_mq_requeue_request(rq);
1222
1223         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1224                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1225                 rq->errors = -EIO;
1226                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1227                 return 0;
1228         }
1229
1230         return -1;
1231 }
1232
1233 /*
1234  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1235  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1236  * hardware for SYNC IO.
1237  */
1238 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1239 {
1240         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1241         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1242         struct blk_map_ctx data;
1243         struct request *rq;
1244         unsigned int request_count = 0;
1245         struct blk_plug *plug;
1246         struct request *same_queue_rq = NULL;
1247         blk_qc_t cookie;
1248
1249         blk_queue_bounce(q, &bio);
1250
1251         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1252                 bio_io_error(bio);
1253                 return BLK_QC_T_NONE;
1254         }
1255
1256         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1257
1258         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1259                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count,
1260                                            &same_queue_rq))
1261                         return BLK_QC_T_NONE;
1262         } else
1263                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1264
1265         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1266         if (unlikely(!rq))
1267                 return BLK_QC_T_NONE;
1268
1269         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1270
1271         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1272                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1273                 blk_insert_flush(rq);
1274                 goto run_queue;
1275         }
1276
1277         plug = current->plug;
1278         /*
1279          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1280          * queue it up like normal since we can potentially save some
1281          * CPU this way.
1282          */
1283         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1284             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1285                 struct request *old_rq = NULL;
1286
1287                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1288
1289                 /*
1290                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1291                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1292                  * issued. So the plug list will have one request at most
1293                  */
1294                 if (plug) {
1295                         /*
1296                          * The plug list might get flushed before this. If that
1297                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1298                          * empty
1299                          */
1300                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1301                                 old_rq = same_queue_rq;
1302                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1303                         }
1304                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1305                 } else /* is_sync */
1306                         old_rq = rq;
1307                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1308                 if (!old_rq)
1309                         goto done;
1310                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1311                         goto done;
1312                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1313                 goto done;
1314         }
1315
1316         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1317                 /*
1318                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1319                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1320                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1321                  * dispatching.
1322                  */
1323 run_queue:
1324                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1325         }
1326         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1327 done:
1328         return cookie;
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1333  * plug for merging and IO deferral.
1334  */
1335 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1336 {
1337         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1338         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1339         struct blk_plug *plug;
1340         unsigned int request_count = 0;
1341         struct blk_map_ctx data;
1342         struct request *rq;
1343         blk_qc_t cookie;
1344
1345         blk_queue_bounce(q, &bio);
1346
1347         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1348                 bio_io_error(bio);
1349                 return BLK_QC_T_NONE;
1350         }
1351
1352         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1353
1354         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1355             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1356                 return BLK_QC_T_NONE;
1357
1358         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1359         if (unlikely(!rq))
1360                 return BLK_QC_T_NONE;
1361
1362         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1363
1364         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1365                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1366                 blk_insert_flush(rq);
1367                 goto run_queue;
1368         }
1369
1370         /*
1371          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1372          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1373          * either done or scheduled away.
1374          */
1375         plug = current->plug;
1376         if (plug) {
1377                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1378                 if (!request_count)
1379                         trace_block_plug(q);
1380
1381                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1382
1383                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1384                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1385                         trace_block_plug(q);
1386                 }
1387
1388                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1389                 return cookie;
1390         }
1391
1392         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1393                 /*
1394                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1395                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1396                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1397                  * dispatching.
1398                  */
1399 run_queue:
1400                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1401         }
1402
1403         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1404         return cookie;
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1409  */
1410 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1411 {
1412         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1413 }
1414 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1415
1416 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1417                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1418 {
1419         struct page *page;
1420
1421         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1422                 int i;
1423
1424                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1425                         if (!tags->rqs[i])
1426                                 continue;
1427                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1428                                                 hctx_idx, i);
1429                         tags->rqs[i] = NULL;
1430                 }
1431         }
1432
1433         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1434                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1435                 list_del_init(&page->lru);
1436                 /*
1437                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1438                  * blk_mq_init_rq_map().
1439                  */
1440                 kmemleak_free(page_address(page));
1441                 __free_pages(page, page->private);
1442         }
1443
1444         kfree(tags->rqs);
1445
1446         blk_mq_free_tags(tags);
1447 }
1448
1449 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1450 {
1451         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1452 }
1453
1454 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1455                 unsigned int hctx_idx)
1456 {
1457         struct blk_mq_tags *tags;
1458         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1459         size_t rq_size, left;
1460
1461         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1462                                 set->numa_node,
1463                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1464         if (!tags)
1465                 return NULL;
1466
1467         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1468
1469         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1470                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1471                                  set->numa_node);
1472         if (!tags->rqs) {
1473                 blk_mq_free_tags(tags);
1474                 return NULL;
1475         }
1476
1477         /*
1478          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1479          * to the cacheline size
1480          */
1481         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1482                                 cache_line_size());
1483         left = rq_size * set->queue_depth;
1484
1485         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1486                 int this_order = max_order;
1487                 struct page *page;
1488                 int to_do;
1489                 void *p;
1490
1491                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1492                         this_order--;
1493
1494                 do {
1495                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1496                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1497                                 this_order);
1498                         if (page)
1499                                 break;
1500                         if (!this_order--)
1501                                 break;
1502                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1503                                 break;
1504                 } while (1);
1505
1506                 if (!page)
1507                         goto fail;
1508
1509                 page->private = this_order;
1510                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1511
1512                 p = page_address(page);
1513                 /*
1514                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1515                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1516                  */
1517                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1518                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1519                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1520                 left -= to_do * rq_size;
1521                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1522                         tags->rqs[i] = p;
1523                         if (set->ops->init_request) {
1524                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1525                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1526                                                 set->numa_node)) {
1527                                         tags->rqs[i] = NULL;
1528                                         goto fail;
1529                                 }
1530                         }
1531
1532                         p += rq_size;
1533                         i++;
1534                 }
1535         }
1536         return tags;
1537
1538 fail:
1539         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1540         return NULL;
1541 }
1542
1543 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1544 {
1545         kfree(bitmap->map);
1546 }
1547
1548 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1549 {
1550         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1551
1552         bitmap->bits_per_word = bpw;
1553
1554         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1555         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1556                                         GFP_KERNEL, node);
1557         if (!bitmap->map)
1558                 return -ENOMEM;
1559
1560         total = nr_cpu_ids;
1561         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1562                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1563                 total -= bitmap->map[i].depth;
1564         }
1565
1566         return 0;
1567 }
1568
1569 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1570 {
1571         struct request_queue *q = hctx->queue;
1572         struct blk_mq_ctx *ctx;
1573         LIST_HEAD(tmp);
1574
1575         /*
1576          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1577          */
1578         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1579
1580         spin_lock(&ctx->lock);
1581         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1582                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1583                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1584         }
1585         spin_unlock(&ctx->lock);
1586
1587         if (list_empty(&tmp))
1588                 return NOTIFY_OK;
1589
1590         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1591         spin_lock(&ctx->lock);
1592
1593         while (!list_empty(&tmp)) {
1594                 struct request *rq;
1595
1596                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1597                 rq->mq_ctx = ctx;
1598                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1599         }
1600
1601         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1602         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1603
1604         spin_unlock(&ctx->lock);
1605
1606         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1607         blk_mq_put_ctx(ctx);
1608         return NOTIFY_OK;
1609 }
1610
1611 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1612                               unsigned int cpu)
1613 {
1614         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1615
1616         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1617                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1618
1619         /*
1620          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1621          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1622          */
1623
1624         return NOTIFY_OK;
1625 }
1626
1627 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1628 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1629                 struct blk_mq_tag_set *set,
1630                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1631 {
1632         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1633
1634         blk_mq_tag_idle(hctx);
1635
1636         if (set->ops->exit_request)
1637                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1638                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1639                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1640
1641         if (set->ops->exit_hctx)
1642                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1643
1644         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1645         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1646         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1647 }
1648
1649 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1650                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1651 {
1652         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1653         unsigned int i;
1654
1655         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1656                 if (i == nr_queue)
1657                         break;
1658                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1659         }
1660 }
1661
1662 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1663                 struct blk_mq_tag_set *set)
1664 {
1665         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1666         unsigned int i;
1667
1668         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1669                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1670 }
1671
1672 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1673                 struct blk_mq_tag_set *set,
1674                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1675 {
1676         int node;
1677         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1678
1679         node = hctx->numa_node;
1680         if (node == NUMA_NO_NODE)
1681                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1682
1683         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1684         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1685         spin_lock_init(&hctx->lock);
1686         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1687         hctx->queue = q;
1688         hctx->queue_num = hctx_idx;
1689         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1690
1691         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1692                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1693         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1694
1695         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1696
1697         /*
1698          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1699          * runtime
1700          */
1701         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1702                                         GFP_KERNEL, node);
1703         if (!hctx->ctxs)
1704                 goto unregister_cpu_notifier;
1705
1706         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1707                 goto free_ctxs;
1708
1709         hctx->nr_ctx = 0;
1710
1711         if (set->ops->init_hctx &&
1712             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1713                 goto free_bitmap;
1714
1715         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1716         if (!hctx->fq)
1717                 goto exit_hctx;
1718
1719         if (set->ops->init_request &&
1720             set->ops->init_request(set->driver_data,
1721                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1722                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1723                 goto free_fq;
1724
1725         return 0;
1726
1727  free_fq:
1728         kfree(hctx->fq);
1729  exit_hctx:
1730         if (set->ops->exit_hctx)
1731                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1732  free_bitmap:
1733         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1734  free_ctxs:
1735         kfree(hctx->ctxs);
1736  unregister_cpu_notifier:
1737         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1738
1739         return -1;
1740 }
1741
1742 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1743                 struct blk_mq_tag_set *set)
1744 {
1745         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1746         unsigned int i;
1747
1748         /*
1749          * Initialize hardware queues
1750          */
1751         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1752                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, i))
1753                         break;
1754         }
1755
1756         if (i == q->nr_hw_queues)
1757                 return 0;
1758
1759         /*
1760          * Init failed
1761          */
1762         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, i);
1763
1764         return 1;
1765 }
1766
1767 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1768                                    unsigned int nr_hw_queues)
1769 {
1770         unsigned int i;
1771
1772         for_each_possible_cpu(i) {
1773                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1774                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1775
1776                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1777                 __ctx->cpu = i;
1778                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1779                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1780                 __ctx->queue = q;
1781
1782                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1783                 if (!cpu_online(i))
1784                         continue;
1785
1786                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1787
1788                 /*
1789                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1790                  * not, we remain on the home node of the device
1791                  */
1792                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1793                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1794         }
1795 }
1796
1797 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1798                                const struct cpumask *online_mask)
1799 {
1800         unsigned int i;
1801         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1802         struct blk_mq_ctx *ctx;
1803         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1804
1805         /*
1806          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1807          */
1808         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1809
1810         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1811                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1812                 hctx->nr_ctx = 0;
1813         }
1814
1815         /*
1816          * Map software to hardware queues
1817          */
1818         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1819                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1820                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1821                         continue;
1822
1823                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1824                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1825                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1826                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1827         }
1828
1829         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1830
1831         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1832                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1833
1834                 /*
1835                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1836                  * disable it and free the request entries.
1837                  */
1838                 if (!hctx->nr_ctx) {
1839                         if (set->tags[i]) {
1840                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1841                                 set->tags[i] = NULL;
1842                         }
1843                         hctx->tags = NULL;
1844                         continue;
1845                 }
1846
1847                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1848                 if (!set->tags[i])
1849                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1850                 hctx->tags = set->tags[i];
1851                 WARN_ON(!hctx->tags);
1852
1853                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1854                 /*
1855                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1856                  * This is more accurate and more efficient than looping
1857                  * over all possibly mapped software queues.
1858                  */
1859                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1860
1861                 /*
1862                  * Initialize batch roundrobin counts
1863                  */
1864                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1865                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1866         }
1867 }
1868
1869 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1870 {
1871         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1872         int i;
1873
1874         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1875                 if (shared)
1876                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1877                 else
1878                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1879         }
1880 }
1881
1882 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1883 {
1884         struct request_queue *q;
1885
1886         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1887                 blk_mq_freeze_queue(q);
1888                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1889                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1890         }
1891 }
1892
1893 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1894 {
1895         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1896
1897         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1898         list_del_init(&q->tag_set_list);
1899         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1900                 /* just transitioned to unshared */
1901                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1902                 /* update existing queue */
1903                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1904         }
1905         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1906 }
1907
1908 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1909                                      struct request_queue *q)
1910 {
1911         q->tag_set = set;
1912
1913         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1914
1915         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1916         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1917                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1918                 /* update existing queue */
1919                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1920         }
1921         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1922                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1923         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1924
1925         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1926 }
1927
1928 /*
1929  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1930  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1931  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1932  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1933  */
1934 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1935 {
1936         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1937         unsigned int i;
1938
1939         /* hctx kobj stays in hctx */
1940         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1941                 if (!hctx)
1942                         continue;
1943                 kfree(hctx->ctxs);
1944                 kfree(hctx);
1945         }
1946
1947         kfree(q->mq_map);
1948         q->mq_map = NULL;
1949
1950         kfree(q->queue_hw_ctx);
1951
1952         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1953         free_percpu(q->queue_ctx);
1954 }
1955
1956 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1957 {
1958         struct request_queue *uninit_q, *q;
1959
1960         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1961         if (!uninit_q)
1962                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1963
1964         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1965         if (IS_ERR(q))
1966                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1967
1968         return q;
1969 }
1970 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1971
1972 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1973                                                   struct request_queue *q)
1974 {
1975         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1976         struct blk_mq_ctx __percpu *ctx;
1977         unsigned int *map;
1978         int i;
1979
1980         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1981         if (!ctx)
1982                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1983
1984         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1985                         set->numa_node);
1986
1987         if (!hctxs)
1988                 goto err_percpu;
1989
1990         map = blk_mq_make_queue_map(set);
1991         if (!map)
1992                 goto err_map;
1993
1994         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1995                 int node = blk_mq_hw_queue_to_node(map, i);
1996
1997                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1998                                         GFP_KERNEL, node);
1999                 if (!hctxs[i])
2000                         goto err_hctxs;
2001
2002                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2003                                                 node))
2004                         goto err_hctxs;
2005
2006                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2007                 hctxs[i]->numa_node = node;
2008                 hctxs[i]->queue_num = i;
2009         }
2010
2011         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
2012         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2013
2014         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2015         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2016         q->mq_map = map;
2017
2018         q->queue_ctx = ctx;
2019         q->queue_hw_ctx = hctxs;
2020
2021         q->mq_ops = set->ops;
2022         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2023
2024         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2025                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2026
2027         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2028
2029         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2030         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2031         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2032
2033         if (q->nr_hw_queues > 1)
2034                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2035         else
2036                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2037
2038         /*
2039          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2040          */
2041         q->nr_requests = set->queue_depth;
2042
2043         if (set->ops->complete)
2044                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2045
2046         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2047
2048         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
2049                 goto err_hctxs;
2050
2051         get_online_cpus();
2052         mutex_lock(&all_q_mutex);
2053
2054         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2055         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2056         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2057
2058         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2059         put_online_cpus();
2060
2061         return q;
2062
2063 err_hctxs:
2064         kfree(map);
2065         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2066                 if (!hctxs[i])
2067                         break;
2068                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2069                 kfree(hctxs[i]);
2070         }
2071 err_map:
2072         kfree(hctxs);
2073 err_percpu:
2074         free_percpu(ctx);
2075         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2076 }
2077 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2078
2079 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2080 {
2081         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2082
2083         mutex_lock(&all_q_mutex);
2084         list_del_init(&q->all_q_node);
2085         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2086
2087         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2088
2089         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2090         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2091 }
2092
2093 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2094 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2095                                 const struct cpumask *online_mask)
2096 {
2097         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2098
2099         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2100
2101         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2102
2103         /*
2104          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2105          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2106          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2107          */
2108
2109         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2110
2111         blk_mq_sysfs_register(q);
2112 }
2113
2114 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2115                                       unsigned long action, void *hcpu)
2116 {
2117         struct request_queue *q;
2118         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2119         /*
2120          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2121          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2122          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2123          */
2124         static struct cpumask online_new;
2125
2126         /*
2127          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2128          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2129          * never be dispatched.
2130          *
2131          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2132          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2133          *
2134          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2135          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2136          * still zero.
2137          *
2138          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2139          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2140          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2141          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2142          */
2143         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2144         case CPU_DEAD:
2145         case CPU_UP_CANCELED:
2146                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2147                 break;
2148         case CPU_UP_PREPARE:
2149                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2150                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2151                 break;
2152         default:
2153                 return NOTIFY_OK;
2154         }
2155
2156         mutex_lock(&all_q_mutex);
2157
2158         /*
2159          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2160          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2161          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2162          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2163          * take place in parallel.
2164          */
2165         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2166                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2167         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2168                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2169
2170                 /*
2171                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2172                  * reinitialization
2173                  */
2174                 del_timer_sync(&q->timeout);
2175         }
2176
2177         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2178                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2179
2180         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2181                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2182
2183         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2184         return NOTIFY_OK;
2185 }
2186
2187 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2188 {
2189         int i;
2190
2191         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2192                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2193                 if (!set->tags[i])
2194                         goto out_unwind;
2195         }
2196
2197         return 0;
2198
2199 out_unwind:
2200         while (--i >= 0)
2201                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2202
2203         return -ENOMEM;
2204 }
2205
2206 /*
2207  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2208  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2209  * will be updated to reflect the allocated depth.
2210  */
2211 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2212 {
2213         unsigned int depth;
2214         int err;
2215
2216         depth = set->queue_depth;
2217         do {
2218                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2219                 if (!err)
2220                         break;
2221
2222                 set->queue_depth >>= 1;
2223                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2224                         err = -ENOMEM;
2225                         break;
2226                 }
2227         } while (set->queue_depth);
2228
2229         if (!set->queue_depth || err) {
2230                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2231                 return -ENOMEM;
2232         }
2233
2234         if (depth != set->queue_depth)
2235                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2236                                                 depth, set->queue_depth);
2237
2238         return 0;
2239 }
2240
2241 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2242 {
2243         return tags->cpumask;
2244 }
2245 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2246
2247 /*
2248  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2249  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2250  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2251  * value will be stored in set->queue_depth.
2252  */
2253 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2254 {
2255         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2256
2257         if (!set->nr_hw_queues)
2258                 return -EINVAL;
2259         if (!set->queue_depth)
2260                 return -EINVAL;
2261         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2262                 return -EINVAL;
2263
2264         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2265                 return -EINVAL;
2266
2267         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2268                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2269                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2270                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2271         }
2272
2273         /*
2274          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2275          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2276          * 64 tags to prevent using too much memory.
2277          */
2278         if (is_kdump_kernel()) {
2279                 set->nr_hw_queues = 1;
2280                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2281         }
2282
2283         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
2284                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
2285                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2286         if (!set->tags)
2287                 return -ENOMEM;
2288
2289         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2290                 goto enomem;
2291
2292         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2293         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2294
2295         return 0;
2296 enomem:
2297         kfree(set->tags);
2298         set->tags = NULL;
2299         return -ENOMEM;
2300 }
2301 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2302
2303 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2304 {
2305         int i;
2306
2307         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2308                 if (set->tags[i])
2309                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2310         }
2311
2312         kfree(set->tags);
2313         set->tags = NULL;
2314 }
2315 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2316
2317 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2318 {
2319         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2320         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2321         int i, ret;
2322
2323         if (!set || nr > set->queue_depth)
2324                 return -EINVAL;
2325
2326         ret = 0;
2327         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2328                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2329                 if (ret)
2330                         break;
2331         }
2332
2333         if (!ret)
2334                 q->nr_requests = nr;
2335
2336         return ret;
2337 }
2338
2339 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2340 {
2341         mutex_lock(&all_q_mutex);
2342 }
2343
2344 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2345 {
2346         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2347 }
2348
2349 static int __init blk_mq_init(void)
2350 {
2351         blk_mq_cpu_init();
2352
2353         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2354
2355         return 0;
2356 }
2357 subsys_initcall(blk_mq_init);