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