blktrace: Report pid with note messages
[linux-2.6-block.git] / block / blk-mq.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Block multiqueue core code
4  *
5  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
6  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/backing-dev.h>
11 #include <linux/bio.h>
12 #include <linux/blkdev.h>
13 #include <linux/kmemleak.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/workqueue.h>
18 #include <linux/smp.h>
19 #include <linux/llist.h>
20 #include <linux/list_sort.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cache.h>
23 #include <linux/sched/sysctl.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25 #include <linux/sched/signal.h>
26 #include <linux/delay.h>
27 #include <linux/crash_dump.h>
28 #include <linux/prefetch.h>
29 #include <linux/blk-crypto.h>
30
31 #include <trace/events/block.h>
32
33 #include <linux/blk-mq.h>
34 #include <linux/t10-pi.h>
35 #include "blk.h"
36 #include "blk-mq.h"
37 #include "blk-mq-debugfs.h"
38 #include "blk-mq-tag.h"
39 #include "blk-pm.h"
40 #include "blk-stat.h"
41 #include "blk-mq-sched.h"
42 #include "blk-rq-qos.h"
43
44 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q);
45 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb);
46
47 static int blk_mq_poll_stats_bkt(const struct request *rq)
48 {
49         int ddir, sectors, bucket;
50
51         ddir = rq_data_dir(rq);
52         sectors = blk_rq_stats_sectors(rq);
53
54         bucket = ddir + 2 * ilog2(sectors);
55
56         if (bucket < 0)
57                 return -1;
58         else if (bucket >= BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS)
59                 return ddir + BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS - 2;
60
61         return bucket;
62 }
63
64 /*
65  * Check if any of the ctx, dispatch list or elevator
66  * have pending work in this hardware queue.
67  */
68 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
69 {
70         return !list_empty_careful(&hctx->dispatch) ||
71                 sbitmap_any_bit_set(&hctx->ctx_map) ||
72                         blk_mq_sched_has_work(hctx);
73 }
74
75 /*
76  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
77  */
78 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
79                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
80 {
81         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
82
83         if (!sbitmap_test_bit(&hctx->ctx_map, bit))
84                 sbitmap_set_bit(&hctx->ctx_map, bit);
85 }
86
87 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
88                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
89 {
90         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
91
92         sbitmap_clear_bit(&hctx->ctx_map, bit);
93 }
94
95 struct mq_inflight {
96         struct hd_struct *part;
97         unsigned int inflight[2];
98 };
99
100 static bool blk_mq_check_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
101                                   struct request *rq, void *priv,
102                                   bool reserved)
103 {
104         struct mq_inflight *mi = priv;
105
106         if (rq->part == mi->part)
107                 mi->inflight[rq_data_dir(rq)]++;
108
109         return true;
110 }
111
112 unsigned int blk_mq_in_flight(struct request_queue *q, struct hd_struct *part)
113 {
114         struct mq_inflight mi = { .part = part };
115
116         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
117
118         return mi.inflight[0] + mi.inflight[1];
119 }
120
121 void blk_mq_in_flight_rw(struct request_queue *q, struct hd_struct *part,
122                          unsigned int inflight[2])
123 {
124         struct mq_inflight mi = { .part = part };
125
126         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
127         inflight[0] = mi.inflight[0];
128         inflight[1] = mi.inflight[1];
129 }
130
131 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
132 {
133         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
134         if (++q->mq_freeze_depth == 1) {
135                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
136                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
137                 if (queue_is_mq(q))
138                         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
139         } else {
140                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
141         }
142 }
143 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_freeze_queue_start);
144
145 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
146 {
147         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
148 }
149 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait);
150
151 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
152                                      unsigned long timeout)
153 {
154         return wait_event_timeout(q->mq_freeze_wq,
155                                         percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter),
156                                         timeout);
157 }
158 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait_timeout);
159
160 /*
161  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
162  * the queue afterward.
163  */
164 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
165 {
166         /*
167          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
168          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
169          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
170          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
171          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
172          */
173         blk_freeze_queue_start(q);
174         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
175 }
176
177 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
178 {
179         /*
180          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
181          * in the blk_mq_* namespace
182          */
183         blk_freeze_queue(q);
184 }
185 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
186
187 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
188 {
189         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
190         q->mq_freeze_depth--;
191         WARN_ON_ONCE(q->mq_freeze_depth < 0);
192         if (!q->mq_freeze_depth) {
193                 percpu_ref_resurrect(&q->q_usage_counter);
194                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
195         }
196         mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
197 }
198 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
199
200 /*
201  * FIXME: replace the scsi_internal_device_*block_nowait() calls in the
202  * mpt3sas driver such that this function can be removed.
203  */
204 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q)
205 {
206         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
207 }
208 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue_nowait);
209
210 /**
211  * blk_mq_quiesce_queue() - wait until all ongoing dispatches have finished
212  * @q: request queue.
213  *
214  * Note: this function does not prevent that the struct request end_io()
215  * callback function is invoked. Once this function is returned, we make
216  * sure no dispatch can happen until the queue is unquiesced via
217  * blk_mq_unquiesce_queue().
218  */
219 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q)
220 {
221         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
222         unsigned int i;
223         bool rcu = false;
224
225         blk_mq_quiesce_queue_nowait(q);
226
227         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
228                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
229                         synchronize_srcu(hctx->srcu);
230                 else
231                         rcu = true;
232         }
233         if (rcu)
234                 synchronize_rcu();
235 }
236 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue);
237
238 /*
239  * blk_mq_unquiesce_queue() - counterpart of blk_mq_quiesce_queue()
240  * @q: request queue.
241  *
242  * This function recovers queue into the state before quiescing
243  * which is done by blk_mq_quiesce_queue.
244  */
245 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q)
246 {
247         blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
248
249         /* dispatch requests which are inserted during quiescing */
250         blk_mq_run_hw_queues(q, true);
251 }
252 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unquiesce_queue);
253
254 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
255 {
256         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
257         unsigned int i;
258
259         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
260                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
261                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
262 }
263
264 /*
265  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
266  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
267  */
268 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
269 {
270         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS)) || rq->q->elevator;
271 }
272
273 static struct request *blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_alloc_data *data,
274                 unsigned int tag, unsigned int op, u64 alloc_time_ns)
275 {
276         struct blk_mq_tags *tags = blk_mq_tags_from_data(data);
277         struct request *rq = tags->static_rqs[tag];
278         req_flags_t rq_flags = 0;
279
280         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_INTERNAL) {
281                 rq->tag = -1;
282                 rq->internal_tag = tag;
283         } else {
284                 if (data->hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED) {
285                         rq_flags = RQF_MQ_INFLIGHT;
286                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
287                 }
288                 rq->tag = tag;
289                 rq->internal_tag = -1;
290                 data->hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
291         }
292
293         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
294         rq->q = data->q;
295         rq->mq_ctx = data->ctx;
296         rq->mq_hctx = data->hctx;
297         rq->rq_flags = rq_flags;
298         rq->cmd_flags = op;
299         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT)
300                 rq->rq_flags |= RQF_PREEMPT;
301         if (blk_queue_io_stat(data->q))
302                 rq->rq_flags |= RQF_IO_STAT;
303         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
304         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
305         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
306         rq->rq_disk = NULL;
307         rq->part = NULL;
308 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
309         rq->alloc_time_ns = alloc_time_ns;
310 #endif
311         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
312                 rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
313         else
314                 rq->start_time_ns = 0;
315         rq->io_start_time_ns = 0;
316         rq->stats_sectors = 0;
317         rq->nr_phys_segments = 0;
318 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
319         rq->nr_integrity_segments = 0;
320 #endif
321         blk_crypto_rq_set_defaults(rq);
322         /* tag was already set */
323         WRITE_ONCE(rq->deadline, 0);
324
325         rq->timeout = 0;
326
327         rq->end_io = NULL;
328         rq->end_io_data = NULL;
329
330         data->ctx->rq_dispatched[op_is_sync(op)]++;
331         refcount_set(&rq->ref, 1);
332         return rq;
333 }
334
335 static struct request *blk_mq_get_request(struct request_queue *q,
336                                           struct bio *bio,
337                                           struct blk_mq_alloc_data *data)
338 {
339         struct elevator_queue *e = q->elevator;
340         struct request *rq;
341         unsigned int tag;
342         bool clear_ctx_on_error = false;
343         u64 alloc_time_ns = 0;
344
345         blk_queue_enter_live(q);
346
347         /* alloc_time includes depth and tag waits */
348         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
349                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
350
351         data->q = q;
352         if (likely(!data->ctx)) {
353                 data->ctx = blk_mq_get_ctx(q);
354                 clear_ctx_on_error = true;
355         }
356         if (likely(!data->hctx))
357                 data->hctx = blk_mq_map_queue(q, data->cmd_flags,
358                                                 data->ctx);
359         if (data->cmd_flags & REQ_NOWAIT)
360                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_NOWAIT;
361
362         if (e) {
363                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_INTERNAL;
364
365                 /*
366                  * Flush requests are special and go directly to the
367                  * dispatch list. Don't include reserved tags in the
368                  * limiting, as it isn't useful.
369                  */
370                 if (!op_is_flush(data->cmd_flags) &&
371                     e->type->ops.limit_depth &&
372                     !(data->flags & BLK_MQ_REQ_RESERVED))
373                         e->type->ops.limit_depth(data->cmd_flags, data);
374         } else {
375                 blk_mq_tag_busy(data->hctx);
376         }
377
378         tag = blk_mq_get_tag(data);
379         if (tag == BLK_MQ_TAG_FAIL) {
380                 if (clear_ctx_on_error)
381                         data->ctx = NULL;
382                 blk_queue_exit(q);
383                 return NULL;
384         }
385
386         rq = blk_mq_rq_ctx_init(data, tag, data->cmd_flags, alloc_time_ns);
387         if (!op_is_flush(data->cmd_flags)) {
388                 rq->elv.icq = NULL;
389                 if (e && e->type->ops.prepare_request) {
390                         if (e->type->icq_cache)
391                                 blk_mq_sched_assign_ioc(rq);
392
393                         e->type->ops.prepare_request(rq, bio);
394                         rq->rq_flags |= RQF_ELVPRIV;
395                 }
396         }
397         data->hctx->queued++;
398         return rq;
399 }
400
401 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
402                 blk_mq_req_flags_t flags)
403 {
404         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
405         struct request *rq;
406         int ret;
407
408         ret = blk_queue_enter(q, flags);
409         if (ret)
410                 return ERR_PTR(ret);
411
412         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
413         blk_queue_exit(q);
414
415         if (!rq)
416                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
417
418         rq->__data_len = 0;
419         rq->__sector = (sector_t) -1;
420         rq->bio = rq->biotail = NULL;
421         return rq;
422 }
423 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
424
425 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
426         unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags, unsigned int hctx_idx)
427 {
428         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
429         struct request *rq;
430         unsigned int cpu;
431         int ret;
432
433         /*
434          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
435          * different hardware context.  No need to complicate the low level
436          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
437          * a specific queue.
438          */
439         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
440                 return ERR_PTR(-EINVAL);
441
442         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
443                 return ERR_PTR(-EIO);
444
445         ret = blk_queue_enter(q, flags);
446         if (ret)
447                 return ERR_PTR(ret);
448
449         /*
450          * Check if the hardware context is actually mapped to anything.
451          * If not tell the caller that it should skip this queue.
452          */
453         alloc_data.hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
454         if (!blk_mq_hw_queue_mapped(alloc_data.hctx)) {
455                 blk_queue_exit(q);
456                 return ERR_PTR(-EXDEV);
457         }
458         cpu = cpumask_first_and(alloc_data.hctx->cpumask, cpu_online_mask);
459         alloc_data.ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
460
461         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
462         blk_queue_exit(q);
463
464         if (!rq)
465                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
466
467         return rq;
468 }
469 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
470
471 static void __blk_mq_free_request(struct request *rq)
472 {
473         struct request_queue *q = rq->q;
474         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
475         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
476         const int sched_tag = rq->internal_tag;
477
478         blk_crypto_free_request(rq);
479         blk_pm_mark_last_busy(rq);
480         rq->mq_hctx = NULL;
481         if (rq->tag != -1)
482                 blk_mq_put_tag(hctx->tags, ctx, rq->tag);
483         if (sched_tag != -1)
484                 blk_mq_put_tag(hctx->sched_tags, ctx, sched_tag);
485         blk_mq_sched_restart(hctx);
486         blk_queue_exit(q);
487 }
488
489 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
490 {
491         struct request_queue *q = rq->q;
492         struct elevator_queue *e = q->elevator;
493         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
494         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
495
496         if (rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) {
497                 if (e && e->type->ops.finish_request)
498                         e->type->ops.finish_request(rq);
499                 if (rq->elv.icq) {
500                         put_io_context(rq->elv.icq->ioc);
501                         rq->elv.icq = NULL;
502                 }
503         }
504
505         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
506         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_INFLIGHT)
507                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
508
509         if (unlikely(laptop_mode && !blk_rq_is_passthrough(rq)))
510                 laptop_io_completion(q->backing_dev_info);
511
512         rq_qos_done(q, rq);
513
514         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
515         if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
516                 __blk_mq_free_request(rq);
517 }
518 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
519
520 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
521 {
522         u64 now = 0;
523
524         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
525                 now = ktime_get_ns();
526
527         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
528                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
529                 blk_stat_add(rq, now);
530         }
531
532         if (rq->internal_tag != -1)
533                 blk_mq_sched_completed_request(rq, now);
534
535         blk_account_io_done(rq, now);
536
537         if (rq->end_io) {
538                 rq_qos_done(rq->q, rq);
539                 rq->end_io(rq, error);
540         } else {
541                 blk_mq_free_request(rq);
542         }
543 }
544 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
545
546 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
547 {
548         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
549                 BUG();
550         __blk_mq_end_request(rq, error);
551 }
552 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
553
554 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
555 {
556         struct request *rq = data;
557         struct request_queue *q = rq->q;
558
559         q->mq_ops->complete(rq);
560 }
561
562 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
563 {
564         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
565         struct request_queue *q = rq->q;
566         bool shared = false;
567         int cpu;
568
569         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
570         /*
571          * Most of single queue controllers, there is only one irq vector
572          * for handling IO completion, and the only irq's affinity is set
573          * as all possible CPUs. On most of ARCHs, this affinity means the
574          * irq is handled on one specific CPU.
575          *
576          * So complete IO reqeust in softirq context in case of single queue
577          * for not degrading IO performance by irqsoff latency.
578          */
579         if (q->nr_hw_queues == 1) {
580                 __blk_complete_request(rq);
581                 return;
582         }
583
584         /*
585          * For a polled request, always complete locallly, it's pointless
586          * to redirect the completion.
587          */
588         if ((rq->cmd_flags & REQ_HIPRI) ||
589             !test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &q->queue_flags)) {
590                 q->mq_ops->complete(rq);
591                 return;
592         }
593
594         cpu = get_cpu();
595         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &q->queue_flags))
596                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
597
598         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
599                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
600                 rq->csd.info = rq;
601                 rq->csd.flags = 0;
602                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
603         } else {
604                 q->mq_ops->complete(rq);
605         }
606         put_cpu();
607 }
608
609 static void hctx_unlock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int srcu_idx)
610         __releases(hctx->srcu)
611 {
612         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING))
613                 rcu_read_unlock();
614         else
615                 srcu_read_unlock(hctx->srcu, srcu_idx);
616 }
617
618 static void hctx_lock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int *srcu_idx)
619         __acquires(hctx->srcu)
620 {
621         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
622                 /* shut up gcc false positive */
623                 *srcu_idx = 0;
624                 rcu_read_lock();
625         } else
626                 *srcu_idx = srcu_read_lock(hctx->srcu);
627 }
628
629 /**
630  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
631  * @rq:         the request being processed
632  *
633  * Description:
634  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
635  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
636  **/
637 bool blk_mq_complete_request(struct request *rq)
638 {
639         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
640                 return false;
641         __blk_mq_complete_request(rq);
642         return true;
643 }
644 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
645
646 /**
647  * blk_mq_start_request - Start processing a request
648  * @rq: Pointer to request to be started
649  *
650  * Function used by device drivers to notify the block layer that a request
651  * is going to be processed now, so blk layer can do proper initializations
652  * such as starting the timeout timer.
653  */
654 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
655 {
656         struct request_queue *q = rq->q;
657
658         trace_block_rq_issue(q, rq);
659
660         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
661                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
662                 rq->stats_sectors = blk_rq_sectors(rq);
663                 rq->rq_flags |= RQF_STATS;
664                 rq_qos_issue(q, rq);
665         }
666
667         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
668
669         blk_add_timer(rq);
670         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
671
672 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
673         if (blk_integrity_rq(rq) && req_op(rq) == REQ_OP_WRITE)
674                 q->integrity.profile->prepare_fn(rq);
675 #endif
676 }
677 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
678
679 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
680 {
681         struct request_queue *q = rq->q;
682
683         blk_mq_put_driver_tag(rq);
684
685         trace_block_rq_requeue(q, rq);
686         rq_qos_requeue(q, rq);
687
688         if (blk_mq_request_started(rq)) {
689                 WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
690                 rq->rq_flags &= ~RQF_TIMED_OUT;
691         }
692 }
693
694 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list)
695 {
696         __blk_mq_requeue_request(rq);
697
698         /* this request will be re-inserted to io scheduler queue */
699         blk_mq_sched_requeue_request(rq);
700
701         BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
702         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true, kick_requeue_list);
703 }
704 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
705
706 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
707 {
708         struct request_queue *q =
709                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
710         LIST_HEAD(rq_list);
711         struct request *rq, *next;
712
713         spin_lock_irq(&q->requeue_lock);
714         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
715         spin_unlock_irq(&q->requeue_lock);
716
717         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
718                 if (!(rq->rq_flags & (RQF_SOFTBARRIER | RQF_DONTPREP)))
719                         continue;
720
721                 rq->rq_flags &= ~RQF_SOFTBARRIER;
722                 list_del_init(&rq->queuelist);
723                 /*
724                  * If RQF_DONTPREP, rq has contained some driver specific
725                  * data, so insert it to hctx dispatch list to avoid any
726                  * merge.
727                  */
728                 if (rq->rq_flags & RQF_DONTPREP)
729                         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, false);
730                 else
731                         blk_mq_sched_insert_request(rq, true, false, false);
732         }
733
734         while (!list_empty(&rq_list)) {
735                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
736                 list_del_init(&rq->queuelist);
737                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, false, false);
738         }
739
740         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
741 }
742
743 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head,
744                                 bool kick_requeue_list)
745 {
746         struct request_queue *q = rq->q;
747         unsigned long flags;
748
749         /*
750          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
751          * request head insertion from the workqueue.
752          */
753         BUG_ON(rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER);
754
755         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
756         if (at_head) {
757                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
758                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
759         } else {
760                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
761         }
762         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
763
764         if (kick_requeue_list)
765                 blk_mq_kick_requeue_list(q);
766 }
767
768 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
769 {
770         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work, 0);
771 }
772 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
773
774 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
775                                     unsigned long msecs)
776 {
777         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work,
778                                     msecs_to_jiffies(msecs));
779 }
780 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
781
782 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
783 {
784         if (tag < tags->nr_tags) {
785                 prefetch(tags->rqs[tag]);
786                 return tags->rqs[tag];
787         }
788
789         return NULL;
790 }
791 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
792
793 static bool blk_mq_rq_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
794                                void *priv, bool reserved)
795 {
796         /*
797          * If we find a request that is inflight and the queue matches,
798          * we know the queue is busy. Return false to stop the iteration.
799          */
800         if (rq->state == MQ_RQ_IN_FLIGHT && rq->q == hctx->queue) {
801                 bool *busy = priv;
802
803                 *busy = true;
804                 return false;
805         }
806
807         return true;
808 }
809
810 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q)
811 {
812         bool busy = false;
813
814         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_rq_inflight, &busy);
815         return busy;
816 }
817 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_queue_inflight);
818
819 static void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
820 {
821         req->rq_flags |= RQF_TIMED_OUT;
822         if (req->q->mq_ops->timeout) {
823                 enum blk_eh_timer_return ret;
824
825                 ret = req->q->mq_ops->timeout(req, reserved);
826                 if (ret == BLK_EH_DONE)
827                         return;
828                 WARN_ON_ONCE(ret != BLK_EH_RESET_TIMER);
829         }
830
831         blk_add_timer(req);
832 }
833
834 static bool blk_mq_req_expired(struct request *rq, unsigned long *next)
835 {
836         unsigned long deadline;
837
838         if (blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IN_FLIGHT)
839                 return false;
840         if (rq->rq_flags & RQF_TIMED_OUT)
841                 return false;
842
843         deadline = READ_ONCE(rq->deadline);
844         if (time_after_eq(jiffies, deadline))
845                 return true;
846
847         if (*next == 0)
848                 *next = deadline;
849         else if (time_after(*next, deadline))
850                 *next = deadline;
851         return false;
852 }
853
854 static bool blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
855                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
856 {
857         unsigned long *next = priv;
858
859         /*
860          * Just do a quick check if it is expired before locking the request in
861          * so we're not unnecessarilly synchronizing across CPUs.
862          */
863         if (!blk_mq_req_expired(rq, next))
864                 return true;
865
866         /*
867          * We have reason to believe the request may be expired. Take a
868          * reference on the request to lock this request lifetime into its
869          * currently allocated context to prevent it from being reallocated in
870          * the event the completion by-passes this timeout handler.
871          *
872          * If the reference was already released, then the driver beat the
873          * timeout handler to posting a natural completion.
874          */
875         if (!refcount_inc_not_zero(&rq->ref))
876                 return true;
877
878         /*
879          * The request is now locked and cannot be reallocated underneath the
880          * timeout handler's processing. Re-verify this exact request is truly
881          * expired; if it is not expired, then the request was completed and
882          * reallocated as a new request.
883          */
884         if (blk_mq_req_expired(rq, next))
885                 blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
886
887         if (is_flush_rq(rq, hctx))
888                 rq->end_io(rq, 0);
889         else if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
890                 __blk_mq_free_request(rq);
891
892         return true;
893 }
894
895 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
896 {
897         struct request_queue *q =
898                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
899         unsigned long next = 0;
900         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
901         int i;
902
903         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
904          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
905          * completion, since the timeout code would not be able to
906          * acquire the queue reference here.
907          *
908          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
909          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
910          * obtain a reference even in the short window between the queue
911          * starting to freeze, by dropping the first reference in
912          * blk_freeze_queue_start, and the moment the last request is
913          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
914          * zero.
915          */
916         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
917                 return;
918
919         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &next);
920
921         if (next != 0) {
922                 mod_timer(&q->timeout, next);
923         } else {
924                 /*
925                  * Request timeouts are handled as a forward rolling timer. If
926                  * we end up here it means that no requests are pending and
927                  * also that no request has been pending for a while. Mark
928                  * each hctx as idle.
929                  */
930                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
931                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
932                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
933                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
934                 }
935         }
936         blk_queue_exit(q);
937 }
938
939 struct flush_busy_ctx_data {
940         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
941         struct list_head *list;
942 };
943
944 static bool flush_busy_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr, void *data)
945 {
946         struct flush_busy_ctx_data *flush_data = data;
947         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = flush_data->hctx;
948         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
949         enum hctx_type type = hctx->type;
950
951         spin_lock(&ctx->lock);
952         list_splice_tail_init(&ctx->rq_lists[type], flush_data->list);
953         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
954         spin_unlock(&ctx->lock);
955         return true;
956 }
957
958 /*
959  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
960  * to the for-dispatch
961  */
962 void blk_mq_flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
963 {
964         struct flush_busy_ctx_data data = {
965                 .hctx = hctx,
966                 .list = list,
967         };
968
969         sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, flush_busy_ctx, &data);
970 }
971 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_flush_busy_ctxs);
972
973 struct dispatch_rq_data {
974         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
975         struct request *rq;
976 };
977
978 static bool dispatch_rq_from_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr,
979                 void *data)
980 {
981         struct dispatch_rq_data *dispatch_data = data;
982         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = dispatch_data->hctx;
983         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
984         enum hctx_type type = hctx->type;
985
986         spin_lock(&ctx->lock);
987         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
988                 dispatch_data->rq = list_entry_rq(ctx->rq_lists[type].next);
989                 list_del_init(&dispatch_data->rq->queuelist);
990                 if (list_empty(&ctx->rq_lists[type]))
991                         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
992         }
993         spin_unlock(&ctx->lock);
994
995         return !dispatch_data->rq;
996 }
997
998 struct request *blk_mq_dequeue_from_ctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
999                                         struct blk_mq_ctx *start)
1000 {
1001         unsigned off = start ? start->index_hw[hctx->type] : 0;
1002         struct dispatch_rq_data data = {
1003                 .hctx = hctx,
1004                 .rq   = NULL,
1005         };
1006
1007         __sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, off,
1008                                dispatch_rq_from_ctx, &data);
1009
1010         return data.rq;
1011 }
1012
1013 static inline unsigned int queued_to_index(unsigned int queued)
1014 {
1015         if (!queued)
1016                 return 0;
1017
1018         return min(BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1, ilog2(queued) + 1);
1019 }
1020
1021 bool blk_mq_get_driver_tag(struct request *rq)
1022 {
1023         struct blk_mq_alloc_data data = {
1024                 .q = rq->q,
1025                 .hctx = rq->mq_hctx,
1026                 .flags = BLK_MQ_REQ_NOWAIT,
1027                 .cmd_flags = rq->cmd_flags,
1028         };
1029         bool shared;
1030
1031         if (rq->tag != -1)
1032                 return true;
1033
1034         if (blk_mq_tag_is_reserved(data.hctx->sched_tags, rq->internal_tag))
1035                 data.flags |= BLK_MQ_REQ_RESERVED;
1036
1037         shared = blk_mq_tag_busy(data.hctx);
1038         rq->tag = blk_mq_get_tag(&data);
1039         if (rq->tag >= 0) {
1040                 if (shared) {
1041                         rq->rq_flags |= RQF_MQ_INFLIGHT;
1042                         atomic_inc(&data.hctx->nr_active);
1043                 }
1044                 data.hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
1045         }
1046
1047         return rq->tag != -1;
1048 }
1049
1050 static int blk_mq_dispatch_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
1051                                 int flags, void *key)
1052 {
1053         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1054
1055         hctx = container_of(wait, struct blk_mq_hw_ctx, dispatch_wait);
1056
1057         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1058         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1059                 struct sbitmap_queue *sbq;
1060
1061                 list_del_init(&wait->entry);
1062                 sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1063                 atomic_dec(&sbq->ws_active);
1064         }
1065         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1066
1067         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1068         return 1;
1069 }
1070
1071 /*
1072  * Mark us waiting for a tag. For shared tags, this involves hooking us into
1073  * the tag wakeups. For non-shared tags, we can simply mark us needing a
1074  * restart. For both cases, take care to check the condition again after
1075  * marking us as waiting.
1076  */
1077 static bool blk_mq_mark_tag_wait(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1078                                  struct request *rq)
1079 {
1080         struct sbitmap_queue *sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1081         struct wait_queue_head *wq;
1082         wait_queue_entry_t *wait;
1083         bool ret;
1084
1085         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1086                 blk_mq_sched_mark_restart_hctx(hctx);
1087
1088                 /*
1089                  * It's possible that a tag was freed in the window between the
1090                  * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1091                  * queue.
1092                  *
1093                  * Don't clear RESTART here, someone else could have set it.
1094                  * At most this will cost an extra queue run.
1095                  */
1096                 return blk_mq_get_driver_tag(rq);
1097         }
1098
1099         wait = &hctx->dispatch_wait;
1100         if (!list_empty_careful(&wait->entry))
1101                 return false;
1102
1103         wq = &bt_wait_ptr(sbq, hctx)->wait;
1104
1105         spin_lock_irq(&wq->lock);
1106         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1107         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1108                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1109                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1110                 return false;
1111         }
1112
1113         atomic_inc(&sbq->ws_active);
1114         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1115         __add_wait_queue(wq, wait);
1116
1117         /*
1118          * It's possible that a tag was freed in the window between the
1119          * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1120          * queue.
1121          */
1122         ret = blk_mq_get_driver_tag(rq);
1123         if (!ret) {
1124                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1125                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1126                 return false;
1127         }
1128
1129         /*
1130          * We got a tag, remove ourselves from the wait queue to ensure
1131          * someone else gets the wakeup.
1132          */
1133         list_del_init(&wait->entry);
1134         atomic_dec(&sbq->ws_active);
1135         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1136         spin_unlock_irq(&wq->lock);
1137
1138         return true;
1139 }
1140
1141 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT  8
1142 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR  4
1143 /*
1144  * Update dispatch busy with the Exponential Weighted Moving Average(EWMA):
1145  * - EWMA is one simple way to compute running average value
1146  * - weight(7/8 and 1/8) is applied so that it can decrease exponentially
1147  * - take 4 as factor for avoiding to get too small(0) result, and this
1148  *   factor doesn't matter because EWMA decreases exponentially
1149  */
1150 static void blk_mq_update_dispatch_busy(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool busy)
1151 {
1152         unsigned int ewma;
1153
1154         if (hctx->queue->elevator)
1155                 return;
1156
1157         ewma = hctx->dispatch_busy;
1158
1159         if (!ewma && !busy)
1160                 return;
1161
1162         ewma *= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT - 1;
1163         if (busy)
1164                 ewma += 1 << BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR;
1165         ewma /= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT;
1166
1167         hctx->dispatch_busy = ewma;
1168 }
1169
1170 #define BLK_MQ_RESOURCE_DELAY   3               /* ms units */
1171
1172 static void blk_mq_handle_dev_resource(struct request *rq,
1173                                        struct list_head *list)
1174 {
1175         struct request *next =
1176                 list_first_entry_or_null(list, struct request, queuelist);
1177
1178         /*
1179          * If an I/O scheduler has been configured and we got a driver tag for
1180          * the next request already, free it.
1181          */
1182         if (next)
1183                 blk_mq_put_driver_tag(next);
1184
1185         list_add(&rq->queuelist, list);
1186         __blk_mq_requeue_request(rq);
1187 }
1188
1189 static void blk_mq_handle_zone_resource(struct request *rq,
1190                                         struct list_head *zone_list)
1191 {
1192         /*
1193          * If we end up here it is because we cannot dispatch a request to a
1194          * specific zone due to LLD level zone-write locking or other zone
1195          * related resource not being available. In this case, set the request
1196          * aside in zone_list for retrying it later.
1197          */
1198         list_add(&rq->queuelist, zone_list);
1199         __blk_mq_requeue_request(rq);
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Returns true if we did some work AND can potentially do more.
1204  */
1205 bool blk_mq_dispatch_rq_list(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1206                              bool got_budget)
1207 {
1208         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1209         struct request *rq, *nxt;
1210         bool no_tag = false;
1211         int errors, queued;
1212         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
1213         bool no_budget_avail = false;
1214         LIST_HEAD(zone_list);
1215
1216         if (list_empty(list))
1217                 return false;
1218
1219         WARN_ON(!list_is_singular(list) && got_budget);
1220
1221         /*
1222          * Now process all the entries, sending them to the driver.
1223          */
1224         errors = queued = 0;
1225         do {
1226                 struct blk_mq_queue_data bd;
1227
1228                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1229
1230                 hctx = rq->mq_hctx;
1231                 if (!got_budget && !blk_mq_get_dispatch_budget(hctx)) {
1232                         blk_mq_put_driver_tag(rq);
1233                         no_budget_avail = true;
1234                         break;
1235                 }
1236
1237                 if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1238                         /*
1239                          * The initial allocation attempt failed, so we need to
1240                          * rerun the hardware queue when a tag is freed. The
1241                          * waitqueue takes care of that. If the queue is run
1242                          * before we add this entry back on the dispatch list,
1243                          * we'll re-run it below.
1244                          */
1245                         if (!blk_mq_mark_tag_wait(hctx, rq)) {
1246                                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1247                                 /*
1248                                  * For non-shared tags, the RESTART check
1249                                  * will suffice.
1250                                  */
1251                                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1252                                         no_tag = true;
1253                                 break;
1254                         }
1255                 }
1256
1257                 list_del_init(&rq->queuelist);
1258
1259                 bd.rq = rq;
1260
1261                 /*
1262                  * Flag last if we have no more requests, or if we have more
1263                  * but can't assign a driver tag to it.
1264                  */
1265                 if (list_empty(list))
1266                         bd.last = true;
1267                 else {
1268                         nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1269                         bd.last = !blk_mq_get_driver_tag(nxt);
1270                 }
1271
1272                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1273                 if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1274                         blk_mq_handle_dev_resource(rq, list);
1275                         break;
1276                 } else if (ret == BLK_STS_ZONE_RESOURCE) {
1277                         /*
1278                          * Move the request to zone_list and keep going through
1279                          * the dispatch list to find more requests the drive can
1280                          * accept.
1281                          */
1282                         blk_mq_handle_zone_resource(rq, &zone_list);
1283                         if (list_empty(list))
1284                                 break;
1285                         continue;
1286                 }
1287
1288                 if (unlikely(ret != BLK_STS_OK)) {
1289                         errors++;
1290                         blk_mq_end_request(rq, BLK_STS_IOERR);
1291                         continue;
1292                 }
1293
1294                 queued++;
1295         } while (!list_empty(list));
1296
1297         if (!list_empty(&zone_list))
1298                 list_splice_tail_init(&zone_list, list);
1299
1300         hctx->dispatched[queued_to_index(queued)]++;
1301
1302         /*
1303          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
1304          * that is where we will continue on next queue run.
1305          */
1306         if (!list_empty(list)) {
1307                 bool needs_restart;
1308
1309                 /*
1310                  * If we didn't flush the entire list, we could have told
1311                  * the driver there was more coming, but that turned out to
1312                  * be a lie.
1313                  */
1314                 if (q->mq_ops->commit_rqs && queued)
1315                         q->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1316
1317                 spin_lock(&hctx->lock);
1318                 list_splice_tail_init(list, &hctx->dispatch);
1319                 spin_unlock(&hctx->lock);
1320
1321                 /*
1322                  * If SCHED_RESTART was set by the caller of this function and
1323                  * it is no longer set that means that it was cleared by another
1324                  * thread and hence that a queue rerun is needed.
1325                  *
1326                  * If 'no_tag' is set, that means that we failed getting
1327                  * a driver tag with an I/O scheduler attached. If our dispatch
1328                  * waitqueue is no longer active, ensure that we run the queue
1329                  * AFTER adding our entries back to the list.
1330                  *
1331                  * If no I/O scheduler has been configured it is possible that
1332                  * the hardware queue got stopped and restarted before requests
1333                  * were pushed back onto the dispatch list. Rerun the queue to
1334                  * avoid starvation. Notes:
1335                  * - blk_mq_run_hw_queue() checks whether or not a queue has
1336                  *   been stopped before rerunning a queue.
1337                  * - Some but not all block drivers stop a queue before
1338                  *   returning BLK_STS_RESOURCE. Two exceptions are scsi-mq
1339                  *   and dm-rq.
1340                  *
1341                  * If driver returns BLK_STS_RESOURCE and SCHED_RESTART
1342                  * bit is set, run queue after a delay to avoid IO stalls
1343                  * that could otherwise occur if the queue is idle.  We'll do
1344                  * similar if we couldn't get budget and SCHED_RESTART is set.
1345                  */
1346                 needs_restart = blk_mq_sched_needs_restart(hctx);
1347                 if (!needs_restart ||
1348                     (no_tag && list_empty_careful(&hctx->dispatch_wait.entry)))
1349                         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1350                 else if (needs_restart && (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1351                                            no_budget_avail))
1352                         blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, BLK_MQ_RESOURCE_DELAY);
1353
1354                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1355                 return false;
1356         } else
1357                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1358
1359         /*
1360          * If the host/device is unable to accept more work, inform the
1361          * caller of that.
1362          */
1363         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1364                 return false;
1365
1366         return (queued + errors) != 0;
1367 }
1368
1369 /**
1370  * __blk_mq_run_hw_queue - Run a hardware queue.
1371  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1372  *
1373  * Send pending requests to the hardware.
1374  */
1375 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1376 {
1377         int srcu_idx;
1378
1379         /*
1380          * We should be running this queue from one of the CPUs that
1381          * are mapped to it.
1382          *
1383          * There are at least two related races now between setting
1384          * hctx->next_cpu from blk_mq_hctx_next_cpu() and running
1385          * __blk_mq_run_hw_queue():
1386          *
1387          * - hctx->next_cpu is found offline in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1388          *   but later it becomes online, then this warning is harmless
1389          *   at all
1390          *
1391          * - hctx->next_cpu is found online in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1392          *   but later it becomes offline, then the warning can't be
1393          *   triggered, and we depend on blk-mq timeout handler to
1394          *   handle dispatched requests to this hctx
1395          */
1396         if (!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
1397                 cpu_online(hctx->next_cpu)) {
1398                 printk(KERN_WARNING "run queue from wrong CPU %d, hctx %s\n",
1399                         raw_smp_processor_id(),
1400                         cpumask_empty(hctx->cpumask) ? "inactive": "active");
1401                 dump_stack();
1402         }
1403
1404         /*
1405          * We can't run the queue inline with ints disabled. Ensure that
1406          * we catch bad users of this early.
1407          */
1408         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
1409
1410         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1411
1412         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1413         blk_mq_sched_dispatch_requests(hctx);
1414         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1415 }
1416
1417 static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1418 {
1419         int cpu = cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask);
1420
1421         if (cpu >= nr_cpu_ids)
1422                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1423         return cpu;
1424 }
1425
1426 /*
1427  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
1428  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
1429  * For now we just round-robin here, switching for every
1430  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
1431  */
1432 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1433 {
1434         bool tried = false;
1435         int next_cpu = hctx->next_cpu;
1436
1437         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
1438                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1439
1440         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
1441 select_cpu:
1442                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, hctx->cpumask,
1443                                 cpu_online_mask);
1444                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
1445                         next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
1446                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1447         }
1448
1449         /*
1450          * Do unbound schedule if we can't find a online CPU for this hctx,
1451          * and it should only happen in the path of handling CPU DEAD.
1452          */
1453         if (!cpu_online(next_cpu)) {
1454                 if (!tried) {
1455                         tried = true;
1456                         goto select_cpu;
1457                 }
1458
1459                 /*
1460                  * Make sure to re-select CPU next time once after CPUs
1461                  * in hctx->cpumask become online again.
1462                  */
1463                 hctx->next_cpu = next_cpu;
1464                 hctx->next_cpu_batch = 1;
1465                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1466         }
1467
1468         hctx->next_cpu = next_cpu;
1469         return next_cpu;
1470 }
1471
1472 /**
1473  * __blk_mq_delay_run_hw_queue - Run (or schedule to run) a hardware queue.
1474  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1475  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1476  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1477  *
1478  * If !@async, try to run the queue now. Else, run the queue asynchronously and
1479  * with a delay of @msecs.
1480  */
1481 static void __blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async,
1482                                         unsigned long msecs)
1483 {
1484         if (unlikely(blk_mq_hctx_stopped(hctx)))
1485                 return;
1486
1487         if (!async && !(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
1488                 int cpu = get_cpu();
1489                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
1490                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1491                         put_cpu();
1492                         return;
1493                 }
1494
1495                 put_cpu();
1496         }
1497
1498         kblockd_mod_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work,
1499                                     msecs_to_jiffies(msecs));
1500 }
1501
1502 /**
1503  * blk_mq_delay_run_hw_queue - Run a hardware queue asynchronously.
1504  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1505  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1506  *
1507  * Run a hardware queue asynchronously with a delay of @msecs.
1508  */
1509 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1510 {
1511         __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, true, msecs);
1512 }
1513 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queue);
1514
1515 /**
1516  * blk_mq_run_hw_queue - Start to run a hardware queue.
1517  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1518  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1519  *
1520  * Check if the request queue is not in a quiesced state and if there are
1521  * pending requests to be sent. If this is true, run the queue to send requests
1522  * to hardware.
1523  */
1524 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1525 {
1526         int srcu_idx;
1527         bool need_run;
1528
1529         /*
1530          * When queue is quiesced, we may be switching io scheduler, or
1531          * updating nr_hw_queues, or other things, and we can't run queue
1532          * any more, even __blk_mq_hctx_has_pending() can't be called safely.
1533          *
1534          * And queue will be rerun in blk_mq_unquiesce_queue() if it is
1535          * quiesced.
1536          */
1537         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1538         need_run = !blk_queue_quiesced(hctx->queue) &&
1539                 blk_mq_hctx_has_pending(hctx);
1540         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1541
1542         if (need_run)
1543                 __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, async, 0);
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queue);
1546
1547 /**
1548  * blk_mq_run_hw_queue - Run all hardware queues in a request queue.
1549  * @q: Pointer to the request queue to run.
1550  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1551  */
1552 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1553 {
1554         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1555         int i;
1556
1557         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1558                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1559                         continue;
1560
1561                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1562         }
1563 }
1564 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
1565
1566 /**
1567  * blk_mq_delay_run_hw_queues - Run all hardware queues asynchronously.
1568  * @q: Pointer to the request queue to run.
1569  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queues.
1570  */
1571 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs)
1572 {
1573         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1574         int i;
1575
1576         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1577                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1578                         continue;
1579
1580                 blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, msecs);
1581         }
1582 }
1583 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queues);
1584
1585 /**
1586  * blk_mq_queue_stopped() - check whether one or more hctxs have been stopped
1587  * @q: request queue.
1588  *
1589  * The caller is responsible for serializing this function against
1590  * blk_mq_{start,stop}_hw_queue().
1591  */
1592 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q)
1593 {
1594         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1595         int i;
1596
1597         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1598                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1599                         return true;
1600
1601         return false;
1602 }
1603 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_queue_stopped);
1604
1605 /*
1606  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1607  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1608  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1609  *
1610  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1611  * after blk_mq_stop_hw_queue() returns. Please use
1612  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1613  */
1614 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1615 {
1616         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
1617
1618         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1619 }
1620 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
1621
1622 /*
1623  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1624  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1625  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1626  *
1627  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1628  * after blk_mq_stop_hw_queues() returns. Please use
1629  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1630  */
1631 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
1632 {
1633         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1634         int i;
1635
1636         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1637                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
1638 }
1639 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
1640
1641 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1642 {
1643         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1644
1645         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1646 }
1647 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
1648
1649 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
1650 {
1651         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1652         int i;
1653
1654         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1655                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1656 }
1657 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1658
1659 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1660 {
1661         if (!blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1662                 return;
1663
1664         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1665         blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1666 }
1667 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_start_stopped_hw_queue);
1668
1669 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1670 {
1671         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1672         int i;
1673
1674         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1675                 blk_mq_start_stopped_hw_queue(hctx, async);
1676 }
1677 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1678
1679 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1680 {
1681         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1682
1683         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1684
1685         /*
1686          * If we are stopped, don't run the queue.
1687          */
1688         if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1689                 return;
1690
1691         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1692 }
1693
1694 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1695                                             struct request *rq,
1696                                             bool at_head)
1697 {
1698         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1699         enum hctx_type type = hctx->type;
1700
1701         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1702
1703         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1704
1705         if (at_head)
1706                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1707         else
1708                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1709 }
1710
1711 void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
1712                              bool at_head)
1713 {
1714         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1715
1716         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1717
1718         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1719         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1720 }
1721
1722 /**
1723  * blk_mq_request_bypass_insert - Insert a request at dispatch list.
1724  * @rq: Pointer to request to be inserted.
1725  * @run_queue: If we should run the hardware queue after inserting the request.
1726  *
1727  * Should only be used carefully, when the caller knows we want to
1728  * bypass a potential IO scheduler on the target device.
1729  */
1730 void blk_mq_request_bypass_insert(struct request *rq, bool at_head,
1731                                   bool run_queue)
1732 {
1733         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1734
1735         spin_lock(&hctx->lock);
1736         if (at_head)
1737                 list_add(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1738         else
1739                 list_add_tail(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1740         spin_unlock(&hctx->lock);
1741
1742         if (run_queue)
1743                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1744 }
1745
1746 void blk_mq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct blk_mq_ctx *ctx,
1747                             struct list_head *list)
1748
1749 {
1750         struct request *rq;
1751         enum hctx_type type = hctx->type;
1752
1753         /*
1754          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1755          * offline now
1756          */
1757         list_for_each_entry(rq, list, queuelist) {
1758                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1759                 trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1760         }
1761
1762         spin_lock(&ctx->lock);
1763         list_splice_tail_init(list, &ctx->rq_lists[type]);
1764         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1765         spin_unlock(&ctx->lock);
1766 }
1767
1768 static int plug_rq_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1769 {
1770         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1771         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1772
1773         if (rqa->mq_ctx != rqb->mq_ctx)
1774                 return rqa->mq_ctx > rqb->mq_ctx;
1775         if (rqa->mq_hctx != rqb->mq_hctx)
1776                 return rqa->mq_hctx > rqb->mq_hctx;
1777
1778         return blk_rq_pos(rqa) > blk_rq_pos(rqb);
1779 }
1780
1781 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1782 {
1783         LIST_HEAD(list);
1784
1785         if (list_empty(&plug->mq_list))
1786                 return;
1787         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1788
1789         if (plug->rq_count > 2 && plug->multiple_queues)
1790                 list_sort(NULL, &list, plug_rq_cmp);
1791
1792         plug->rq_count = 0;
1793
1794         do {
1795                 struct list_head rq_list;
1796                 struct request *rq, *head_rq = list_entry_rq(list.next);
1797                 struct list_head *pos = &head_rq->queuelist; /* skip first */
1798                 struct blk_mq_hw_ctx *this_hctx = head_rq->mq_hctx;
1799                 struct blk_mq_ctx *this_ctx = head_rq->mq_ctx;
1800                 unsigned int depth = 1;
1801
1802                 list_for_each_continue(pos, &list) {
1803                         rq = list_entry_rq(pos);
1804                         BUG_ON(!rq->q);
1805                         if (rq->mq_hctx != this_hctx || rq->mq_ctx != this_ctx)
1806                                 break;
1807                         depth++;
1808                 }
1809
1810                 list_cut_before(&rq_list, &list, pos);
1811                 trace_block_unplug(head_rq->q, depth, !from_schedule);
1812                 blk_mq_sched_insert_requests(this_hctx, this_ctx, &rq_list,
1813                                                 from_schedule);
1814         } while(!list_empty(&list));
1815 }
1816
1817 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio,
1818                 unsigned int nr_segs)
1819 {
1820         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
1821                 rq->cmd_flags |= REQ_FAILFAST_MASK;
1822
1823         rq->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1824         rq->write_hint = bio->bi_write_hint;
1825         blk_rq_bio_prep(rq, bio, nr_segs);
1826         blk_crypto_rq_bio_prep(rq, bio, GFP_NOIO);
1827
1828         blk_account_io_start(rq, true);
1829 }
1830
1831 static blk_status_t __blk_mq_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1832                                             struct request *rq,
1833                                             blk_qc_t *cookie, bool last)
1834 {
1835         struct request_queue *q = rq->q;
1836         struct blk_mq_queue_data bd = {
1837                 .rq = rq,
1838                 .last = last,
1839         };
1840         blk_qc_t new_cookie;
1841         blk_status_t ret;
1842
1843         new_cookie = request_to_qc_t(hctx, rq);
1844
1845         /*
1846          * For OK queue, we are done. For error, caller may kill it.
1847          * Any other error (busy), just add it to our list as we
1848          * previously would have done.
1849          */
1850         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1851         switch (ret) {
1852         case BLK_STS_OK:
1853                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1854                 *cookie = new_cookie;
1855                 break;
1856         case BLK_STS_RESOURCE:
1857         case BLK_STS_DEV_RESOURCE:
1858                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1859                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1860                 break;
1861         default:
1862                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1863                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1864                 break;
1865         }
1866
1867         return ret;
1868 }
1869
1870 static blk_status_t __blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1871                                                 struct request *rq,
1872                                                 blk_qc_t *cookie,
1873                                                 bool bypass_insert, bool last)
1874 {
1875         struct request_queue *q = rq->q;
1876         bool run_queue = true;
1877
1878         /*
1879          * RCU or SRCU read lock is needed before checking quiesced flag.
1880          *
1881          * When queue is stopped or quiesced, ignore 'bypass_insert' from
1882          * blk_mq_request_issue_directly(), and return BLK_STS_OK to caller,
1883          * and avoid driver to try to dispatch again.
1884          */
1885         if (blk_mq_hctx_stopped(hctx) || blk_queue_quiesced(q)) {
1886                 run_queue = false;
1887                 bypass_insert = false;
1888                 goto insert;
1889         }
1890
1891         if (q->elevator && !bypass_insert)
1892                 goto insert;
1893
1894         if (!blk_mq_get_dispatch_budget(hctx))
1895                 goto insert;
1896
1897         if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1898                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1899                 goto insert;
1900         }
1901
1902         return __blk_mq_issue_directly(hctx, rq, cookie, last);
1903 insert:
1904         if (bypass_insert)
1905                 return BLK_STS_RESOURCE;
1906
1907         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, run_queue);
1908         return BLK_STS_OK;
1909 }
1910
1911 /**
1912  * blk_mq_try_issue_directly - Try to send a request directly to device driver.
1913  * @hctx: Pointer of the associated hardware queue.
1914  * @rq: Pointer to request to be sent.
1915  * @cookie: Request queue cookie.
1916  *
1917  * If the device has enough resources to accept a new request now, send the
1918  * request directly to device driver. Else, insert at hctx->dispatch queue, so
1919  * we can try send it another time in the future. Requests inserted at this
1920  * queue have higher priority.
1921  */
1922 static void blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1923                 struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1924 {
1925         blk_status_t ret;
1926         int srcu_idx;
1927
1928         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1929
1930         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1931
1932         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, cookie, false, true);
1933         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1934                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, true);
1935         else if (ret != BLK_STS_OK)
1936                 blk_mq_end_request(rq, ret);
1937
1938         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1939 }
1940
1941 blk_status_t blk_mq_request_issue_directly(struct request *rq, bool last)
1942 {
1943         blk_status_t ret;
1944         int srcu_idx;
1945         blk_qc_t unused_cookie;
1946         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1947
1948         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1949         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, &unused_cookie, true, last);
1950         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1951
1952         return ret;
1953 }
1954
1955 void blk_mq_try_issue_list_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1956                 struct list_head *list)
1957 {
1958         int queued = 0;
1959
1960         while (!list_empty(list)) {
1961                 blk_status_t ret;
1962                 struct request *rq = list_first_entry(list, struct request,
1963                                 queuelist);
1964
1965                 list_del_init(&rq->queuelist);
1966                 ret = blk_mq_request_issue_directly(rq, list_empty(list));
1967                 if (ret != BLK_STS_OK) {
1968                         if (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1969                                         ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1970                                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false,
1971                                                         list_empty(list));
1972                                 break;
1973                         }
1974                         blk_mq_end_request(rq, ret);
1975                 } else
1976                         queued++;
1977         }
1978
1979         /*
1980          * If we didn't flush the entire list, we could have told
1981          * the driver there was more coming, but that turned out to
1982          * be a lie.
1983          */
1984         if (!list_empty(list) && hctx->queue->mq_ops->commit_rqs && queued)
1985                 hctx->queue->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1986 }
1987
1988 static void blk_add_rq_to_plug(struct blk_plug *plug, struct request *rq)
1989 {
1990         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1991         plug->rq_count++;
1992         if (!plug->multiple_queues && !list_is_singular(&plug->mq_list)) {
1993                 struct request *tmp;
1994
1995                 tmp = list_first_entry(&plug->mq_list, struct request,
1996                                                 queuelist);
1997                 if (tmp->q != rq->q)
1998                         plug->multiple_queues = true;
1999         }
2000 }
2001
2002 /**
2003  * blk_mq_make_request - Create and send a request to block device.
2004  * @q: Request queue pointer.
2005  * @bio: Bio pointer.
2006  *
2007  * Builds up a request structure from @q and @bio and send to the device. The
2008  * request may not be queued directly to hardware if:
2009  * * This request can be merged with another one
2010  * * We want to place request at plug queue for possible future merging
2011  * * There is an IO scheduler active at this queue
2012  *
2013  * It will not queue the request if there is an error with the bio, or at the
2014  * request creation.
2015  *
2016  * Returns: Request queue cookie.
2017  */
2018 blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
2019 {
2020         const int is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
2021         const int is_flush_fua = op_is_flush(bio->bi_opf);
2022         struct blk_mq_alloc_data data = { .flags = 0};
2023         struct request *rq;
2024         struct blk_plug *plug;
2025         struct request *same_queue_rq = NULL;
2026         unsigned int nr_segs;
2027         blk_qc_t cookie;
2028         blk_status_t ret;
2029
2030         blk_queue_bounce(q, &bio);
2031         __blk_queue_split(q, &bio, &nr_segs);
2032
2033         if (!bio_integrity_prep(bio))
2034                 return BLK_QC_T_NONE;
2035
2036         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
2037             blk_attempt_plug_merge(q, bio, nr_segs, &same_queue_rq))
2038                 return BLK_QC_T_NONE;
2039
2040         if (blk_mq_sched_bio_merge(q, bio, nr_segs))
2041                 return BLK_QC_T_NONE;
2042
2043         rq_qos_throttle(q, bio);
2044
2045         data.cmd_flags = bio->bi_opf;
2046         rq = blk_mq_get_request(q, bio, &data);
2047         if (unlikely(!rq)) {
2048                 rq_qos_cleanup(q, bio);
2049                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT)
2050                         bio_wouldblock_error(bio);
2051                 return BLK_QC_T_NONE;
2052         }
2053
2054         trace_block_getrq(q, bio, bio->bi_opf);
2055
2056         rq_qos_track(q, rq, bio);
2057
2058         cookie = request_to_qc_t(data.hctx, rq);
2059
2060         blk_mq_bio_to_request(rq, bio, nr_segs);
2061
2062         ret = blk_crypto_init_request(rq);
2063         if (ret != BLK_STS_OK) {
2064                 bio->bi_status = ret;
2065                 bio_endio(bio);
2066                 blk_mq_free_request(rq);
2067                 return BLK_QC_T_NONE;
2068         }
2069
2070         plug = blk_mq_plug(q, bio);
2071         if (unlikely(is_flush_fua)) {
2072                 /* Bypass scheduler for flush requests */
2073                 blk_insert_flush(rq);
2074                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, true);
2075         } else if (plug && (q->nr_hw_queues == 1 || q->mq_ops->commit_rqs ||
2076                                 !blk_queue_nonrot(q))) {
2077                 /*
2078                  * Use plugging if we have a ->commit_rqs() hook as well, as
2079                  * we know the driver uses bd->last in a smart fashion.
2080                  *
2081                  * Use normal plugging if this disk is slow HDD, as sequential
2082                  * IO may benefit a lot from plug merging.
2083                  */
2084                 unsigned int request_count = plug->rq_count;
2085                 struct request *last = NULL;
2086
2087                 if (!request_count)
2088                         trace_block_plug(q);
2089                 else
2090                         last = list_entry_rq(plug->mq_list.prev);
2091
2092                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT || (last &&
2093                     blk_rq_bytes(last) >= BLK_PLUG_FLUSH_SIZE)) {
2094                         blk_flush_plug_list(plug, false);
2095                         trace_block_plug(q);
2096                 }
2097
2098                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2099         } else if (q->elevator) {
2100                 /* Insert the request at the IO scheduler queue */
2101                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2102         } else if (plug && !blk_queue_nomerges(q)) {
2103                 /*
2104                  * We do limited plugging. If the bio can be merged, do that.
2105                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
2106                  * issued. So the plug list will have one request at most
2107                  * The plug list might get flushed before this. If that happens,
2108                  * the plug list is empty, and same_queue_rq is invalid.
2109                  */
2110                 if (list_empty(&plug->mq_list))
2111                         same_queue_rq = NULL;
2112                 if (same_queue_rq) {
2113                         list_del_init(&same_queue_rq->queuelist);
2114                         plug->rq_count--;
2115                 }
2116                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2117                 trace_block_plug(q);
2118
2119                 if (same_queue_rq) {
2120                         data.hctx = same_queue_rq->mq_hctx;
2121                         trace_block_unplug(q, 1, true);
2122                         blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, same_queue_rq,
2123                                         &cookie);
2124                 }
2125         } else if ((q->nr_hw_queues > 1 && is_sync) ||
2126                         !data.hctx->dispatch_busy) {
2127                 /*
2128                  * There is no scheduler and we can try to send directly
2129                  * to the hardware.
2130                  */
2131                 blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, rq, &cookie);
2132         } else {
2133                 /* Default case. */
2134                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2135         }
2136
2137         return cookie;
2138 }
2139 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_make_request); /* only for request based dm */
2140
2141 void blk_mq_free_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2142                      unsigned int hctx_idx)
2143 {
2144         struct page *page;
2145
2146         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
2147                 int i;
2148
2149                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
2150                         struct request *rq = tags->static_rqs[i];
2151
2152                         if (!rq)
2153                                 continue;
2154                         set->ops->exit_request(set, rq, hctx_idx);
2155                         tags->static_rqs[i] = NULL;
2156                 }
2157         }
2158
2159         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
2160                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
2161                 list_del_init(&page->lru);
2162                 /*
2163                  * Remove kmemleak object previously allocated in
2164                  * blk_mq_alloc_rqs().
2165                  */
2166                 kmemleak_free(page_address(page));
2167                 __free_pages(page, page->private);
2168         }
2169 }
2170
2171 void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tags *tags)
2172 {
2173         kfree(tags->rqs);
2174         tags->rqs = NULL;
2175         kfree(tags->static_rqs);
2176         tags->static_rqs = NULL;
2177
2178         blk_mq_free_tags(tags);
2179 }
2180
2181 struct blk_mq_tags *blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
2182                                         unsigned int hctx_idx,
2183                                         unsigned int nr_tags,
2184                                         unsigned int reserved_tags)
2185 {
2186         struct blk_mq_tags *tags;
2187         int node;
2188
2189         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2190         if (node == NUMA_NO_NODE)
2191                 node = set->numa_node;
2192
2193         tags = blk_mq_init_tags(nr_tags, reserved_tags, node,
2194                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
2195         if (!tags)
2196                 return NULL;
2197
2198         tags->rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2199                                  GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2200                                  node);
2201         if (!tags->rqs) {
2202                 blk_mq_free_tags(tags);
2203                 return NULL;
2204         }
2205
2206         tags->static_rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2207                                         GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2208                                         node);
2209         if (!tags->static_rqs) {
2210                 kfree(tags->rqs);
2211                 blk_mq_free_tags(tags);
2212                 return NULL;
2213         }
2214
2215         return tags;
2216 }
2217
2218 static size_t order_to_size(unsigned int order)
2219 {
2220         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
2221 }
2222
2223 static int blk_mq_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2224                                unsigned int hctx_idx, int node)
2225 {
2226         int ret;
2227
2228         if (set->ops->init_request) {
2229                 ret = set->ops->init_request(set, rq, hctx_idx, node);
2230                 if (ret)
2231                         return ret;
2232         }
2233
2234         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
2235         return 0;
2236 }
2237
2238 int blk_mq_alloc_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2239                      unsigned int hctx_idx, unsigned int depth)
2240 {
2241         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
2242         size_t rq_size, left;
2243         int node;
2244
2245         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2246         if (node == NUMA_NO_NODE)
2247                 node = set->numa_node;
2248
2249         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
2250
2251         /*
2252          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
2253          * to the cacheline size
2254          */
2255         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
2256                                 cache_line_size());
2257         left = rq_size * depth;
2258
2259         for (i = 0; i < depth; ) {
2260                 int this_order = max_order;
2261                 struct page *page;
2262                 int to_do;
2263                 void *p;
2264
2265                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
2266                         this_order--;
2267
2268                 do {
2269                         page = alloc_pages_node(node,
2270                                 GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
2271                                 this_order);
2272                         if (page)
2273                                 break;
2274                         if (!this_order--)
2275                                 break;
2276                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
2277                                 break;
2278                 } while (1);
2279
2280                 if (!page)
2281                         goto fail;
2282
2283                 page->private = this_order;
2284                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
2285
2286                 p = page_address(page);
2287                 /*
2288                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
2289                  * to additional allocations like via ops->init_request().
2290                  */
2291                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_NOIO);
2292                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
2293                 to_do = min(entries_per_page, depth - i);
2294                 left -= to_do * rq_size;
2295                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
2296                         struct request *rq = p;
2297
2298                         tags->static_rqs[i] = rq;
2299                         if (blk_mq_init_request(set, rq, hctx_idx, node)) {
2300                                 tags->static_rqs[i] = NULL;
2301                                 goto fail;
2302                         }
2303
2304                         p += rq_size;
2305                         i++;
2306                 }
2307         }
2308         return 0;
2309
2310 fail:
2311         blk_mq_free_rqs(set, tags, hctx_idx);
2312         return -ENOMEM;
2313 }
2314
2315 /*
2316  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
2317  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
2318  * gets run.
2319  */
2320 static int blk_mq_hctx_notify_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2321 {
2322         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2323         struct blk_mq_ctx *ctx;
2324         LIST_HEAD(tmp);
2325         enum hctx_type type;
2326
2327         hctx = hlist_entry_safe(node, struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_dead);
2328         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
2329         type = hctx->type;
2330
2331         spin_lock(&ctx->lock);
2332         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
2333                 list_splice_init(&ctx->rq_lists[type], &tmp);
2334                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
2335         }
2336         spin_unlock(&ctx->lock);
2337
2338         if (list_empty(&tmp))
2339                 return 0;
2340
2341         spin_lock(&hctx->lock);
2342         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
2343         spin_unlock(&hctx->lock);
2344
2345         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
2346         return 0;
2347 }
2348
2349 static void blk_mq_remove_cpuhp(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2350 {
2351         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD,
2352                                             &hctx->cpuhp_dead);
2353 }
2354
2355 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
2356 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
2357                 struct blk_mq_tag_set *set,
2358                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
2359 {
2360         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
2361                 blk_mq_tag_idle(hctx);
2362
2363         if (set->ops->exit_request)
2364                 set->ops->exit_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx);
2365
2366         if (set->ops->exit_hctx)
2367                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2368
2369         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2370
2371         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2372         list_add(&hctx->hctx_list, &q->unused_hctx_list);
2373         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2374 }
2375
2376 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
2377                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
2378 {
2379         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2380         unsigned int i;
2381
2382         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2383                 if (i == nr_queue)
2384                         break;
2385                 blk_mq_debugfs_unregister_hctx(hctx);
2386                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
2387         }
2388 }
2389
2390 static int blk_mq_hw_ctx_size(struct blk_mq_tag_set *tag_set)
2391 {
2392         int hw_ctx_size = sizeof(struct blk_mq_hw_ctx);
2393
2394         BUILD_BUG_ON(ALIGN(offsetof(struct blk_mq_hw_ctx, srcu),
2395                            __alignof__(struct blk_mq_hw_ctx)) !=
2396                      sizeof(struct blk_mq_hw_ctx));
2397
2398         if (tag_set->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2399                 hw_ctx_size += sizeof(struct srcu_struct);
2400
2401         return hw_ctx_size;
2402 }
2403
2404 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
2405                 struct blk_mq_tag_set *set,
2406                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
2407 {
2408         hctx->queue_num = hctx_idx;
2409
2410         cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, &hctx->cpuhp_dead);
2411
2412         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
2413
2414         if (set->ops->init_hctx &&
2415             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
2416                 goto unregister_cpu_notifier;
2417
2418         if (blk_mq_init_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
2419                                 hctx->numa_node))
2420                 goto exit_hctx;
2421         return 0;
2422
2423  exit_hctx:
2424         if (set->ops->exit_hctx)
2425                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2426  unregister_cpu_notifier:
2427         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2428         return -1;
2429 }
2430
2431 static struct blk_mq_hw_ctx *
2432 blk_mq_alloc_hctx(struct request_queue *q, struct blk_mq_tag_set *set,
2433                 int node)
2434 {
2435         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2436         gfp_t gfp = GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY;
2437
2438         hctx = kzalloc_node(blk_mq_hw_ctx_size(set), gfp, node);
2439         if (!hctx)
2440                 goto fail_alloc_hctx;
2441
2442         if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctx->cpumask, gfp, node))
2443                 goto free_hctx;
2444
2445         atomic_set(&hctx->nr_active, 0);
2446         if (node == NUMA_NO_NODE)
2447                 node = set->numa_node;
2448         hctx->numa_node = node;
2449
2450         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
2451         spin_lock_init(&hctx->lock);
2452         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
2453         hctx->queue = q;
2454         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2455
2456         INIT_LIST_HEAD(&hctx->hctx_list);
2457
2458         /*
2459          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
2460          * runtime
2461          */
2462         hctx->ctxs = kmalloc_array_node(nr_cpu_ids, sizeof(void *),
2463                         gfp, node);
2464         if (!hctx->ctxs)
2465                 goto free_cpumask;
2466
2467         if (sbitmap_init_node(&hctx->ctx_map, nr_cpu_ids, ilog2(8),
2468                                 gfp, node))
2469                 goto free_ctxs;
2470         hctx->nr_ctx = 0;
2471
2472         spin_lock_init(&hctx->dispatch_wait_lock);
2473         init_waitqueue_func_entry(&hctx->dispatch_wait, blk_mq_dispatch_wake);
2474         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch_wait.entry);
2475
2476         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(hctx->numa_node, set->cmd_size, gfp);
2477         if (!hctx->fq)
2478                 goto free_bitmap;
2479
2480         if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2481                 init_srcu_struct(hctx->srcu);
2482         blk_mq_hctx_kobj_init(hctx);
2483
2484         return hctx;
2485
2486  free_bitmap:
2487         sbitmap_free(&hctx->ctx_map);
2488  free_ctxs:
2489         kfree(hctx->ctxs);
2490  free_cpumask:
2491         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2492  free_hctx:
2493         kfree(hctx);
2494  fail_alloc_hctx:
2495         return NULL;
2496 }
2497
2498 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
2499                                    unsigned int nr_hw_queues)
2500 {
2501         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2502         unsigned int i, j;
2503
2504         for_each_possible_cpu(i) {
2505                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2506                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2507                 int k;
2508
2509                 __ctx->cpu = i;
2510                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
2511                 for (k = HCTX_TYPE_DEFAULT; k < HCTX_MAX_TYPES; k++)
2512                         INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_lists[k]);
2513
2514                 __ctx->queue = q;
2515
2516                 /*
2517                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
2518                  * not, we remain on the home node of the device
2519                  */
2520                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2521                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2522                         if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
2523                                 hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
2524                 }
2525         }
2526 }
2527
2528 static bool __blk_mq_alloc_map_and_request(struct blk_mq_tag_set *set,
2529                                         int hctx_idx)
2530 {
2531         int ret = 0;
2532
2533         set->tags[hctx_idx] = blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx,
2534                                         set->queue_depth, set->reserved_tags);
2535         if (!set->tags[hctx_idx])
2536                 return false;
2537
2538         ret = blk_mq_alloc_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx,
2539                                 set->queue_depth);
2540         if (!ret)
2541                 return true;
2542
2543         blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2544         set->tags[hctx_idx] = NULL;
2545         return false;
2546 }
2547
2548 static void blk_mq_free_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set,
2549                                          unsigned int hctx_idx)
2550 {
2551         if (set->tags && set->tags[hctx_idx]) {
2552                 blk_mq_free_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx);
2553                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2554                 set->tags[hctx_idx] = NULL;
2555         }
2556 }
2557
2558 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
2559 {
2560         unsigned int i, j, hctx_idx;
2561         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2562         struct blk_mq_ctx *ctx;
2563         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2564
2565         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2566                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
2567                 hctx->nr_ctx = 0;
2568                 hctx->dispatch_from = NULL;
2569         }
2570
2571         /*
2572          * Map software to hardware queues.
2573          *
2574          * If the cpu isn't present, the cpu is mapped to first hctx.
2575          */
2576         for_each_possible_cpu(i) {
2577
2578                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2579                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2580                         if (!set->map[j].nr_queues) {
2581                                 ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2582                                                 HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2583                                 continue;
2584                         }
2585                         hctx_idx = set->map[j].mq_map[i];
2586                         /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
2587                         if (!set->tags[hctx_idx] &&
2588                             !__blk_mq_alloc_map_and_request(set, hctx_idx)) {
2589                                 /*
2590                                  * If tags initialization fail for some hctx,
2591                                  * that hctx won't be brought online.  In this
2592                                  * case, remap the current ctx to hctx[0] which
2593                                  * is guaranteed to always have tags allocated
2594                                  */
2595                                 set->map[j].mq_map[i] = 0;
2596                         }
2597
2598                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2599                         ctx->hctxs[j] = hctx;
2600                         /*
2601                          * If the CPU is already set in the mask, then we've
2602                          * mapped this one already. This can happen if
2603                          * devices share queues across queue maps.
2604                          */
2605                         if (cpumask_test_cpu(i, hctx->cpumask))
2606                                 continue;
2607
2608                         cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
2609                         hctx->type = j;
2610                         ctx->index_hw[hctx->type] = hctx->nr_ctx;
2611                         hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
2612
2613                         /*
2614                          * If the nr_ctx type overflows, we have exceeded the
2615                          * amount of sw queues we can support.
2616                          */
2617                         BUG_ON(!hctx->nr_ctx);
2618                 }
2619
2620                 for (; j < HCTX_MAX_TYPES; j++)
2621                         ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2622                                         HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2623         }
2624
2625         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2626                 /*
2627                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
2628                  * disable it and free the request entries.
2629                  */
2630                 if (!hctx->nr_ctx) {
2631                         /* Never unmap queue 0.  We need it as a
2632                          * fallback in case of a new remap fails
2633                          * allocation
2634                          */
2635                         if (i && set->tags[i])
2636                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2637
2638                         hctx->tags = NULL;
2639                         continue;
2640                 }
2641
2642                 hctx->tags = set->tags[i];
2643                 WARN_ON(!hctx->tags);
2644
2645                 /*
2646                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
2647                  * This is more accurate and more efficient than looping
2648                  * over all possibly mapped software queues.
2649                  */
2650                 sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
2651
2652                 /*
2653                  * Initialize batch roundrobin counts
2654                  */
2655                 hctx->next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
2656                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
2657         }
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Caller needs to ensure that we're either frozen/quiesced, or that
2662  * the queue isn't live yet.
2663  */
2664 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
2665 {
2666         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2667         int i;
2668
2669         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2670                 if (shared)
2671                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2672                 else
2673                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2674         }
2675 }
2676
2677 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set,
2678                                         bool shared)
2679 {
2680         struct request_queue *q;
2681
2682         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
2683
2684         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2685                 blk_mq_freeze_queue(q);
2686                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
2687                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2688         }
2689 }
2690
2691 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
2692 {
2693         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2694
2695         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2696         list_del_rcu(&q->tag_set_list);
2697         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
2698                 /* just transitioned to unshared */
2699                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2700                 /* update existing queue */
2701                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
2702         }
2703         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2704         INIT_LIST_HEAD(&q->tag_set_list);
2705 }
2706
2707 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
2708                                      struct request_queue *q)
2709 {
2710         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2711
2712         /*
2713          * Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues).
2714          */
2715         if (!list_empty(&set->tag_list) &&
2716             !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
2717                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2718                 /* update existing queue */
2719                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
2720         }
2721         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
2722                 queue_set_hctx_shared(q, true);
2723         list_add_tail_rcu(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
2724
2725         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2726 }
2727
2728 /* All allocations will be freed in release handler of q->mq_kobj */
2729 static int blk_mq_alloc_ctxs(struct request_queue *q)
2730 {
2731         struct blk_mq_ctxs *ctxs;
2732         int cpu;
2733
2734         ctxs = kzalloc(sizeof(*ctxs), GFP_KERNEL);
2735         if (!ctxs)
2736                 return -ENOMEM;
2737
2738         ctxs->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2739         if (!ctxs->queue_ctx)
2740                 goto fail;
2741
2742         for_each_possible_cpu(cpu) {
2743                 struct blk_mq_ctx *ctx = per_cpu_ptr(ctxs->queue_ctx, cpu);
2744                 ctx->ctxs = ctxs;
2745         }
2746
2747         q->mq_kobj = &ctxs->kobj;
2748         q->queue_ctx = ctxs->queue_ctx;
2749
2750         return 0;
2751  fail:
2752         kfree(ctxs);
2753         return -ENOMEM;
2754 }
2755
2756 /*
2757  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
2758  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
2759  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
2760  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
2761  */
2762 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
2763 {
2764         struct blk_mq_hw_ctx *hctx, *next;
2765         int i;
2766
2767         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
2768                 WARN_ON_ONCE(hctx && list_empty(&hctx->hctx_list));
2769
2770         /* all hctx are in .unused_hctx_list now */
2771         list_for_each_entry_safe(hctx, next, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2772                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2773                 kobject_put(&hctx->kobj);
2774         }
2775
2776         kfree(q->queue_hw_ctx);
2777
2778         /*
2779          * release .mq_kobj and sw queue's kobject now because
2780          * both share lifetime with request queue.
2781          */
2782         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2783 }
2784
2785 struct request_queue *blk_mq_init_queue_data(struct blk_mq_tag_set *set,
2786                 void *queuedata)
2787 {
2788         struct request_queue *uninit_q, *q;
2789
2790         uninit_q = __blk_alloc_queue(set->numa_node);
2791         if (!uninit_q)
2792                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2793         uninit_q->queuedata = queuedata;
2794
2795         /*
2796          * Initialize the queue without an elevator. device_add_disk() will do
2797          * the initialization.
2798          */
2799         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q, false);
2800         if (IS_ERR(q))
2801                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2802
2803         return q;
2804 }
2805 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_init_queue_data);
2806
2807 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2808 {
2809         return blk_mq_init_queue_data(set, NULL);
2810 }
2811 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2812
2813 /*
2814  * Helper for setting up a queue with mq ops, given queue depth, and
2815  * the passed in mq ops flags.
2816  */
2817 struct request_queue *blk_mq_init_sq_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2818                                            const struct blk_mq_ops *ops,
2819                                            unsigned int queue_depth,
2820                                            unsigned int set_flags)
2821 {
2822         struct request_queue *q;
2823         int ret;
2824
2825         memset(set, 0, sizeof(*set));
2826         set->ops = ops;
2827         set->nr_hw_queues = 1;
2828         set->nr_maps = 1;
2829         set->queue_depth = queue_depth;
2830         set->numa_node = NUMA_NO_NODE;
2831         set->flags = set_flags;
2832
2833         ret = blk_mq_alloc_tag_set(set);
2834         if (ret)
2835                 return ERR_PTR(ret);
2836
2837         q = blk_mq_init_queue(set);
2838         if (IS_ERR(q)) {
2839                 blk_mq_free_tag_set(set);
2840                 return q;
2841         }
2842
2843         return q;
2844 }
2845 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_sq_queue);
2846
2847 static struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_and_init_hctx(
2848                 struct blk_mq_tag_set *set, struct request_queue *q,
2849                 int hctx_idx, int node)
2850 {
2851         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = NULL, *tmp;
2852
2853         /* reuse dead hctx first */
2854         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2855         list_for_each_entry(tmp, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2856                 if (tmp->numa_node == node) {
2857                         hctx = tmp;
2858                         break;
2859                 }
2860         }
2861         if (hctx)
2862                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2863         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2864
2865         if (!hctx)
2866                 hctx = blk_mq_alloc_hctx(q, set, node);
2867         if (!hctx)
2868                 goto fail;
2869
2870         if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, hctx_idx))
2871                 goto free_hctx;
2872
2873         return hctx;
2874
2875  free_hctx:
2876         kobject_put(&hctx->kobj);
2877  fail:
2878         return NULL;
2879 }
2880
2881 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2882                                                 struct request_queue *q)
2883 {
2884         int i, j, end;
2885         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2886
2887         if (q->nr_hw_queues < set->nr_hw_queues) {
2888                 struct blk_mq_hw_ctx **new_hctxs;
2889
2890                 new_hctxs = kcalloc_node(set->nr_hw_queues,
2891                                        sizeof(*new_hctxs), GFP_KERNEL,
2892                                        set->numa_node);
2893                 if (!new_hctxs)
2894                         return;
2895                 if (hctxs)
2896                         memcpy(new_hctxs, hctxs, q->nr_hw_queues *
2897                                sizeof(*hctxs));
2898                 q->queue_hw_ctx = new_hctxs;
2899                 kfree(hctxs);
2900                 hctxs = new_hctxs;
2901         }
2902
2903         /* protect against switching io scheduler  */
2904         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
2905         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2906                 int node;
2907                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2908
2909                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], i);
2910                 /*
2911                  * If the hw queue has been mapped to another numa node,
2912                  * we need to realloc the hctx. If allocation fails, fallback
2913                  * to use the previous one.
2914                  */
2915                 if (hctxs[i] && (hctxs[i]->numa_node == node))
2916                         continue;
2917
2918                 hctx = blk_mq_alloc_and_init_hctx(set, q, i, node);
2919                 if (hctx) {
2920                         if (hctxs[i])
2921                                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctxs[i], i);
2922                         hctxs[i] = hctx;
2923                 } else {
2924                         if (hctxs[i])
2925                                 pr_warn("Allocate new hctx on node %d fails,\
2926                                                 fallback to previous one on node %d\n",
2927                                                 node, hctxs[i]->numa_node);
2928                         else
2929                                 break;
2930                 }
2931         }
2932         /*
2933          * Increasing nr_hw_queues fails. Free the newly allocated
2934          * hctxs and keep the previous q->nr_hw_queues.
2935          */
2936         if (i != set->nr_hw_queues) {
2937                 j = q->nr_hw_queues;
2938                 end = i;
2939         } else {
2940                 j = i;
2941                 end = q->nr_hw_queues;
2942                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2943         }
2944
2945         for (; j < end; j++) {
2946                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2947
2948                 if (hctx) {
2949                         if (hctx->tags)
2950                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, j);
2951                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2952                         hctxs[j] = NULL;
2953                 }
2954         }
2955         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
2956 }
2957
2958 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2959                                                   struct request_queue *q,
2960                                                   bool elevator_init)
2961 {
2962         /* mark the queue as mq asap */
2963         q->mq_ops = set->ops;
2964
2965         q->poll_cb = blk_stat_alloc_callback(blk_mq_poll_stats_fn,
2966                                              blk_mq_poll_stats_bkt,
2967                                              BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS, q);
2968         if (!q->poll_cb)
2969                 goto err_exit;
2970
2971         if (blk_mq_alloc_ctxs(q))
2972                 goto err_poll;
2973
2974         /* init q->mq_kobj and sw queues' kobjects */
2975         blk_mq_sysfs_init(q);
2976
2977         INIT_LIST_HEAD(&q->unused_hctx_list);
2978         spin_lock_init(&q->unused_hctx_lock);
2979
2980         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2981         if (!q->nr_hw_queues)
2982                 goto err_hctxs;
2983
2984         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2985         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2986
2987         q->tag_set = set;
2988
2989         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2990         if (set->nr_maps > HCTX_TYPE_POLL &&
2991             set->map[HCTX_TYPE_POLL].nr_queues)
2992                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_POLL, q);
2993
2994         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2995
2996         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2997         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2998         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2999
3000         q->nr_requests = set->queue_depth;
3001
3002         /*
3003          * Default to classic polling
3004          */
3005         q->poll_nsec = BLK_MQ_POLL_CLASSIC;
3006
3007         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
3008         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
3009         blk_mq_map_swqueue(q);
3010
3011         if (elevator_init)
3012                 elevator_init_mq(q);
3013
3014         return q;
3015
3016 err_hctxs:
3017         kfree(q->queue_hw_ctx);
3018         q->nr_hw_queues = 0;
3019         blk_mq_sysfs_deinit(q);
3020 err_poll:
3021         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
3022         q->poll_cb = NULL;
3023 err_exit:
3024         q->mq_ops = NULL;
3025         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3026 }
3027 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
3028
3029 /* tags can _not_ be used after returning from blk_mq_exit_queue */
3030 void blk_mq_exit_queue(struct request_queue *q)
3031 {
3032         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
3033
3034         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
3035         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
3036 }
3037
3038 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
3039 {
3040         int i;
3041
3042         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3043                 if (!__blk_mq_alloc_map_and_request(set, i))
3044                         goto out_unwind;
3045
3046         return 0;
3047
3048 out_unwind:
3049         while (--i >= 0)
3050                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3051
3052         return -ENOMEM;
3053 }
3054
3055 /*
3056  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
3057  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
3058  * will be updated to reflect the allocated depth.
3059  */
3060 static int blk_mq_alloc_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set)
3061 {
3062         unsigned int depth;
3063         int err;
3064
3065         depth = set->queue_depth;
3066         do {
3067                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3068                 if (!err)
3069                         break;
3070
3071                 set->queue_depth >>= 1;
3072                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
3073                         err = -ENOMEM;
3074                         break;
3075                 }
3076         } while (set->queue_depth);
3077
3078         if (!set->queue_depth || err) {
3079                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
3080                 return -ENOMEM;
3081         }
3082
3083         if (depth != set->queue_depth)
3084                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
3085                                                 depth, set->queue_depth);
3086
3087         return 0;
3088 }
3089
3090 static int blk_mq_update_queue_map(struct blk_mq_tag_set *set)
3091 {
3092         /*
3093          * blk_mq_map_queues() and multiple .map_queues() implementations
3094          * expect that set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues is set to the
3095          * number of hardware queues.
3096          */
3097         if (set->nr_maps == 1)
3098                 set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues = set->nr_hw_queues;
3099
3100         if (set->ops->map_queues && !is_kdump_kernel()) {
3101                 int i;
3102
3103                 /*
3104                  * transport .map_queues is usually done in the following
3105                  * way:
3106                  *
3107                  * for (queue = 0; queue < set->nr_hw_queues; queue++) {
3108                  *      mask = get_cpu_mask(queue)
3109                  *      for_each_cpu(cpu, mask)
3110                  *              set->map[x].mq_map[cpu] = queue;
3111                  * }
3112                  *
3113                  * When we need to remap, the table has to be cleared for
3114                  * killing stale mapping since one CPU may not be mapped
3115                  * to any hw queue.
3116                  */
3117                 for (i = 0; i < set->nr_maps; i++)
3118                         blk_mq_clear_mq_map(&set->map[i]);
3119
3120                 return set->ops->map_queues(set);
3121         } else {
3122                 BUG_ON(set->nr_maps > 1);
3123                 return blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3124         }
3125 }
3126
3127 static int blk_mq_realloc_tag_set_tags(struct blk_mq_tag_set *set,
3128                                   int cur_nr_hw_queues, int new_nr_hw_queues)
3129 {
3130         struct blk_mq_tags **new_tags;
3131
3132         if (cur_nr_hw_queues >= new_nr_hw_queues)
3133                 return 0;
3134
3135         new_tags = kcalloc_node(new_nr_hw_queues, sizeof(struct blk_mq_tags *),
3136                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
3137         if (!new_tags)
3138                 return -ENOMEM;
3139
3140         if (set->tags)
3141                 memcpy(new_tags, set->tags, cur_nr_hw_queues *
3142                        sizeof(*set->tags));
3143         kfree(set->tags);
3144         set->tags = new_tags;
3145         set->nr_hw_queues = new_nr_hw_queues;
3146
3147         return 0;
3148 }
3149
3150 /*
3151  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
3152  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
3153  * requested depth down, if it's too large. In that case, the set
3154  * value will be stored in set->queue_depth.
3155  */
3156 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3157 {
3158         int i, ret;
3159
3160         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
3161
3162         if (!set->nr_hw_queues)
3163                 return -EINVAL;
3164         if (!set->queue_depth)
3165                 return -EINVAL;
3166         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
3167                 return -EINVAL;
3168
3169         if (!set->ops->queue_rq)
3170                 return -EINVAL;
3171
3172         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
3173                 return -EINVAL;
3174
3175         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
3176                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
3177                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
3178                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
3179         }
3180
3181         if (!set->nr_maps)
3182                 set->nr_maps = 1;
3183         else if (set->nr_maps > HCTX_MAX_TYPES)
3184                 return -EINVAL;
3185
3186         /*
3187          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
3188          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
3189          * 64 tags to prevent using too much memory.
3190          */
3191         if (is_kdump_kernel()) {
3192                 set->nr_hw_queues = 1;
3193                 set->nr_maps = 1;
3194                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
3195         }
3196         /*
3197          * There is no use for more h/w queues than cpus if we just have
3198          * a single map
3199          */
3200         if (set->nr_maps == 1 && set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3201                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3202
3203         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, 0, set->nr_hw_queues) < 0)
3204                 return -ENOMEM;
3205
3206         ret = -ENOMEM;
3207         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3208                 set->map[i].mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids,
3209                                                   sizeof(set->map[i].mq_map[0]),
3210                                                   GFP_KERNEL, set->numa_node);
3211                 if (!set->map[i].mq_map)
3212                         goto out_free_mq_map;
3213                 set->map[i].nr_queues = is_kdump_kernel() ? 1 : set->nr_hw_queues;
3214         }
3215
3216         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
3217         if (ret)
3218                 goto out_free_mq_map;
3219
3220         ret = blk_mq_alloc_map_and_requests(set);
3221         if (ret)
3222                 goto out_free_mq_map;
3223
3224         mutex_init(&set->tag_list_lock);
3225         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
3226
3227         return 0;
3228
3229 out_free_mq_map:
3230         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3231                 kfree(set->map[i].mq_map);
3232                 set->map[i].mq_map = NULL;
3233         }
3234         kfree(set->tags);
3235         set->tags = NULL;
3236         return ret;
3237 }
3238 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
3239
3240 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3241 {
3242         int i, j;
3243
3244         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3245                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3246
3247         for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
3248                 kfree(set->map[j].mq_map);
3249                 set->map[j].mq_map = NULL;
3250         }
3251
3252         kfree(set->tags);
3253         set->tags = NULL;
3254 }
3255 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
3256
3257 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
3258 {
3259         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
3260         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3261         int i, ret;
3262
3263         if (!set)
3264                 return -EINVAL;
3265
3266         if (q->nr_requests == nr)
3267                 return 0;
3268
3269         blk_mq_freeze_queue(q);
3270         blk_mq_quiesce_queue(q);
3271
3272         ret = 0;
3273         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
3274                 if (!hctx->tags)
3275                         continue;
3276                 /*
3277                  * If we're using an MQ scheduler, just update the scheduler
3278                  * queue depth. This is similar to what the old code would do.
3279                  */
3280                 if (!hctx->sched_tags) {
3281                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->tags, nr,
3282                                                         false);
3283                 } else {
3284                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->sched_tags,
3285                                                         nr, true);
3286                 }
3287                 if (ret)
3288                         break;
3289                 if (q->elevator && q->elevator->type->ops.depth_updated)
3290                         q->elevator->type->ops.depth_updated(hctx);
3291         }
3292
3293         if (!ret)
3294                 q->nr_requests = nr;
3295
3296         blk_mq_unquiesce_queue(q);
3297         blk_mq_unfreeze_queue(q);
3298
3299         return ret;
3300 }
3301
3302 /*
3303  * request_queue and elevator_type pair.
3304  * It is just used by __blk_mq_update_nr_hw_queues to cache
3305  * the elevator_type associated with a request_queue.
3306  */
3307 struct blk_mq_qe_pair {
3308         struct list_head node;
3309         struct request_queue *q;
3310         struct elevator_type *type;
3311 };
3312
3313 /*
3314  * Cache the elevator_type in qe pair list and switch the
3315  * io scheduler to 'none'
3316  */
3317 static bool blk_mq_elv_switch_none(struct list_head *head,
3318                 struct request_queue *q)
3319 {
3320         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3321
3322         if (!q->elevator)
3323                 return true;
3324
3325         qe = kmalloc(sizeof(*qe), GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY);
3326         if (!qe)
3327                 return false;
3328
3329         INIT_LIST_HEAD(&qe->node);
3330         qe->q = q;
3331         qe->type = q->elevator->type;
3332         list_add(&qe->node, head);
3333
3334         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3335         /*
3336          * After elevator_switch_mq, the previous elevator_queue will be
3337          * released by elevator_release. The reference of the io scheduler
3338          * module get by elevator_get will also be put. So we need to get
3339          * a reference of the io scheduler module here to prevent it to be
3340          * removed.
3341          */
3342         __module_get(qe->type->elevator_owner);
3343         elevator_switch_mq(q, NULL);
3344         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3345
3346         return true;
3347 }
3348
3349 static void blk_mq_elv_switch_back(struct list_head *head,
3350                 struct request_queue *q)
3351 {
3352         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3353         struct elevator_type *t = NULL;
3354
3355         list_for_each_entry(qe, head, node)
3356                 if (qe->q == q) {
3357                         t = qe->type;
3358                         break;
3359                 }
3360
3361         if (!t)
3362                 return;
3363
3364         list_del(&qe->node);
3365         kfree(qe);
3366
3367         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3368         elevator_switch_mq(q, t);
3369         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3370 }
3371
3372 static void __blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set,
3373                                                         int nr_hw_queues)
3374 {
3375         struct request_queue *q;
3376         LIST_HEAD(head);
3377         int prev_nr_hw_queues;
3378
3379         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
3380
3381         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3382                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3383         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
3384                 return;
3385
3386         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3387                 blk_mq_freeze_queue(q);
3388         /*
3389          * Switch IO scheduler to 'none', cleaning up the data associated
3390          * with the previous scheduler. We will switch back once we are done
3391          * updating the new sw to hw queue mappings.
3392          */
3393         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3394                 if (!blk_mq_elv_switch_none(&head, q))
3395                         goto switch_back;
3396
3397         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3398                 blk_mq_debugfs_unregister_hctxs(q);
3399                 blk_mq_sysfs_unregister(q);
3400         }
3401
3402         prev_nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3403         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, set->nr_hw_queues, nr_hw_queues) <
3404             0)
3405                 goto reregister;
3406
3407         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
3408 fallback:
3409         blk_mq_update_queue_map(set);
3410         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3411                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3412                 if (q->nr_hw_queues != set->nr_hw_queues) {
3413                         pr_warn("Increasing nr_hw_queues to %d fails, fallback to %d\n",
3414                                         nr_hw_queues, prev_nr_hw_queues);
3415                         set->nr_hw_queues = prev_nr_hw_queues;
3416                         blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3417                         goto fallback;
3418                 }
3419                 blk_mq_map_swqueue(q);
3420         }
3421
3422 reregister:
3423         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3424                 blk_mq_sysfs_register(q);
3425                 blk_mq_debugfs_register_hctxs(q);
3426         }
3427
3428 switch_back:
3429         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3430                 blk_mq_elv_switch_back(&head, q);
3431
3432         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3433                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
3434 }
3435
3436 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
3437 {
3438         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
3439         __blk_mq_update_nr_hw_queues(set, nr_hw_queues);
3440         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
3441 }
3442 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
3443
3444 /* Enable polling stats and return whether they were already enabled. */
3445 static bool blk_poll_stats_enable(struct request_queue *q)
3446 {
3447         if (test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3448             blk_queue_flag_test_and_set(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, q))
3449                 return true;
3450         blk_stat_add_callback(q, q->poll_cb);
3451         return false;
3452 }
3453
3454 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q)
3455 {
3456         /*
3457          * We don't arm the callback if polling stats are not enabled or the
3458          * callback is already active.
3459          */
3460         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3461             blk_stat_is_active(q->poll_cb))
3462                 return;
3463
3464         blk_stat_activate_msecs(q->poll_cb, 100);
3465 }
3466
3467 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb)
3468 {
3469         struct request_queue *q = cb->data;
3470         int bucket;
3471
3472         for (bucket = 0; bucket < BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS; bucket++) {
3473                 if (cb->stat[bucket].nr_samples)
3474                         q->poll_stat[bucket] = cb->stat[bucket];
3475         }
3476 }
3477
3478 static unsigned long blk_mq_poll_nsecs(struct request_queue *q,
3479                                        struct request *rq)
3480 {
3481         unsigned long ret = 0;
3482         int bucket;
3483
3484         /*
3485          * If stats collection isn't on, don't sleep but turn it on for
3486          * future users
3487          */
3488         if (!blk_poll_stats_enable(q))
3489                 return 0;
3490
3491         /*
3492          * As an optimistic guess, use half of the mean service time
3493          * for this type of request. We can (and should) make this smarter.
3494          * For instance, if the completion latencies are tight, we can
3495          * get closer than just half the mean. This is especially
3496          * important on devices where the completion latencies are longer
3497          * than ~10 usec. We do use the stats for the relevant IO size
3498          * if available which does lead to better estimates.
3499          */
3500         bucket = blk_mq_poll_stats_bkt(rq);
3501         if (bucket < 0)
3502                 return ret;
3503
3504         if (q->poll_stat[bucket].nr_samples)
3505                 ret = (q->poll_stat[bucket].mean + 1) / 2;
3506
3507         return ret;
3508 }
3509
3510 static bool blk_mq_poll_hybrid_sleep(struct request_queue *q,
3511                                      struct request *rq)
3512 {
3513         struct hrtimer_sleeper hs;
3514         enum hrtimer_mode mode;
3515         unsigned int nsecs;
3516         ktime_t kt;
3517
3518         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_POLL_SLEPT)
3519                 return false;
3520
3521         /*
3522          * If we get here, hybrid polling is enabled. Hence poll_nsec can be:
3523          *
3524          *  0:  use half of prev avg
3525          * >0:  use this specific value
3526          */
3527         if (q->poll_nsec > 0)
3528                 nsecs = q->poll_nsec;
3529         else
3530                 nsecs = blk_mq_poll_nsecs(q, rq);
3531
3532         if (!nsecs)
3533                 return false;
3534
3535         rq->rq_flags |= RQF_MQ_POLL_SLEPT;
3536
3537         /*
3538          * This will be replaced with the stats tracking code, using
3539          * 'avg_completion_time / 2' as the pre-sleep target.
3540          */
3541         kt = nsecs;
3542
3543         mode = HRTIMER_MODE_REL;
3544         hrtimer_init_sleeper_on_stack(&hs, CLOCK_MONOTONIC, mode);
3545         hrtimer_set_expires(&hs.timer, kt);
3546
3547         do {
3548                 if (blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE)
3549                         break;
3550                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3551                 hrtimer_sleeper_start_expires(&hs, mode);
3552                 if (hs.task)
3553                         io_schedule();
3554                 hrtimer_cancel(&hs.timer);
3555                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
3556         } while (hs.task && !signal_pending(current));
3557
3558         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3559         destroy_hrtimer_on_stack(&hs.timer);
3560         return true;
3561 }
3562
3563 static bool blk_mq_poll_hybrid(struct request_queue *q,
3564                                struct blk_mq_hw_ctx *hctx, blk_qc_t cookie)
3565 {
3566         struct request *rq;
3567
3568         if (q->poll_nsec == BLK_MQ_POLL_CLASSIC)
3569                 return false;
3570
3571         if (!blk_qc_t_is_internal(cookie))
3572                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3573         else {
3574                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->sched_tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3575                 /*
3576                  * With scheduling, if the request has completed, we'll
3577                  * get a NULL return here, as we clear the sched tag when
3578                  * that happens. The request still remains valid, like always,
3579                  * so we should be safe with just the NULL check.
3580                  */
3581                 if (!rq)
3582                         return false;
3583         }
3584
3585         return blk_mq_poll_hybrid_sleep(q, rq);
3586 }
3587
3588 /**
3589  * blk_poll - poll for IO completions
3590  * @q:  the queue
3591  * @cookie: cookie passed back at IO submission time
3592  * @spin: whether to spin for completions
3593  *
3594  * Description:
3595  *    Poll for completions on the passed in queue. Returns number of
3596  *    completed entries found. If @spin is true, then blk_poll will continue
3597  *    looping until at least one completion is found, unless the task is
3598  *    otherwise marked running (or we need to reschedule).
3599  */
3600 int blk_poll(struct request_queue *q, blk_qc_t cookie, bool spin)
3601 {
3602         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3603         long state;
3604
3605         if (!blk_qc_t_valid(cookie) ||
3606             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
3607                 return 0;
3608
3609         if (current->plug)
3610                 blk_flush_plug_list(current->plug, false);
3611
3612         hctx = q->queue_hw_ctx[blk_qc_t_to_queue_num(cookie)];
3613
3614         /*
3615          * If we sleep, have the caller restart the poll loop to reset
3616          * the state. Like for the other success return cases, the
3617          * caller is responsible for checking if the IO completed. If
3618          * the IO isn't complete, we'll get called again and will go
3619          * straight to the busy poll loop.
3620          */
3621         if (blk_mq_poll_hybrid(q, hctx, cookie))
3622                 return 1;
3623
3624         hctx->poll_considered++;
3625
3626         state = current->state;
3627         do {
3628                 int ret;
3629
3630                 hctx->poll_invoked++;
3631
3632                 ret = q->mq_ops->poll(hctx);
3633                 if (ret > 0) {
3634                         hctx->poll_success++;
3635                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3636                         return ret;
3637                 }
3638
3639                 if (signal_pending_state(state, current))
3640                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3641
3642                 if (current->state == TASK_RUNNING)
3643                         return 1;
3644                 if (ret < 0 || !spin)
3645                         break;
3646                 cpu_relax();
3647         } while (!need_resched());
3648
3649         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3650         return 0;
3651 }
3652 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_poll);
3653
3654 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq)
3655 {
3656         return rq->mq_ctx->cpu;
3657 }
3658 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_rq_cpu);
3659
3660 static int __init blk_mq_init(void)
3661 {
3662         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, "block/mq:dead", NULL,
3663                                 blk_mq_hctx_notify_dead);
3664         return 0;
3665 }
3666 subsys_initcall(blk_mq_init);