fs/f2fs/iostat.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * f2fs iostat support
   4  *
   5  * Copyright 2021 Google LLC
   6  * Author: Daeho Jeong <daehojeong@google.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/fs.h>
  10 #include <linux/f2fs_fs.h>
  11 #include <linux/seq_file.h>
  12
  13 #include "f2fs.h"
  14 #include "iostat.h"
  15 #include <trace/events/f2fs.h>
  16
  17 static struct kmem_cache *bio_iostat_ctx_cache;
  18 static mempool_t *bio_iostat_ctx_pool;
  19
  20 static inline unsigned long long iostat_get_avg_bytes(struct f2fs_sb_info *sbi,
  21         enum iostat_type type)
  22 {
  23         return sbi->iostat_count[type] ? div64_u64(sbi->iostat_bytes[type],
  24                 sbi->iostat_count[type]) : 0;
  25 }
  26
  27 #define IOSTAT_INFO_SHOW(name, type)                                    \
  28         seq_printf(seq, "%-23s %-16llu %-16llu %-16llu\n",              \
  29                         name":", sbi->iostat_bytes[type],               \
  30                         sbi->iostat_count[type],                        \
  31                         iostat_get_avg_bytes(sbi, type))
  32
  33 int __maybe_unused iostat_info_seq_show(struct seq_file *seq, void *offset)
  34 {
  35         struct super_block *sb = seq->private;
  36         struct f2fs_sb_info *sbi = F2FS_SB(sb);
  37
  38         if (!sbi->iostat_enable)
  39                 return 0;
  40
  41         seq_printf(seq, "time:          %-16llu\n", ktime_get_real_seconds());
  42         seq_printf(seq, "\t\t\t%-16s %-16s %-16s\n",
  43                                 "io_bytes", "count", "avg_bytes");
  44
  45         /* print app write IOs */
  46         seq_puts(seq, "[WRITE]\n");
  47         IOSTAT_INFO_SHOW("app buffered data", APP_BUFFERED_IO);
  48         IOSTAT_INFO_SHOW("app direct data", APP_DIRECT_IO);
  49         IOSTAT_INFO_SHOW("app mapped data", APP_MAPPED_IO);
  50         IOSTAT_INFO_SHOW("app buffered cdata", APP_BUFFERED_CDATA_IO);
  51         IOSTAT_INFO_SHOW("app mapped cdata", APP_MAPPED_CDATA_IO);
  52
  53         /* print fs write IOs */
  54         IOSTAT_INFO_SHOW("fs data", FS_DATA_IO);
  55         IOSTAT_INFO_SHOW("fs cdata", FS_CDATA_IO);
  56         IOSTAT_INFO_SHOW("fs node", FS_NODE_IO);
  57         IOSTAT_INFO_SHOW("fs meta", FS_META_IO);
  58         IOSTAT_INFO_SHOW("fs gc data", FS_GC_DATA_IO);
  59         IOSTAT_INFO_SHOW("fs gc node", FS_GC_NODE_IO);
  60         IOSTAT_INFO_SHOW("fs cp data", FS_CP_DATA_IO);
  61         IOSTAT_INFO_SHOW("fs cp node", FS_CP_NODE_IO);
  62         IOSTAT_INFO_SHOW("fs cp meta", FS_CP_META_IO);
  63
  64         /* print app read IOs */
  65         seq_puts(seq, "[READ]\n");
  66         IOSTAT_INFO_SHOW("app buffered data", APP_BUFFERED_READ_IO);
  67         IOSTAT_INFO_SHOW("app direct data", APP_DIRECT_READ_IO);
  68         IOSTAT_INFO_SHOW("app mapped data", APP_MAPPED_READ_IO);
  69         IOSTAT_INFO_SHOW("app buffered cdata", APP_BUFFERED_CDATA_READ_IO);
  70         IOSTAT_INFO_SHOW("app mapped cdata", APP_MAPPED_CDATA_READ_IO);
  71
  72         /* print fs read IOs */
  73         IOSTAT_INFO_SHOW("fs data", FS_DATA_READ_IO);
  74         IOSTAT_INFO_SHOW("fs gc data", FS_GDATA_READ_IO);
  75         IOSTAT_INFO_SHOW("fs cdata", FS_CDATA_READ_IO);
  76         IOSTAT_INFO_SHOW("fs node", FS_NODE_READ_IO);
  77         IOSTAT_INFO_SHOW("fs meta", FS_META_READ_IO);
  78
  79         /* print other IOs */
  80         seq_puts(seq, "[OTHER]\n");
  81         IOSTAT_INFO_SHOW("fs discard", FS_DISCARD_IO);
  82         IOSTAT_INFO_SHOW("fs flush", FS_FLUSH_IO);
  83
  84         return 0;
  85 }
  86
  87 static inline void __record_iostat_latency(struct f2fs_sb_info *sbi)
  88 {
  89         int io, idx;
  90         struct f2fs_iostat_latency iostat_lat[MAX_IO_TYPE][NR_PAGE_TYPE];
  91         struct iostat_lat_info *io_lat = sbi->iostat_io_lat;
  92         unsigned long flags;
  93
  94         spin_lock_irqsave(&sbi->iostat_lat_lock, flags);
  95         for (idx = 0; idx < MAX_IO_TYPE; idx++) {
  96                 for (io = 0; io < NR_PAGE_TYPE; io++) {
  97                         iostat_lat[idx][io].peak_lat =
  98                            jiffies_to_msecs(io_lat->peak_lat[idx][io]);
  99                         iostat_lat[idx][io].cnt = io_lat->bio_cnt[idx][io];
 100                         iostat_lat[idx][io].avg_lat = iostat_lat[idx][io].cnt ?
 101                            jiffies_to_msecs(io_lat->sum_lat[idx][io]) / iostat_lat[idx][io].cnt : 0;
 102                         io_lat->sum_lat[idx][io] = 0;
 103                         io_lat->peak_lat[idx][io] = 0;
 104                         io_lat->bio_cnt[idx][io] = 0;
 105                 }
 106         }
 107         spin_unlock_irqrestore(&sbi->iostat_lat_lock, flags);
 108
 109         trace_f2fs_iostat_latency(sbi, iostat_lat);
 110 }
 111
 112 static inline void f2fs_record_iostat(struct f2fs_sb_info *sbi)
 113 {
 114         unsigned long long iostat_diff[NR_IO_TYPE];
 115         int i;
 116         unsigned long flags;
 117
 118         if (time_is_after_jiffies(sbi->iostat_next_period))
 119                 return;
 120
 121         /* Need double check under the lock */
 122         spin_lock_irqsave(&sbi->iostat_lock, flags);
 123         if (time_is_after_jiffies(sbi->iostat_next_period)) {
 124                 spin_unlock_irqrestore(&sbi->iostat_lock, flags);
 125                 return;
 126         }
 127         sbi->iostat_next_period = jiffies +
 128                                 msecs_to_jiffies(sbi->iostat_period_ms);
 129
 130         for (i = 0; i < NR_IO_TYPE; i++) {
 131                 iostat_diff[i] = sbi->iostat_bytes[i] -
 132                                 sbi->prev_iostat_bytes[i];
 133                 sbi->prev_iostat_bytes[i] = sbi->iostat_bytes[i];
 134         }
 135         spin_unlock_irqrestore(&sbi->iostat_lock, flags);
 136
 137         trace_f2fs_iostat(sbi, iostat_diff);
 138
 139         __record_iostat_latency(sbi);
 140 }
 141
 142 void f2fs_reset_iostat(struct f2fs_sb_info *sbi)
 143 {
 144         struct iostat_lat_info *io_lat = sbi->iostat_io_lat;
 145         int i;
 146
 147         spin_lock_irq(&sbi->iostat_lock);
 148         for (i = 0; i < NR_IO_TYPE; i++) {
 149                 sbi->iostat_count[i] = 0;
 150                 sbi->iostat_bytes[i] = 0;
 151                 sbi->prev_iostat_bytes[i] = 0;
 152         }
 153         spin_unlock_irq(&sbi->iostat_lock);
 154
 155         spin_lock_irq(&sbi->iostat_lat_lock);
 156         memset(io_lat, 0, sizeof(struct iostat_lat_info));
 157         spin_unlock_irq(&sbi->iostat_lat_lock);
 158 }
 159
 160 static inline void __f2fs_update_iostat(struct f2fs_sb_info *sbi,
 161                         enum iostat_type type, unsigned long long io_bytes)
 162 {
 163         sbi->iostat_bytes[type] += io_bytes;
 164         sbi->iostat_count[type]++;
 165 }
 166
 167 void f2fs_update_iostat(struct f2fs_sb_info *sbi, struct inode *inode,
 168                         enum iostat_type type, unsigned long long io_bytes)
 169 {
 170         unsigned long flags;
 171
 172         if (!sbi->iostat_enable)
 173                 return;
 174
 175         spin_lock_irqsave(&sbi->iostat_lock, flags);
 176         __f2fs_update_iostat(sbi, type, io_bytes);
 177
 178         if (type == APP_BUFFERED_IO || type == APP_DIRECT_IO)
 179                 __f2fs_update_iostat(sbi, APP_WRITE_IO, io_bytes);
 180
 181         if (type == APP_BUFFERED_READ_IO || type == APP_DIRECT_READ_IO)
 182                 __f2fs_update_iostat(sbi, APP_READ_IO, io_bytes);
 183
 184 #ifdef CONFIG_F2FS_FS_COMPRESSION
 185         if (inode && f2fs_compressed_file(inode)) {
 186                 if (type == APP_BUFFERED_IO)
 187                         __f2fs_update_iostat(sbi, APP_BUFFERED_CDATA_IO, io_bytes);
 188
 189                 if (type == APP_BUFFERED_READ_IO)
 190                         __f2fs_update_iostat(sbi, APP_BUFFERED_CDATA_READ_IO, io_bytes);
 191
 192                 if (type == APP_MAPPED_READ_IO)
 193                         __f2fs_update_iostat(sbi, APP_MAPPED_CDATA_READ_IO, io_bytes);
 194
 195                 if (type == APP_MAPPED_IO)
 196                         __f2fs_update_iostat(sbi, APP_MAPPED_CDATA_IO, io_bytes);
 197
 198                 if (type == FS_DATA_READ_IO)
 199                         __f2fs_update_iostat(sbi, FS_CDATA_READ_IO, io_bytes);
 200
 201                 if (type == FS_DATA_IO)
 202                         __f2fs_update_iostat(sbi, FS_CDATA_IO, io_bytes);
 203         }
 204 #endif
 205
 206         spin_unlock_irqrestore(&sbi->iostat_lock, flags);
 207
 208         f2fs_record_iostat(sbi);
 209 }
 210
 211 static inline void __update_iostat_latency(struct bio_iostat_ctx *iostat_ctx,
 212                                 enum iostat_lat_type lat_type)
 213 {
 214         unsigned long ts_diff;
 215         unsigned int page_type = iostat_ctx->type;
 216         struct f2fs_sb_info *sbi = iostat_ctx->sbi;
 217         struct iostat_lat_info *io_lat = sbi->iostat_io_lat;
 218         unsigned long flags;
 219
 220         if (!sbi->iostat_enable)
 221                 return;
 222
 223         ts_diff = jiffies - iostat_ctx->submit_ts;
 224         if (page_type == META_FLUSH) {
 225                 page_type = META;
 226         } else if (page_type >= NR_PAGE_TYPE) {
 227                 f2fs_warn(sbi, "%s: %d over NR_PAGE_TYPE", __func__, page_type);
 228                 return;
 229         }
 230
 231         spin_lock_irqsave(&sbi->iostat_lat_lock, flags);
 232         io_lat->sum_lat[lat_type][page_type] += ts_diff;
 233         io_lat->bio_cnt[lat_type][page_type]++;
 234         if (ts_diff > io_lat->peak_lat[lat_type][page_type])
 235                 io_lat->peak_lat[lat_type][page_type] = ts_diff;
 236         spin_unlock_irqrestore(&sbi->iostat_lat_lock, flags);
 237 }
 238
 239 void iostat_update_and_unbind_ctx(struct bio *bio)
 240 {
 241         struct bio_iostat_ctx *iostat_ctx = bio->bi_private;
 242         enum iostat_lat_type lat_type;
 243
 244         if (op_is_write(bio_op(bio))) {
 245                 lat_type = bio->bi_opf & REQ_SYNC ?
 246                                 WRITE_SYNC_IO : WRITE_ASYNC_IO;
 247                 bio->bi_private = iostat_ctx->sbi;
 248         } else {
 249                 lat_type = READ_IO;
 250                 bio->bi_private = iostat_ctx->post_read_ctx;
 251         }
 252
 253         __update_iostat_latency(iostat_ctx, lat_type);
 254         mempool_free(iostat_ctx, bio_iostat_ctx_pool);
 255 }
 256
 257 void iostat_alloc_and_bind_ctx(struct f2fs_sb_info *sbi,
 258                 struct bio *bio, struct bio_post_read_ctx *ctx)
 259 {
 260         struct bio_iostat_ctx *iostat_ctx;
 261         /* Due to the mempool, this never fails. */
 262         iostat_ctx = mempool_alloc(bio_iostat_ctx_pool, GFP_NOFS);
 263         iostat_ctx->sbi = sbi;
 264         iostat_ctx->submit_ts = 0;
 265         iostat_ctx->type = 0;
 266         iostat_ctx->post_read_ctx = ctx;
 267         bio->bi_private = iostat_ctx;
 268 }
 269
 270 int __init f2fs_init_iostat_processing(void)
 271 {
 272         bio_iostat_ctx_cache =
 273                 kmem_cache_create("f2fs_bio_iostat_ctx",
 274                                   sizeof(struct bio_iostat_ctx), 0, 0, NULL);
 275         if (!bio_iostat_ctx_cache)
 276                 goto fail;
 277         bio_iostat_ctx_pool =
 278                 mempool_create_slab_pool(NUM_PREALLOC_IOSTAT_CTXS,
 279                                          bio_iostat_ctx_cache);
 280         if (!bio_iostat_ctx_pool)
 281                 goto fail_free_cache;
 282         return 0;
 283
 284 fail_free_cache:
 285         kmem_cache_destroy(bio_iostat_ctx_cache);
 286 fail:
 287         return -ENOMEM;
 288 }
 289
 290 void f2fs_destroy_iostat_processing(void)
 291 {
 292         mempool_destroy(bio_iostat_ctx_pool);
 293         kmem_cache_destroy(bio_iostat_ctx_cache);
 294 }
 295
 296 int f2fs_init_iostat(struct f2fs_sb_info *sbi)
 297 {
 298         /* init iostat info */
 299         spin_lock_init(&sbi->iostat_lock);
 300         spin_lock_init(&sbi->iostat_lat_lock);
 301         sbi->iostat_enable = false;
 302         sbi->iostat_period_ms = DEFAULT_IOSTAT_PERIOD_MS;
 303         sbi->iostat_io_lat = f2fs_kzalloc(sbi, sizeof(struct iostat_lat_info),
 304                                         GFP_KERNEL);
 305         if (!sbi->iostat_io_lat)
 306                 return -ENOMEM;
 307
 308         return 0;
 309 }
 310
 311 void f2fs_destroy_iostat(struct f2fs_sb_info *sbi)
 312 {
 313         kfree(sbi->iostat_io_lat);
 314 }