ARM: tizen_bcm2711_defconfig: Fix console loglevel for logo display
[platform/kernel/linux-rpi.git] / block / bfq-iosched.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 /*
3  * Budget Fair Queueing (BFQ) I/O scheduler.
4  *
5  * Based on ideas and code from CFQ:
6  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
7  *
8  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
9  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
10  *
11  * Copyright (C) 2010 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
12  *                    Arianna Avanzini <avanzini@google.com>
13  *
14  * Copyright (C) 2017 Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
15  *
16  * BFQ is a proportional-share I/O scheduler, with some extra
17  * low-latency capabilities. BFQ also supports full hierarchical
18  * scheduling through cgroups. Next paragraphs provide an introduction
19  * on BFQ inner workings. Details on BFQ benefits, usage and
20  * limitations can be found in Documentation/block/bfq-iosched.rst.
21  *
22  * BFQ is a proportional-share storage-I/O scheduling algorithm based
23  * on the slice-by-slice service scheme of CFQ. But BFQ assigns
24  * budgets, measured in number of sectors, to processes instead of
25  * time slices. The device is not granted to the in-service process
26  * for a given time slice, but until it has exhausted its assigned
27  * budget. This change from the time to the service domain enables BFQ
28  * to distribute the device throughput among processes as desired,
29  * without any distortion due to throughput fluctuations, or to device
30  * internal queueing. BFQ uses an ad hoc internal scheduler, called
31  * B-WF2Q+, to schedule processes according to their budgets. More
32  * precisely, BFQ schedules queues associated with processes. Each
33  * process/queue is assigned a user-configurable weight, and B-WF2Q+
34  * guarantees that each queue receives a fraction of the throughput
35  * proportional to its weight. Thanks to the accurate policy of
36  * B-WF2Q+, BFQ can afford to assign high budgets to I/O-bound
37  * processes issuing sequential requests (to boost the throughput),
38  * and yet guarantee a low latency to interactive and soft real-time
39  * applications.
40  *
41  * In particular, to provide these low-latency guarantees, BFQ
42  * explicitly privileges the I/O of two classes of time-sensitive
43  * applications: interactive and soft real-time. In more detail, BFQ
44  * behaves this way if the low_latency parameter is set (default
45  * configuration). This feature enables BFQ to provide applications in
46  * these classes with a very low latency.
47  *
48  * To implement this feature, BFQ constantly tries to detect whether
49  * the I/O requests in a bfq_queue come from an interactive or a soft
50  * real-time application. For brevity, in these cases, the queue is
51  * said to be interactive or soft real-time. In both cases, BFQ
52  * privileges the service of the queue, over that of non-interactive
53  * and non-soft-real-time queues. This privileging is performed,
54  * mainly, by raising the weight of the queue. So, for brevity, we
55  * call just weight-raising periods the time periods during which a
56  * queue is privileged, because deemed interactive or soft real-time.
57  *
58  * The detection of soft real-time queues/applications is described in
59  * detail in the comments on the function
60  * bfq_bfqq_softrt_next_start. On the other hand, the detection of an
61  * interactive queue works as follows: a queue is deemed interactive
62  * if it is constantly non empty only for a limited time interval,
63  * after which it does become empty. The queue may be deemed
64  * interactive again (for a limited time), if it restarts being
65  * constantly non empty, provided that this happens only after the
66  * queue has remained empty for a given minimum idle time.
67  *
68  * By default, BFQ computes automatically the above maximum time
69  * interval, i.e., the time interval after which a constantly
70  * non-empty queue stops being deemed interactive. Since a queue is
71  * weight-raised while it is deemed interactive, this maximum time
72  * interval happens to coincide with the (maximum) duration of the
73  * weight-raising for interactive queues.
74  *
75  * Finally, BFQ also features additional heuristics for
76  * preserving both a low latency and a high throughput on NCQ-capable,
77  * rotational or flash-based devices, and to get the job done quickly
78  * for applications consisting in many I/O-bound processes.
79  *
80  * NOTE: if the main or only goal, with a given device, is to achieve
81  * the maximum-possible throughput at all times, then do switch off
82  * all low-latency heuristics for that device, by setting low_latency
83  * to 0.
84  *
85  * BFQ is described in [1], where also a reference to the initial,
86  * more theoretical paper on BFQ can be found. The interested reader
87  * can find in the latter paper full details on the main algorithm, as
88  * well as formulas of the guarantees and formal proofs of all the
89  * properties.  With respect to the version of BFQ presented in these
90  * papers, this implementation adds a few more heuristics, such as the
91  * ones that guarantee a low latency to interactive and soft real-time
92  * applications, and a hierarchical extension based on H-WF2Q+.
93  *
94  * B-WF2Q+ is based on WF2Q+, which is described in [2], together with
95  * H-WF2Q+, while the augmented tree used here to implement B-WF2Q+
96  * with O(log N) complexity derives from the one introduced with EEVDF
97  * in [3].
98  *
99  * [1] P. Valente, A. Avanzini, "Evolution of the BFQ Storage I/O
100  *     Scheduler", Proceedings of the First Workshop on Mobile System
101  *     Technologies (MST-2015), May 2015.
102  *     http://algogroup.unimore.it/people/paolo/disk_sched/mst-2015.pdf
103  *
104  * [2] Jon C.R. Bennett and H. Zhang, "Hierarchical Packet Fair Queueing
105  *     Algorithms", IEEE/ACM Transactions on Networking, 5(5):675-689,
106  *     Oct 1997.
107  *
108  * http://www.cs.cmu.edu/~hzhang/papers/TON-97-Oct.ps.gz
109  *
110  * [3] I. Stoica and H. Abdel-Wahab, "Earliest Eligible Virtual Deadline
111  *     First: A Flexible and Accurate Mechanism for Proportional Share
112  *     Resource Allocation", technical report.
113  *
114  * http://www.cs.berkeley.edu/~istoica/papers/eevdf-tr-95.pdf
115  */
116 #include <linux/module.h>
117 #include <linux/slab.h>
118 #include <linux/blkdev.h>
119 #include <linux/cgroup.h>
120 #include <linux/elevator.h>
121 #include <linux/ktime.h>
122 #include <linux/rbtree.h>
123 #include <linux/ioprio.h>
124 #include <linux/sbitmap.h>
125 #include <linux/delay.h>
126 #include <linux/backing-dev.h>
127
128 #include "blk.h"
129 #include "blk-mq.h"
130 #include "blk-mq-tag.h"
131 #include "blk-mq-sched.h"
132 #include "bfq-iosched.h"
133 #include "blk-wbt.h"
134
135 #define BFQ_BFQQ_FNS(name)                                              \
136 void bfq_mark_bfqq_##name(struct bfq_queue *bfqq)                       \
137 {                                                                       \
138         __set_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);                        \
139 }                                                                       \
140 void bfq_clear_bfqq_##name(struct bfq_queue *bfqq)                      \
141 {                                                                       \
142         __clear_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);              \
143 }                                                                       \
144 int bfq_bfqq_##name(const struct bfq_queue *bfqq)                       \
145 {                                                                       \
146         return test_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);          \
147 }
148
149 BFQ_BFQQ_FNS(just_created);
150 BFQ_BFQQ_FNS(busy);
151 BFQ_BFQQ_FNS(wait_request);
152 BFQ_BFQQ_FNS(non_blocking_wait_rq);
153 BFQ_BFQQ_FNS(fifo_expire);
154 BFQ_BFQQ_FNS(has_short_ttime);
155 BFQ_BFQQ_FNS(sync);
156 BFQ_BFQQ_FNS(IO_bound);
157 BFQ_BFQQ_FNS(in_large_burst);
158 BFQ_BFQQ_FNS(coop);
159 BFQ_BFQQ_FNS(split_coop);
160 BFQ_BFQQ_FNS(softrt_update);
161 BFQ_BFQQ_FNS(has_waker);
162 #undef BFQ_BFQQ_FNS                                             \
163
164 /* Expiration time of sync (0) and async (1) requests, in ns. */
165 static const u64 bfq_fifo_expire[2] = { NSEC_PER_SEC / 4, NSEC_PER_SEC / 8 };
166
167 /* Maximum backwards seek (magic number lifted from CFQ), in KiB. */
168 static const int bfq_back_max = 16 * 1024;
169
170 /* Penalty of a backwards seek, in number of sectors. */
171 static const int bfq_back_penalty = 2;
172
173 /* Idling period duration, in ns. */
174 static u64 bfq_slice_idle = NSEC_PER_SEC / 125;
175
176 /* Minimum number of assigned budgets for which stats are safe to compute. */
177 static const int bfq_stats_min_budgets = 194;
178
179 /* Default maximum budget values, in sectors and number of requests. */
180 static const int bfq_default_max_budget = 16 * 1024;
181
182 /*
183  * When a sync request is dispatched, the queue that contains that
184  * request, and all the ancestor entities of that queue, are charged
185  * with the number of sectors of the request. In contrast, if the
186  * request is async, then the queue and its ancestor entities are
187  * charged with the number of sectors of the request, multiplied by
188  * the factor below. This throttles the bandwidth for async I/O,
189  * w.r.t. to sync I/O, and it is done to counter the tendency of async
190  * writes to steal I/O throughput to reads.
191  *
192  * The current value of this parameter is the result of a tuning with
193  * several hardware and software configurations. We tried to find the
194  * lowest value for which writes do not cause noticeable problems to
195  * reads. In fact, the lower this parameter, the stabler I/O control,
196  * in the following respect.  The lower this parameter is, the less
197  * the bandwidth enjoyed by a group decreases
198  * - when the group does writes, w.r.t. to when it does reads;
199  * - when other groups do reads, w.r.t. to when they do writes.
200  */
201 static const int bfq_async_charge_factor = 3;
202
203 /* Default timeout values, in jiffies, approximating CFQ defaults. */
204 const int bfq_timeout = HZ / 8;
205
206 /*
207  * Time limit for merging (see comments in bfq_setup_cooperator). Set
208  * to the slowest value that, in our tests, proved to be effective in
209  * removing false positives, while not causing true positives to miss
210  * queue merging.
211  *
212  * As can be deduced from the low time limit below, queue merging, if
213  * successful, happens at the very beginning of the I/O of the involved
214  * cooperating processes, as a consequence of the arrival of the very
215  * first requests from each cooperator.  After that, there is very
216  * little chance to find cooperators.
217  */
218 static const unsigned long bfq_merge_time_limit = HZ/10;
219
220 static struct kmem_cache *bfq_pool;
221
222 /* Below this threshold (in ns), we consider thinktime immediate. */
223 #define BFQ_MIN_TT              (2 * NSEC_PER_MSEC)
224
225 /* hw_tag detection: parallel requests threshold and min samples needed. */
226 #define BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD  3
227 #define BFQ_HW_QUEUE_SAMPLES    32
228
229 #define BFQQ_SEEK_THR           (sector_t)(8 * 100)
230 #define BFQQ_SECT_THR_NONROT    (sector_t)(2 * 32)
231 #define BFQ_RQ_SEEKY(bfqd, last_pos, rq) \
232         (get_sdist(last_pos, rq) >                      \
233          BFQQ_SEEK_THR &&                               \
234          (!blk_queue_nonrot(bfqd->queue) ||             \
235           blk_rq_sectors(rq) < BFQQ_SECT_THR_NONROT))
236 #define BFQQ_CLOSE_THR          (sector_t)(8 * 1024)
237 #define BFQQ_SEEKY(bfqq)        (hweight32(bfqq->seek_history) > 19)
238 /*
239  * Sync random I/O is likely to be confused with soft real-time I/O,
240  * because it is characterized by limited throughput and apparently
241  * isochronous arrival pattern. To avoid false positives, queues
242  * containing only random (seeky) I/O are prevented from being tagged
243  * as soft real-time.
244  */
245 #define BFQQ_TOTALLY_SEEKY(bfqq)        (bfqq->seek_history == -1)
246
247 /* Min number of samples required to perform peak-rate update */
248 #define BFQ_RATE_MIN_SAMPLES    32
249 /* Min observation time interval required to perform a peak-rate update (ns) */
250 #define BFQ_RATE_MIN_INTERVAL   (300*NSEC_PER_MSEC)
251 /* Target observation time interval for a peak-rate update (ns) */
252 #define BFQ_RATE_REF_INTERVAL   NSEC_PER_SEC
253
254 /*
255  * Shift used for peak-rate fixed precision calculations.
256  * With
257  * - the current shift: 16 positions
258  * - the current type used to store rate: u32
259  * - the current unit of measure for rate: [sectors/usec], or, more precisely,
260  *   [(sectors/usec) / 2^BFQ_RATE_SHIFT] to take into account the shift,
261  * the range of rates that can be stored is
262  * [1 / 2^BFQ_RATE_SHIFT, 2^(32 - BFQ_RATE_SHIFT)] sectors/usec =
263  * [1 / 2^16, 2^16] sectors/usec = [15e-6, 65536] sectors/usec =
264  * [15, 65G] sectors/sec
265  * Which, assuming a sector size of 512B, corresponds to a range of
266  * [7.5K, 33T] B/sec
267  */
268 #define BFQ_RATE_SHIFT          16
269
270 /*
271  * When configured for computing the duration of the weight-raising
272  * for interactive queues automatically (see the comments at the
273  * beginning of this file), BFQ does it using the following formula:
274  * duration = (ref_rate / r) * ref_wr_duration,
275  * where r is the peak rate of the device, and ref_rate and
276  * ref_wr_duration are two reference parameters.  In particular,
277  * ref_rate is the peak rate of the reference storage device (see
278  * below), and ref_wr_duration is about the maximum time needed, with
279  * BFQ and while reading two files in parallel, to load typical large
280  * applications on the reference device (see the comments on
281  * max_service_from_wr below, for more details on how ref_wr_duration
282  * is obtained).  In practice, the slower/faster the device at hand
283  * is, the more/less it takes to load applications with respect to the
284  * reference device.  Accordingly, the longer/shorter BFQ grants
285  * weight raising to interactive applications.
286  *
287  * BFQ uses two different reference pairs (ref_rate, ref_wr_duration),
288  * depending on whether the device is rotational or non-rotational.
289  *
290  * In the following definitions, ref_rate[0] and ref_wr_duration[0]
291  * are the reference values for a rotational device, whereas
292  * ref_rate[1] and ref_wr_duration[1] are the reference values for a
293  * non-rotational device. The reference rates are not the actual peak
294  * rates of the devices used as a reference, but slightly lower
295  * values. The reason for using slightly lower values is that the
296  * peak-rate estimator tends to yield slightly lower values than the
297  * actual peak rate (it can yield the actual peak rate only if there
298  * is only one process doing I/O, and the process does sequential
299  * I/O).
300  *
301  * The reference peak rates are measured in sectors/usec, left-shifted
302  * by BFQ_RATE_SHIFT.
303  */
304 static int ref_rate[2] = {14000, 33000};
305 /*
306  * To improve readability, a conversion function is used to initialize
307  * the following array, which entails that the array can be
308  * initialized only in a function.
309  */
310 static int ref_wr_duration[2];
311
312 /*
313  * BFQ uses the above-detailed, time-based weight-raising mechanism to
314  * privilege interactive tasks. This mechanism is vulnerable to the
315  * following false positives: I/O-bound applications that will go on
316  * doing I/O for much longer than the duration of weight
317  * raising. These applications have basically no benefit from being
318  * weight-raised at the beginning of their I/O. On the opposite end,
319  * while being weight-raised, these applications
320  * a) unjustly steal throughput to applications that may actually need
321  * low latency;
322  * b) make BFQ uselessly perform device idling; device idling results
323  * in loss of device throughput with most flash-based storage, and may
324  * increase latencies when used purposelessly.
325  *
326  * BFQ tries to reduce these problems, by adopting the following
327  * countermeasure. To introduce this countermeasure, we need first to
328  * finish explaining how the duration of weight-raising for
329  * interactive tasks is computed.
330  *
331  * For a bfq_queue deemed as interactive, the duration of weight
332  * raising is dynamically adjusted, as a function of the estimated
333  * peak rate of the device, so as to be equal to the time needed to
334  * execute the 'largest' interactive task we benchmarked so far. By
335  * largest task, we mean the task for which each involved process has
336  * to do more I/O than for any of the other tasks we benchmarked. This
337  * reference interactive task is the start-up of LibreOffice Writer,
338  * and in this task each process/bfq_queue needs to have at most ~110K
339  * sectors transferred.
340  *
341  * This last piece of information enables BFQ to reduce the actual
342  * duration of weight-raising for at least one class of I/O-bound
343  * applications: those doing sequential or quasi-sequential I/O. An
344  * example is file copy. In fact, once started, the main I/O-bound
345  * processes of these applications usually consume the above 110K
346  * sectors in much less time than the processes of an application that
347  * is starting, because these I/O-bound processes will greedily devote
348  * almost all their CPU cycles only to their target,
349  * throughput-friendly I/O operations. This is even more true if BFQ
350  * happens to be underestimating the device peak rate, and thus
351  * overestimating the duration of weight raising. But, according to
352  * our measurements, once transferred 110K sectors, these processes
353  * have no right to be weight-raised any longer.
354  *
355  * Basing on the last consideration, BFQ ends weight-raising for a
356  * bfq_queue if the latter happens to have received an amount of
357  * service at least equal to the following constant. The constant is
358  * set to slightly more than 110K, to have a minimum safety margin.
359  *
360  * This early ending of weight-raising reduces the amount of time
361  * during which interactive false positives cause the two problems
362  * described at the beginning of these comments.
363  */
364 static const unsigned long max_service_from_wr = 120000;
365
366 #define RQ_BIC(rq)              icq_to_bic((rq)->elv.priv[0])
367 #define RQ_BFQQ(rq)             ((rq)->elv.priv[1])
368
369 struct bfq_queue *bic_to_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync)
370 {
371         return bic->bfqq[is_sync];
372 }
373
374 void bic_set_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq, bool is_sync)
375 {
376         bic->bfqq[is_sync] = bfqq;
377 }
378
379 struct bfq_data *bic_to_bfqd(struct bfq_io_cq *bic)
380 {
381         return bic->icq.q->elevator->elevator_data;
382 }
383
384 /**
385  * icq_to_bic - convert iocontext queue structure to bfq_io_cq.
386  * @icq: the iocontext queue.
387  */
388 static struct bfq_io_cq *icq_to_bic(struct io_cq *icq)
389 {
390         /* bic->icq is the first member, %NULL will convert to %NULL */
391         return container_of(icq, struct bfq_io_cq, icq);
392 }
393
394 /**
395  * bfq_bic_lookup - search into @ioc a bic associated to @bfqd.
396  * @bfqd: the lookup key.
397  * @ioc: the io_context of the process doing I/O.
398  * @q: the request queue.
399  */
400 static struct bfq_io_cq *bfq_bic_lookup(struct bfq_data *bfqd,
401                                         struct io_context *ioc,
402                                         struct request_queue *q)
403 {
404         if (ioc) {
405                 unsigned long flags;
406                 struct bfq_io_cq *icq;
407
408                 spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
409                 icq = icq_to_bic(ioc_lookup_icq(ioc, q));
410                 spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
411
412                 return icq;
413         }
414
415         return NULL;
416 }
417
418 /*
419  * Scheduler run of queue, if there are requests pending and no one in the
420  * driver that will restart queueing.
421  */
422 void bfq_schedule_dispatch(struct bfq_data *bfqd)
423 {
424         if (bfqd->queued != 0) {
425                 bfq_log(bfqd, "schedule dispatch");
426                 blk_mq_run_hw_queues(bfqd->queue, true);
427         }
428 }
429
430 #define bfq_class_idle(bfqq)    ((bfqq)->ioprio_class == IOPRIO_CLASS_IDLE)
431
432 #define bfq_sample_valid(samples)       ((samples) > 80)
433
434 /*
435  * Lifted from AS - choose which of rq1 and rq2 that is best served now.
436  * We choose the request that is closer to the head right now.  Distance
437  * behind the head is penalized and only allowed to a certain extent.
438  */
439 static struct request *bfq_choose_req(struct bfq_data *bfqd,
440                                       struct request *rq1,
441                                       struct request *rq2,
442                                       sector_t last)
443 {
444         sector_t s1, s2, d1 = 0, d2 = 0;
445         unsigned long back_max;
446 #define BFQ_RQ1_WRAP    0x01 /* request 1 wraps */
447 #define BFQ_RQ2_WRAP    0x02 /* request 2 wraps */
448         unsigned int wrap = 0; /* bit mask: requests behind the disk head? */
449
450         if (!rq1 || rq1 == rq2)
451                 return rq2;
452         if (!rq2)
453                 return rq1;
454
455         if (rq_is_sync(rq1) && !rq_is_sync(rq2))
456                 return rq1;
457         else if (rq_is_sync(rq2) && !rq_is_sync(rq1))
458                 return rq2;
459         if ((rq1->cmd_flags & REQ_META) && !(rq2->cmd_flags & REQ_META))
460                 return rq1;
461         else if ((rq2->cmd_flags & REQ_META) && !(rq1->cmd_flags & REQ_META))
462                 return rq2;
463
464         s1 = blk_rq_pos(rq1);
465         s2 = blk_rq_pos(rq2);
466
467         /*
468          * By definition, 1KiB is 2 sectors.
469          */
470         back_max = bfqd->bfq_back_max * 2;
471
472         /*
473          * Strict one way elevator _except_ in the case where we allow
474          * short backward seeks which are biased as twice the cost of a
475          * similar forward seek.
476          */
477         if (s1 >= last)
478                 d1 = s1 - last;
479         else if (s1 + back_max >= last)
480                 d1 = (last - s1) * bfqd->bfq_back_penalty;
481         else
482                 wrap |= BFQ_RQ1_WRAP;
483
484         if (s2 >= last)
485                 d2 = s2 - last;
486         else if (s2 + back_max >= last)
487                 d2 = (last - s2) * bfqd->bfq_back_penalty;
488         else
489                 wrap |= BFQ_RQ2_WRAP;
490
491         /* Found required data */
492
493         /*
494          * By doing switch() on the bit mask "wrap" we avoid having to
495          * check two variables for all permutations: --> faster!
496          */
497         switch (wrap) {
498         case 0: /* common case for CFQ: rq1 and rq2 not wrapped */
499                 if (d1 < d2)
500                         return rq1;
501                 else if (d2 < d1)
502                         return rq2;
503
504                 if (s1 >= s2)
505                         return rq1;
506                 else
507                         return rq2;
508
509         case BFQ_RQ2_WRAP:
510                 return rq1;
511         case BFQ_RQ1_WRAP:
512                 return rq2;
513         case BFQ_RQ1_WRAP|BFQ_RQ2_WRAP: /* both rqs wrapped */
514         default:
515                 /*
516                  * Since both rqs are wrapped,
517                  * start with the one that's further behind head
518                  * (--> only *one* back seek required),
519                  * since back seek takes more time than forward.
520                  */
521                 if (s1 <= s2)
522                         return rq1;
523                 else
524                         return rq2;
525         }
526 }
527
528 /*
529  * Async I/O can easily starve sync I/O (both sync reads and sync
530  * writes), by consuming all tags. Similarly, storms of sync writes,
531  * such as those that sync(2) may trigger, can starve sync reads.
532  * Limit depths of async I/O and sync writes so as to counter both
533  * problems.
534  */
535 static void bfq_limit_depth(unsigned int op, struct blk_mq_alloc_data *data)
536 {
537         struct bfq_data *bfqd = data->q->elevator->elevator_data;
538
539         if (op_is_sync(op) && !op_is_write(op))
540                 return;
541
542         data->shallow_depth =
543                 bfqd->word_depths[!!bfqd->wr_busy_queues][op_is_sync(op)];
544
545         bfq_log(bfqd, "[%s] wr_busy %d sync %d depth %u",
546                         __func__, bfqd->wr_busy_queues, op_is_sync(op),
547                         data->shallow_depth);
548 }
549
550 static struct bfq_queue *
551 bfq_rq_pos_tree_lookup(struct bfq_data *bfqd, struct rb_root *root,
552                      sector_t sector, struct rb_node **ret_parent,
553                      struct rb_node ***rb_link)
554 {
555         struct rb_node **p, *parent;
556         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
557
558         parent = NULL;
559         p = &root->rb_node;
560         while (*p) {
561                 struct rb_node **n;
562
563                 parent = *p;
564                 bfqq = rb_entry(parent, struct bfq_queue, pos_node);
565
566                 /*
567                  * Sort strictly based on sector. Smallest to the left,
568                  * largest to the right.
569                  */
570                 if (sector > blk_rq_pos(bfqq->next_rq))
571                         n = &(*p)->rb_right;
572                 else if (sector < blk_rq_pos(bfqq->next_rq))
573                         n = &(*p)->rb_left;
574                 else
575                         break;
576                 p = n;
577                 bfqq = NULL;
578         }
579
580         *ret_parent = parent;
581         if (rb_link)
582                 *rb_link = p;
583
584         bfq_log(bfqd, "rq_pos_tree_lookup %llu: returning %d",
585                 (unsigned long long)sector,
586                 bfqq ? bfqq->pid : 0);
587
588         return bfqq;
589 }
590
591 static bool bfq_too_late_for_merging(struct bfq_queue *bfqq)
592 {
593         return bfqq->service_from_backlogged > 0 &&
594                 time_is_before_jiffies(bfqq->first_IO_time +
595                                        bfq_merge_time_limit);
596 }
597
598 /*
599  * The following function is not marked as __cold because it is
600  * actually cold, but for the same performance goal described in the
601  * comments on the likely() at the beginning of
602  * bfq_setup_cooperator(). Unexpectedly, to reach an even lower
603  * execution time for the case where this function is not invoked, we
604  * had to add an unlikely() in each involved if().
605  */
606 void __cold
607 bfq_pos_tree_add_move(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
608 {
609         struct rb_node **p, *parent;
610         struct bfq_queue *__bfqq;
611
612         if (bfqq->pos_root) {
613                 rb_erase(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
614                 bfqq->pos_root = NULL;
615         }
616
617         /* oom_bfqq does not participate in queue merging */
618         if (bfqq == &bfqd->oom_bfqq)
619                 return;
620
621         /*
622          * bfqq cannot be merged any longer (see comments in
623          * bfq_setup_cooperator): no point in adding bfqq into the
624          * position tree.
625          */
626         if (bfq_too_late_for_merging(bfqq))
627                 return;
628
629         if (bfq_class_idle(bfqq))
630                 return;
631         if (!bfqq->next_rq)
632                 return;
633
634         bfqq->pos_root = &bfq_bfqq_to_bfqg(bfqq)->rq_pos_tree;
635         __bfqq = bfq_rq_pos_tree_lookup(bfqd, bfqq->pos_root,
636                         blk_rq_pos(bfqq->next_rq), &parent, &p);
637         if (!__bfqq) {
638                 rb_link_node(&bfqq->pos_node, parent, p);
639                 rb_insert_color(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
640         } else
641                 bfqq->pos_root = NULL;
642 }
643
644 /*
645  * The following function returns false either if every active queue
646  * must receive the same share of the throughput (symmetric scenario),
647  * or, as a special case, if bfqq must receive a share of the
648  * throughput lower than or equal to the share that every other active
649  * queue must receive.  If bfqq does sync I/O, then these are the only
650  * two cases where bfqq happens to be guaranteed its share of the
651  * throughput even if I/O dispatching is not plugged when bfqq remains
652  * temporarily empty (for more details, see the comments in the
653  * function bfq_better_to_idle()). For this reason, the return value
654  * of this function is used to check whether I/O-dispatch plugging can
655  * be avoided.
656  *
657  * The above first case (symmetric scenario) occurs when:
658  * 1) all active queues have the same weight,
659  * 2) all active queues belong to the same I/O-priority class,
660  * 3) all active groups at the same level in the groups tree have the same
661  *    weight,
662  * 4) all active groups at the same level in the groups tree have the same
663  *    number of children.
664  *
665  * Unfortunately, keeping the necessary state for evaluating exactly
666  * the last two symmetry sub-conditions above would be quite complex
667  * and time consuming. Therefore this function evaluates, instead,
668  * only the following stronger three sub-conditions, for which it is
669  * much easier to maintain the needed state:
670  * 1) all active queues have the same weight,
671  * 2) all active queues belong to the same I/O-priority class,
672  * 3) there are no active groups.
673  * In particular, the last condition is always true if hierarchical
674  * support or the cgroups interface are not enabled, thus no state
675  * needs to be maintained in this case.
676  */
677 static bool bfq_asymmetric_scenario(struct bfq_data *bfqd,
678                                    struct bfq_queue *bfqq)
679 {
680         bool smallest_weight = bfqq &&
681                 bfqq->weight_counter &&
682                 bfqq->weight_counter ==
683                 container_of(
684                         rb_first_cached(&bfqd->queue_weights_tree),
685                         struct bfq_weight_counter,
686                         weights_node);
687
688         /*
689          * For queue weights to differ, queue_weights_tree must contain
690          * at least two nodes.
691          */
692         bool varied_queue_weights = !smallest_weight &&
693                 !RB_EMPTY_ROOT(&bfqd->queue_weights_tree.rb_root) &&
694                 (bfqd->queue_weights_tree.rb_root.rb_node->rb_left ||
695                  bfqd->queue_weights_tree.rb_root.rb_node->rb_right);
696
697         bool multiple_classes_busy =
698                 (bfqd->busy_queues[0] && bfqd->busy_queues[1]) ||
699                 (bfqd->busy_queues[0] && bfqd->busy_queues[2]) ||
700                 (bfqd->busy_queues[1] && bfqd->busy_queues[2]);
701
702         return varied_queue_weights || multiple_classes_busy
703 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
704                || bfqd->num_groups_with_pending_reqs > 0
705 #endif
706                 ;
707 }
708
709 /*
710  * If the weight-counter tree passed as input contains no counter for
711  * the weight of the input queue, then add that counter; otherwise just
712  * increment the existing counter.
713  *
714  * Note that weight-counter trees contain few nodes in mostly symmetric
715  * scenarios. For example, if all queues have the same weight, then the
716  * weight-counter tree for the queues may contain at most one node.
717  * This holds even if low_latency is on, because weight-raised queues
718  * are not inserted in the tree.
719  * In most scenarios, the rate at which nodes are created/destroyed
720  * should be low too.
721  */
722 void bfq_weights_tree_add(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
723                           struct rb_root_cached *root)
724 {
725         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
726         struct rb_node **new = &(root->rb_root.rb_node), *parent = NULL;
727         bool leftmost = true;
728
729         /*
730          * Do not insert if the queue is already associated with a
731          * counter, which happens if:
732          *   1) a request arrival has caused the queue to become both
733          *      non-weight-raised, and hence change its weight, and
734          *      backlogged; in this respect, each of the two events
735          *      causes an invocation of this function,
736          *   2) this is the invocation of this function caused by the
737          *      second event. This second invocation is actually useless,
738          *      and we handle this fact by exiting immediately. More
739          *      efficient or clearer solutions might possibly be adopted.
740          */
741         if (bfqq->weight_counter)
742                 return;
743
744         while (*new) {
745                 struct bfq_weight_counter *__counter = container_of(*new,
746                                                 struct bfq_weight_counter,
747                                                 weights_node);
748                 parent = *new;
749
750                 if (entity->weight == __counter->weight) {
751                         bfqq->weight_counter = __counter;
752                         goto inc_counter;
753                 }
754                 if (entity->weight < __counter->weight)
755                         new = &((*new)->rb_left);
756                 else {
757                         new = &((*new)->rb_right);
758                         leftmost = false;
759                 }
760         }
761
762         bfqq->weight_counter = kzalloc(sizeof(struct bfq_weight_counter),
763                                        GFP_ATOMIC);
764
765         /*
766          * In the unlucky event of an allocation failure, we just
767          * exit. This will cause the weight of queue to not be
768          * considered in bfq_asymmetric_scenario, which, in its turn,
769          * causes the scenario to be deemed wrongly symmetric in case
770          * bfqq's weight would have been the only weight making the
771          * scenario asymmetric.  On the bright side, no unbalance will
772          * however occur when bfqq becomes inactive again (the
773          * invocation of this function is triggered by an activation
774          * of queue).  In fact, bfq_weights_tree_remove does nothing
775          * if !bfqq->weight_counter.
776          */
777         if (unlikely(!bfqq->weight_counter))
778                 return;
779
780         bfqq->weight_counter->weight = entity->weight;
781         rb_link_node(&bfqq->weight_counter->weights_node, parent, new);
782         rb_insert_color_cached(&bfqq->weight_counter->weights_node, root,
783                                 leftmost);
784
785 inc_counter:
786         bfqq->weight_counter->num_active++;
787         bfqq->ref++;
788 }
789
790 /*
791  * Decrement the weight counter associated with the queue, and, if the
792  * counter reaches 0, remove the counter from the tree.
793  * See the comments to the function bfq_weights_tree_add() for considerations
794  * about overhead.
795  */
796 void __bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
797                                struct bfq_queue *bfqq,
798                                struct rb_root_cached *root)
799 {
800         if (!bfqq->weight_counter)
801                 return;
802
803         bfqq->weight_counter->num_active--;
804         if (bfqq->weight_counter->num_active > 0)
805                 goto reset_entity_pointer;
806
807         rb_erase_cached(&bfqq->weight_counter->weights_node, root);
808         kfree(bfqq->weight_counter);
809
810 reset_entity_pointer:
811         bfqq->weight_counter = NULL;
812         bfq_put_queue(bfqq);
813 }
814
815 /*
816  * Invoke __bfq_weights_tree_remove on bfqq and decrement the number
817  * of active groups for each queue's inactive parent entity.
818  */
819 void bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
820                              struct bfq_queue *bfqq)
821 {
822         struct bfq_entity *entity = bfqq->entity.parent;
823
824         for_each_entity(entity) {
825                 struct bfq_sched_data *sd = entity->my_sched_data;
826
827                 if (sd->next_in_service || sd->in_service_entity) {
828                         /*
829                          * entity is still active, because either
830                          * next_in_service or in_service_entity is not
831                          * NULL (see the comments on the definition of
832                          * next_in_service for details on why
833                          * in_service_entity must be checked too).
834                          *
835                          * As a consequence, its parent entities are
836                          * active as well, and thus this loop must
837                          * stop here.
838                          */
839                         break;
840                 }
841
842                 /*
843                  * The decrement of num_groups_with_pending_reqs is
844                  * not performed immediately upon the deactivation of
845                  * entity, but it is delayed to when it also happens
846                  * that the first leaf descendant bfqq of entity gets
847                  * all its pending requests completed. The following
848                  * instructions perform this delayed decrement, if
849                  * needed. See the comments on
850                  * num_groups_with_pending_reqs for details.
851                  */
852                 if (entity->in_groups_with_pending_reqs) {
853                         entity->in_groups_with_pending_reqs = false;
854                         bfqd->num_groups_with_pending_reqs--;
855                 }
856         }
857
858         /*
859          * Next function is invoked last, because it causes bfqq to be
860          * freed if the following holds: bfqq is not in service and
861          * has no dispatched request. DO NOT use bfqq after the next
862          * function invocation.
863          */
864         __bfq_weights_tree_remove(bfqd, bfqq,
865                                   &bfqd->queue_weights_tree);
866 }
867
868 /*
869  * Return expired entry, or NULL to just start from scratch in rbtree.
870  */
871 static struct request *bfq_check_fifo(struct bfq_queue *bfqq,
872                                       struct request *last)
873 {
874         struct request *rq;
875
876         if (bfq_bfqq_fifo_expire(bfqq))
877                 return NULL;
878
879         bfq_mark_bfqq_fifo_expire(bfqq);
880
881         rq = rq_entry_fifo(bfqq->fifo.next);
882
883         if (rq == last || ktime_get_ns() < rq->fifo_time)
884                 return NULL;
885
886         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "check_fifo: returned %p", rq);
887         return rq;
888 }
889
890 static struct request *bfq_find_next_rq(struct bfq_data *bfqd,
891                                         struct bfq_queue *bfqq,
892                                         struct request *last)
893 {
894         struct rb_node *rbnext = rb_next(&last->rb_node);
895         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&last->rb_node);
896         struct request *next, *prev = NULL;
897
898         /* Follow expired path, else get first next available. */
899         next = bfq_check_fifo(bfqq, last);
900         if (next)
901                 return next;
902
903         if (rbprev)
904                 prev = rb_entry_rq(rbprev);
905
906         if (rbnext)
907                 next = rb_entry_rq(rbnext);
908         else {
909                 rbnext = rb_first(&bfqq->sort_list);
910                 if (rbnext && rbnext != &last->rb_node)
911                         next = rb_entry_rq(rbnext);
912         }
913
914         return bfq_choose_req(bfqd, next, prev, blk_rq_pos(last));
915 }
916
917 /* see the definition of bfq_async_charge_factor for details */
918 static unsigned long bfq_serv_to_charge(struct request *rq,
919                                         struct bfq_queue *bfqq)
920 {
921         if (bfq_bfqq_sync(bfqq) || bfqq->wr_coeff > 1 ||
922             bfq_asymmetric_scenario(bfqq->bfqd, bfqq))
923                 return blk_rq_sectors(rq);
924
925         return blk_rq_sectors(rq) * bfq_async_charge_factor;
926 }
927
928 /**
929  * bfq_updated_next_req - update the queue after a new next_rq selection.
930  * @bfqd: the device data the queue belongs to.
931  * @bfqq: the queue to update.
932  *
933  * If the first request of a queue changes we make sure that the queue
934  * has enough budget to serve at least its first request (if the
935  * request has grown).  We do this because if the queue has not enough
936  * budget for its first request, it has to go through two dispatch
937  * rounds to actually get it dispatched.
938  */
939 static void bfq_updated_next_req(struct bfq_data *bfqd,
940                                  struct bfq_queue *bfqq)
941 {
942         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
943         struct request *next_rq = bfqq->next_rq;
944         unsigned long new_budget;
945
946         if (!next_rq)
947                 return;
948
949         if (bfqq == bfqd->in_service_queue)
950                 /*
951                  * In order not to break guarantees, budgets cannot be
952                  * changed after an entity has been selected.
953                  */
954                 return;
955
956         new_budget = max_t(unsigned long,
957                            max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
958                                  bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq)),
959                            entity->service);
960         if (entity->budget != new_budget) {
961                 entity->budget = new_budget;
962                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "updated next rq: new budget %lu",
963                                          new_budget);
964                 bfq_requeue_bfqq(bfqd, bfqq, false);
965         }
966 }
967
968 static unsigned int bfq_wr_duration(struct bfq_data *bfqd)
969 {
970         u64 dur;
971
972         if (bfqd->bfq_wr_max_time > 0)
973                 return bfqd->bfq_wr_max_time;
974
975         dur = bfqd->rate_dur_prod;
976         do_div(dur, bfqd->peak_rate);
977
978         /*
979          * Limit duration between 3 and 25 seconds. The upper limit
980          * has been conservatively set after the following worst case:
981          * on a QEMU/KVM virtual machine
982          * - running in a slow PC
983          * - with a virtual disk stacked on a slow low-end 5400rpm HDD
984          * - serving a heavy I/O workload, such as the sequential reading
985          *   of several files
986          * mplayer took 23 seconds to start, if constantly weight-raised.
987          *
988          * As for higher values than that accommodating the above bad
989          * scenario, tests show that higher values would often yield
990          * the opposite of the desired result, i.e., would worsen
991          * responsiveness by allowing non-interactive applications to
992          * preserve weight raising for too long.
993          *
994          * On the other end, lower values than 3 seconds make it
995          * difficult for most interactive tasks to complete their jobs
996          * before weight-raising finishes.
997          */
998         return clamp_val(dur, msecs_to_jiffies(3000), msecs_to_jiffies(25000));
999 }
1000
1001 /* switch back from soft real-time to interactive weight raising */
1002 static void switch_back_to_interactive_wr(struct bfq_queue *bfqq,
1003                                           struct bfq_data *bfqd)
1004 {
1005         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1006         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1007         bfqq->last_wr_start_finish = bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
1008 }
1009
1010 static void
1011 bfq_bfqq_resume_state(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_data *bfqd,
1012                       struct bfq_io_cq *bic, bool bfq_already_existing)
1013 {
1014         unsigned int old_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
1015         bool busy = bfq_already_existing && bfq_bfqq_busy(bfqq);
1016
1017         if (bic->saved_has_short_ttime)
1018                 bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
1019         else
1020                 bfq_clear_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
1021
1022         if (bic->saved_IO_bound)
1023                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
1024         else
1025                 bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
1026
1027         bfqq->entity.new_weight = bic->saved_weight;
1028         bfqq->ttime = bic->saved_ttime;
1029         bfqq->wr_coeff = bic->saved_wr_coeff;
1030         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt = bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt;
1031         bfqq->last_wr_start_finish = bic->saved_last_wr_start_finish;
1032         bfqq->wr_cur_max_time = bic->saved_wr_cur_max_time;
1033
1034         if (bfqq->wr_coeff > 1 && (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) ||
1035             time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish +
1036                                    bfqq->wr_cur_max_time))) {
1037                 if (bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
1038                     !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) &&
1039                     time_is_after_eq_jiffies(bfqq->wr_start_at_switch_to_srt +
1040                                              bfq_wr_duration(bfqd))) {
1041                         switch_back_to_interactive_wr(bfqq, bfqd);
1042                 } else {
1043                         bfqq->wr_coeff = 1;
1044                         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
1045                                      "resume state: switching off wr");
1046                 }
1047         }
1048
1049         /* make sure weight will be updated, however we got here */
1050         bfqq->entity.prio_changed = 1;
1051
1052         if (likely(!busy))
1053                 return;
1054
1055         if (old_wr_coeff == 1 && bfqq->wr_coeff > 1)
1056                 bfqd->wr_busy_queues++;
1057         else if (old_wr_coeff > 1 && bfqq->wr_coeff == 1)
1058                 bfqd->wr_busy_queues--;
1059 }
1060
1061 static int bfqq_process_refs(struct bfq_queue *bfqq)
1062 {
1063         return bfqq->ref - bfqq->allocated - bfqq->entity.on_st_or_in_serv -
1064                 (bfqq->weight_counter != NULL);
1065 }
1066
1067 /* Empty burst list and add just bfqq (see comments on bfq_handle_burst) */
1068 static void bfq_reset_burst_list(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1069 {
1070         struct bfq_queue *item;
1071         struct hlist_node *n;
1072
1073         hlist_for_each_entry_safe(item, n, &bfqd->burst_list, burst_list_node)
1074                 hlist_del_init(&item->burst_list_node);
1075
1076         /*
1077          * Start the creation of a new burst list only if there is no
1078          * active queue. See comments on the conditional invocation of
1079          * bfq_handle_burst().
1080          */
1081         if (bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 0) {
1082                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node, &bfqd->burst_list);
1083                 bfqd->burst_size = 1;
1084         } else
1085                 bfqd->burst_size = 0;
1086
1087         bfqd->burst_parent_entity = bfqq->entity.parent;
1088 }
1089
1090 /* Add bfqq to the list of queues in current burst (see bfq_handle_burst) */
1091 static void bfq_add_to_burst(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1092 {
1093         /* Increment burst size to take into account also bfqq */
1094         bfqd->burst_size++;
1095
1096         if (bfqd->burst_size == bfqd->bfq_large_burst_thresh) {
1097                 struct bfq_queue *pos, *bfqq_item;
1098                 struct hlist_node *n;
1099
1100                 /*
1101                  * Enough queues have been activated shortly after each
1102                  * other to consider this burst as large.
1103                  */
1104                 bfqd->large_burst = true;
1105
1106                 /*
1107                  * We can now mark all queues in the burst list as
1108                  * belonging to a large burst.
1109                  */
1110                 hlist_for_each_entry(bfqq_item, &bfqd->burst_list,
1111                                      burst_list_node)
1112                         bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq_item);
1113                 bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1114
1115                 /*
1116                  * From now on, and until the current burst finishes, any
1117                  * new queue being activated shortly after the last queue
1118                  * was inserted in the burst can be immediately marked as
1119                  * belonging to a large burst. So the burst list is not
1120                  * needed any more. Remove it.
1121                  */
1122                 hlist_for_each_entry_safe(pos, n, &bfqd->burst_list,
1123                                           burst_list_node)
1124                         hlist_del_init(&pos->burst_list_node);
1125         } else /*
1126                 * Burst not yet large: add bfqq to the burst list. Do
1127                 * not increment the ref counter for bfqq, because bfqq
1128                 * is removed from the burst list before freeing bfqq
1129                 * in put_queue.
1130                 */
1131                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node, &bfqd->burst_list);
1132 }
1133
1134 /*
1135  * If many queues belonging to the same group happen to be created
1136  * shortly after each other, then the processes associated with these
1137  * queues have typically a common goal. In particular, bursts of queue
1138  * creations are usually caused by services or applications that spawn
1139  * many parallel threads/processes. Examples are systemd during boot,
1140  * or git grep. To help these processes get their job done as soon as
1141  * possible, it is usually better to not grant either weight-raising
1142  * or device idling to their queues, unless these queues must be
1143  * protected from the I/O flowing through other active queues.
1144  *
1145  * In this comment we describe, firstly, the reasons why this fact
1146  * holds, and, secondly, the next function, which implements the main
1147  * steps needed to properly mark these queues so that they can then be
1148  * treated in a different way.
1149  *
1150  * The above services or applications benefit mostly from a high
1151  * throughput: the quicker the requests of the activated queues are
1152  * cumulatively served, the sooner the target job of these queues gets
1153  * completed. As a consequence, weight-raising any of these queues,
1154  * which also implies idling the device for it, is almost always
1155  * counterproductive, unless there are other active queues to isolate
1156  * these new queues from. If there no other active queues, then
1157  * weight-raising these new queues just lowers throughput in most
1158  * cases.
1159  *
1160  * On the other hand, a burst of queue creations may be caused also by
1161  * the start of an application that does not consist of a lot of
1162  * parallel I/O-bound threads. In fact, with a complex application,
1163  * several short processes may need to be executed to start-up the
1164  * application. In this respect, to start an application as quickly as
1165  * possible, the best thing to do is in any case to privilege the I/O
1166  * related to the application with respect to all other
1167  * I/O. Therefore, the best strategy to start as quickly as possible
1168  * an application that causes a burst of queue creations is to
1169  * weight-raise all the queues created during the burst. This is the
1170  * exact opposite of the best strategy for the other type of bursts.
1171  *
1172  * In the end, to take the best action for each of the two cases, the
1173  * two types of bursts need to be distinguished. Fortunately, this
1174  * seems relatively easy, by looking at the sizes of the bursts. In
1175  * particular, we found a threshold such that only bursts with a
1176  * larger size than that threshold are apparently caused by
1177  * services or commands such as systemd or git grep. For brevity,
1178  * hereafter we call just 'large' these bursts. BFQ *does not*
1179  * weight-raise queues whose creation occurs in a large burst. In
1180  * addition, for each of these queues BFQ performs or does not perform
1181  * idling depending on which choice boosts the throughput more. The
1182  * exact choice depends on the device and request pattern at
1183  * hand.
1184  *
1185  * Unfortunately, false positives may occur while an interactive task
1186  * is starting (e.g., an application is being started). The
1187  * consequence is that the queues associated with the task do not
1188  * enjoy weight raising as expected. Fortunately these false positives
1189  * are very rare. They typically occur if some service happens to
1190  * start doing I/O exactly when the interactive task starts.
1191  *
1192  * Turning back to the next function, it is invoked only if there are
1193  * no active queues (apart from active queues that would belong to the
1194  * same, possible burst bfqq would belong to), and it implements all
1195  * the steps needed to detect the occurrence of a large burst and to
1196  * properly mark all the queues belonging to it (so that they can then
1197  * be treated in a different way). This goal is achieved by
1198  * maintaining a "burst list" that holds, temporarily, the queues that
1199  * belong to the burst in progress. The list is then used to mark
1200  * these queues as belonging to a large burst if the burst does become
1201  * large. The main steps are the following.
1202  *
1203  * . when the very first queue is created, the queue is inserted into the
1204  *   list (as it could be the first queue in a possible burst)
1205  *
1206  * . if the current burst has not yet become large, and a queue Q that does
1207  *   not yet belong to the burst is activated shortly after the last time
1208  *   at which a new queue entered the burst list, then the function appends
1209  *   Q to the burst list
1210  *
1211  * . if, as a consequence of the previous step, the burst size reaches
1212  *   the large-burst threshold, then
1213  *
1214  *     . all the queues in the burst list are marked as belonging to a
1215  *       large burst
1216  *
1217  *     . the burst list is deleted; in fact, the burst list already served
1218  *       its purpose (keeping temporarily track of the queues in a burst,
1219  *       so as to be able to mark them as belonging to a large burst in the
1220  *       previous sub-step), and now is not needed any more
1221  *
1222  *     . the device enters a large-burst mode
1223  *
1224  * . if a queue Q that does not belong to the burst is created while
1225  *   the device is in large-burst mode and shortly after the last time
1226  *   at which a queue either entered the burst list or was marked as
1227  *   belonging to the current large burst, then Q is immediately marked
1228  *   as belonging to a large burst.
1229  *
1230  * . if a queue Q that does not belong to the burst is created a while
1231  *   later, i.e., not shortly after, than the last time at which a queue
1232  *   either entered the burst list or was marked as belonging to the
1233  *   current large burst, then the current burst is deemed as finished and:
1234  *
1235  *        . the large-burst mode is reset if set
1236  *
1237  *        . the burst list is emptied
1238  *
1239  *        . Q is inserted in the burst list, as Q may be the first queue
1240  *          in a possible new burst (then the burst list contains just Q
1241  *          after this step).
1242  */
1243 static void bfq_handle_burst(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1244 {
1245         /*
1246          * If bfqq is already in the burst list or is part of a large
1247          * burst, or finally has just been split, then there is
1248          * nothing else to do.
1249          */
1250         if (!hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node) ||
1251             bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) ||
1252             time_is_after_eq_jiffies(bfqq->split_time +
1253                                      msecs_to_jiffies(10)))
1254                 return;
1255
1256         /*
1257          * If bfqq's creation happens late enough, or bfqq belongs to
1258          * a different group than the burst group, then the current
1259          * burst is finished, and related data structures must be
1260          * reset.
1261          *
1262          * In this respect, consider the special case where bfqq is
1263          * the very first queue created after BFQ is selected for this
1264          * device. In this case, last_ins_in_burst and
1265          * burst_parent_entity are not yet significant when we get
1266          * here. But it is easy to verify that, whether or not the
1267          * following condition is true, bfqq will end up being
1268          * inserted into the burst list. In particular the list will
1269          * happen to contain only bfqq. And this is exactly what has
1270          * to happen, as bfqq may be the first queue of the first
1271          * burst.
1272          */
1273         if (time_is_before_jiffies(bfqd->last_ins_in_burst +
1274             bfqd->bfq_burst_interval) ||
1275             bfqq->entity.parent != bfqd->burst_parent_entity) {
1276                 bfqd->large_burst = false;
1277                 bfq_reset_burst_list(bfqd, bfqq);
1278                 goto end;
1279         }
1280
1281         /*
1282          * If we get here, then bfqq is being activated shortly after the
1283          * last queue. So, if the current burst is also large, we can mark
1284          * bfqq as belonging to this large burst immediately.
1285          */
1286         if (bfqd->large_burst) {
1287                 bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1288                 goto end;
1289         }
1290
1291         /*
1292          * If we get here, then a large-burst state has not yet been
1293          * reached, but bfqq is being activated shortly after the last
1294          * queue. Then we add bfqq to the burst.
1295          */
1296         bfq_add_to_burst(bfqd, bfqq);
1297 end:
1298         /*
1299          * At this point, bfqq either has been added to the current
1300          * burst or has caused the current burst to terminate and a
1301          * possible new burst to start. In particular, in the second
1302          * case, bfqq has become the first queue in the possible new
1303          * burst.  In both cases last_ins_in_burst needs to be moved
1304          * forward.
1305          */
1306         bfqd->last_ins_in_burst = jiffies;
1307 }
1308
1309 static int bfq_bfqq_budget_left(struct bfq_queue *bfqq)
1310 {
1311         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1312
1313         return entity->budget - entity->service;
1314 }
1315
1316 /*
1317  * If enough samples have been computed, return the current max budget
1318  * stored in bfqd, which is dynamically updated according to the
1319  * estimated disk peak rate; otherwise return the default max budget
1320  */
1321 static int bfq_max_budget(struct bfq_data *bfqd)
1322 {
1323         if (bfqd->budgets_assigned < bfq_stats_min_budgets)
1324                 return bfq_default_max_budget;
1325         else
1326                 return bfqd->bfq_max_budget;
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Return min budget, which is a fraction of the current or default
1331  * max budget (trying with 1/32)
1332  */
1333 static int bfq_min_budget(struct bfq_data *bfqd)
1334 {
1335         if (bfqd->budgets_assigned < bfq_stats_min_budgets)
1336                 return bfq_default_max_budget / 32;
1337         else
1338                 return bfqd->bfq_max_budget / 32;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * The next function, invoked after the input queue bfqq switches from
1343  * idle to busy, updates the budget of bfqq. The function also tells
1344  * whether the in-service queue should be expired, by returning
1345  * true. The purpose of expiring the in-service queue is to give bfqq
1346  * the chance to possibly preempt the in-service queue, and the reason
1347  * for preempting the in-service queue is to achieve one of the two
1348  * goals below.
1349  *
1350  * 1. Guarantee to bfqq its reserved bandwidth even if bfqq has
1351  * expired because it has remained idle. In particular, bfqq may have
1352  * expired for one of the following two reasons:
1353  *
1354  * - BFQQE_NO_MORE_REQUESTS bfqq did not enjoy any device idling
1355  *   and did not make it to issue a new request before its last
1356  *   request was served;
1357  *
1358  * - BFQQE_TOO_IDLE bfqq did enjoy device idling, but did not issue
1359  *   a new request before the expiration of the idling-time.
1360  *
1361  * Even if bfqq has expired for one of the above reasons, the process
1362  * associated with the queue may be however issuing requests greedily,
1363  * and thus be sensitive to the bandwidth it receives (bfqq may have
1364  * remained idle for other reasons: CPU high load, bfqq not enjoying
1365  * idling, I/O throttling somewhere in the path from the process to
1366  * the I/O scheduler, ...). But if, after every expiration for one of
1367  * the above two reasons, bfqq has to wait for the service of at least
1368  * one full budget of another queue before being served again, then
1369  * bfqq is likely to get a much lower bandwidth or resource time than
1370  * its reserved ones. To address this issue, two countermeasures need
1371  * to be taken.
1372  *
1373  * First, the budget and the timestamps of bfqq need to be updated in
1374  * a special way on bfqq reactivation: they need to be updated as if
1375  * bfqq did not remain idle and did not expire. In fact, if they are
1376  * computed as if bfqq expired and remained idle until reactivation,
1377  * then the process associated with bfqq is treated as if, instead of
1378  * being greedy, it stopped issuing requests when bfqq remained idle,
1379  * and restarts issuing requests only on this reactivation. In other
1380  * words, the scheduler does not help the process recover the "service
1381  * hole" between bfqq expiration and reactivation. As a consequence,
1382  * the process receives a lower bandwidth than its reserved one. In
1383  * contrast, to recover this hole, the budget must be updated as if
1384  * bfqq was not expired at all before this reactivation, i.e., it must
1385  * be set to the value of the remaining budget when bfqq was
1386  * expired. Along the same line, timestamps need to be assigned the
1387  * value they had the last time bfqq was selected for service, i.e.,
1388  * before last expiration. Thus timestamps need to be back-shifted
1389  * with respect to their normal computation (see [1] for more details
1390  * on this tricky aspect).
1391  *
1392  * Secondly, to allow the process to recover the hole, the in-service
1393  * queue must be expired too, to give bfqq the chance to preempt it
1394  * immediately. In fact, if bfqq has to wait for a full budget of the
1395  * in-service queue to be completed, then it may become impossible to
1396  * let the process recover the hole, even if the back-shifted
1397  * timestamps of bfqq are lower than those of the in-service queue. If
1398  * this happens for most or all of the holes, then the process may not
1399  * receive its reserved bandwidth. In this respect, it is worth noting
1400  * that, being the service of outstanding requests unpreemptible, a
1401  * little fraction of the holes may however be unrecoverable, thereby
1402  * causing a little loss of bandwidth.
1403  *
1404  * The last important point is detecting whether bfqq does need this
1405  * bandwidth recovery. In this respect, the next function deems the
1406  * process associated with bfqq greedy, and thus allows it to recover
1407  * the hole, if: 1) the process is waiting for the arrival of a new
1408  * request (which implies that bfqq expired for one of the above two
1409  * reasons), and 2) such a request has arrived soon. The first
1410  * condition is controlled through the flag non_blocking_wait_rq,
1411  * while the second through the flag arrived_in_time. If both
1412  * conditions hold, then the function computes the budget in the
1413  * above-described special way, and signals that the in-service queue
1414  * should be expired. Timestamp back-shifting is done later in
1415  * __bfq_activate_entity.
1416  *
1417  * 2. Reduce latency. Even if timestamps are not backshifted to let
1418  * the process associated with bfqq recover a service hole, bfqq may
1419  * however happen to have, after being (re)activated, a lower finish
1420  * timestamp than the in-service queue.  That is, the next budget of
1421  * bfqq may have to be completed before the one of the in-service
1422  * queue. If this is the case, then preempting the in-service queue
1423  * allows this goal to be achieved, apart from the unpreemptible,
1424  * outstanding requests mentioned above.
1425  *
1426  * Unfortunately, regardless of which of the above two goals one wants
1427  * to achieve, service trees need first to be updated to know whether
1428  * the in-service queue must be preempted. To have service trees
1429  * correctly updated, the in-service queue must be expired and
1430  * rescheduled, and bfqq must be scheduled too. This is one of the
1431  * most costly operations (in future versions, the scheduling
1432  * mechanism may be re-designed in such a way to make it possible to
1433  * know whether preemption is needed without needing to update service
1434  * trees). In addition, queue preemptions almost always cause random
1435  * I/O, which may in turn cause loss of throughput. Finally, there may
1436  * even be no in-service queue when the next function is invoked (so,
1437  * no queue to compare timestamps with). Because of these facts, the
1438  * next function adopts the following simple scheme to avoid costly
1439  * operations, too frequent preemptions and too many dependencies on
1440  * the state of the scheduler: it requests the expiration of the
1441  * in-service queue (unconditionally) only for queues that need to
1442  * recover a hole. Then it delegates to other parts of the code the
1443  * responsibility of handling the above case 2.
1444  */
1445 static bool bfq_bfqq_update_budg_for_activation(struct bfq_data *bfqd,
1446                                                 struct bfq_queue *bfqq,
1447                                                 bool arrived_in_time)
1448 {
1449         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1450
1451         /*
1452          * In the next compound condition, we check also whether there
1453          * is some budget left, because otherwise there is no point in
1454          * trying to go on serving bfqq with this same budget: bfqq
1455          * would be expired immediately after being selected for
1456          * service. This would only cause useless overhead.
1457          */
1458         if (bfq_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq) && arrived_in_time &&
1459             bfq_bfqq_budget_left(bfqq) > 0) {
1460                 /*
1461                  * We do not clear the flag non_blocking_wait_rq here, as
1462                  * the latter is used in bfq_activate_bfqq to signal
1463                  * that timestamps need to be back-shifted (and is
1464                  * cleared right after).
1465                  */
1466
1467                 /*
1468                  * In next assignment we rely on that either
1469                  * entity->service or entity->budget are not updated
1470                  * on expiration if bfqq is empty (see
1471                  * __bfq_bfqq_recalc_budget). Thus both quantities
1472                  * remain unchanged after such an expiration, and the
1473                  * following statement therefore assigns to
1474                  * entity->budget the remaining budget on such an
1475                  * expiration.
1476                  */
1477                 entity->budget = min_t(unsigned long,
1478                                        bfq_bfqq_budget_left(bfqq),
1479                                        bfqq->max_budget);
1480
1481                 /*
1482                  * At this point, we have used entity->service to get
1483                  * the budget left (needed for updating
1484                  * entity->budget). Thus we finally can, and have to,
1485                  * reset entity->service. The latter must be reset
1486                  * because bfqq would otherwise be charged again for
1487                  * the service it has received during its previous
1488                  * service slot(s).
1489                  */
1490                 entity->service = 0;
1491
1492                 return true;
1493         }
1494
1495         /*
1496          * We can finally complete expiration, by setting service to 0.
1497          */
1498         entity->service = 0;
1499         entity->budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
1500                                bfq_serv_to_charge(bfqq->next_rq, bfqq));
1501         bfq_clear_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
1502         return false;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Return the farthest past time instant according to jiffies
1507  * macros.
1508  */
1509 static unsigned long bfq_smallest_from_now(void)
1510 {
1511         return jiffies - MAX_JIFFY_OFFSET;
1512 }
1513
1514 static void bfq_update_bfqq_wr_on_rq_arrival(struct bfq_data *bfqd,
1515                                              struct bfq_queue *bfqq,
1516                                              unsigned int old_wr_coeff,
1517                                              bool wr_or_deserves_wr,
1518                                              bool interactive,
1519                                              bool in_burst,
1520                                              bool soft_rt)
1521 {
1522         if (old_wr_coeff == 1 && wr_or_deserves_wr) {
1523                 /* start a weight-raising period */
1524                 if (interactive) {
1525                         bfqq->service_from_wr = 0;
1526                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1527                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1528                 } else {
1529                         /*
1530                          * No interactive weight raising in progress
1531                          * here: assign minus infinity to
1532                          * wr_start_at_switch_to_srt, to make sure
1533                          * that, at the end of the soft-real-time
1534                          * weight raising periods that is starting
1535                          * now, no interactive weight-raising period
1536                          * may be wrongly considered as still in
1537                          * progress (and thus actually started by
1538                          * mistake).
1539                          */
1540                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
1541                                 bfq_smallest_from_now();
1542                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff *
1543                                 BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR;
1544                         bfqq->wr_cur_max_time =
1545                                 bfqd->bfq_wr_rt_max_time;
1546                 }
1547
1548                 /*
1549                  * If needed, further reduce budget to make sure it is
1550                  * close to bfqq's backlog, so as to reduce the
1551                  * scheduling-error component due to a too large
1552                  * budget. Do not care about throughput consequences,
1553                  * but only about latency. Finally, do not assign a
1554                  * too small budget either, to avoid increasing
1555                  * latency by causing too frequent expirations.
1556                  */
1557                 bfqq->entity.budget = min_t(unsigned long,
1558                                             bfqq->entity.budget,
1559                                             2 * bfq_min_budget(bfqd));
1560         } else if (old_wr_coeff > 1) {
1561                 if (interactive) { /* update wr coeff and duration */
1562                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1563                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1564                 } else if (in_burst)
1565                         bfqq->wr_coeff = 1;
1566                 else if (soft_rt) {
1567                         /*
1568                          * The application is now or still meeting the
1569                          * requirements for being deemed soft rt.  We
1570                          * can then correctly and safely (re)charge
1571                          * the weight-raising duration for the
1572                          * application with the weight-raising
1573                          * duration for soft rt applications.
1574                          *
1575                          * In particular, doing this recharge now, i.e.,
1576                          * before the weight-raising period for the
1577                          * application finishes, reduces the probability
1578                          * of the following negative scenario:
1579                          * 1) the weight of a soft rt application is
1580                          *    raised at startup (as for any newly
1581                          *    created application),
1582                          * 2) since the application is not interactive,
1583                          *    at a certain time weight-raising is
1584                          *    stopped for the application,
1585                          * 3) at that time the application happens to
1586                          *    still have pending requests, and hence
1587                          *    is destined to not have a chance to be
1588                          *    deemed soft rt before these requests are
1589                          *    completed (see the comments to the
1590                          *    function bfq_bfqq_softrt_next_start()
1591                          *    for details on soft rt detection),
1592                          * 4) these pending requests experience a high
1593                          *    latency because the application is not
1594                          *    weight-raised while they are pending.
1595                          */
1596                         if (bfqq->wr_cur_max_time !=
1597                                 bfqd->bfq_wr_rt_max_time) {
1598                                 bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
1599                                         bfqq->last_wr_start_finish;
1600
1601                                 bfqq->wr_cur_max_time =
1602                                         bfqd->bfq_wr_rt_max_time;
1603                                 bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff *
1604                                         BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR;
1605                         }
1606                         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
1607                 }
1608         }
1609 }
1610
1611 static bool bfq_bfqq_idle_for_long_time(struct bfq_data *bfqd,
1612                                         struct bfq_queue *bfqq)
1613 {
1614         return bfqq->dispatched == 0 &&
1615                 time_is_before_jiffies(
1616                         bfqq->budget_timeout +
1617                         bfqd->bfq_wr_min_idle_time);
1618 }
1619
1620
1621 /*
1622  * Return true if bfqq is in a higher priority class, or has a higher
1623  * weight than the in-service queue.
1624  */
1625 static bool bfq_bfqq_higher_class_or_weight(struct bfq_queue *bfqq,
1626                                             struct bfq_queue *in_serv_bfqq)
1627 {
1628         int bfqq_weight, in_serv_weight;
1629
1630         if (bfqq->ioprio_class < in_serv_bfqq->ioprio_class)
1631                 return true;
1632
1633         if (in_serv_bfqq->entity.parent == bfqq->entity.parent) {
1634                 bfqq_weight = bfqq->entity.weight;
1635                 in_serv_weight = in_serv_bfqq->entity.weight;
1636         } else {
1637                 if (bfqq->entity.parent)
1638                         bfqq_weight = bfqq->entity.parent->weight;
1639                 else
1640                         bfqq_weight = bfqq->entity.weight;
1641                 if (in_serv_bfqq->entity.parent)
1642                         in_serv_weight = in_serv_bfqq->entity.parent->weight;
1643                 else
1644                         in_serv_weight = in_serv_bfqq->entity.weight;
1645         }
1646
1647         return bfqq_weight > in_serv_weight;
1648 }
1649
1650 static void bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch(struct bfq_data *bfqd,
1651                                              struct bfq_queue *bfqq,
1652                                              int old_wr_coeff,
1653                                              struct request *rq,
1654                                              bool *interactive)
1655 {
1656         bool soft_rt, in_burst, wr_or_deserves_wr,
1657                 bfqq_wants_to_preempt,
1658                 idle_for_long_time = bfq_bfqq_idle_for_long_time(bfqd, bfqq),
1659                 /*
1660                  * See the comments on
1661                  * bfq_bfqq_update_budg_for_activation for
1662                  * details on the usage of the next variable.
1663                  */
1664                 arrived_in_time =  ktime_get_ns() <=
1665                         bfqq->ttime.last_end_request +
1666                         bfqd->bfq_slice_idle * 3;
1667
1668
1669         /*
1670          * bfqq deserves to be weight-raised if:
1671          * - it is sync,
1672          * - it does not belong to a large burst,
1673          * - it has been idle for enough time or is soft real-time,
1674          * - is linked to a bfq_io_cq (it is not shared in any sense).
1675          */
1676         in_burst = bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1677         soft_rt = bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate > 0 &&
1678                 !BFQQ_TOTALLY_SEEKY(bfqq) &&
1679                 !in_burst &&
1680                 time_is_before_jiffies(bfqq->soft_rt_next_start) &&
1681                 bfqq->dispatched == 0;
1682         *interactive = !in_burst && idle_for_long_time;
1683         wr_or_deserves_wr = bfqd->low_latency &&
1684                 (bfqq->wr_coeff > 1 ||
1685                  (bfq_bfqq_sync(bfqq) &&
1686                   bfqq->bic && (*interactive || soft_rt)));
1687
1688         /*
1689          * Using the last flag, update budget and check whether bfqq
1690          * may want to preempt the in-service queue.
1691          */
1692         bfqq_wants_to_preempt =
1693                 bfq_bfqq_update_budg_for_activation(bfqd, bfqq,
1694                                                     arrived_in_time);
1695
1696         /*
1697          * If bfqq happened to be activated in a burst, but has been
1698          * idle for much more than an interactive queue, then we
1699          * assume that, in the overall I/O initiated in the burst, the
1700          * I/O associated with bfqq is finished. So bfqq does not need
1701          * to be treated as a queue belonging to a burst
1702          * anymore. Accordingly, we reset bfqq's in_large_burst flag
1703          * if set, and remove bfqq from the burst list if it's
1704          * there. We do not decrement burst_size, because the fact
1705          * that bfqq does not need to belong to the burst list any
1706          * more does not invalidate the fact that bfqq was created in
1707          * a burst.
1708          */
1709         if (likely(!bfq_bfqq_just_created(bfqq)) &&
1710             idle_for_long_time &&
1711             time_is_before_jiffies(
1712                     bfqq->budget_timeout +
1713                     msecs_to_jiffies(10000))) {
1714                 hlist_del_init(&bfqq->burst_list_node);
1715                 bfq_clear_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1716         }
1717
1718         bfq_clear_bfqq_just_created(bfqq);
1719
1720
1721         if (!bfq_bfqq_IO_bound(bfqq)) {
1722                 if (arrived_in_time) {
1723                         bfqq->requests_within_timer++;
1724                         if (bfqq->requests_within_timer >=
1725                             bfqd->bfq_requests_within_timer)
1726                                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
1727                 } else
1728                         bfqq->requests_within_timer = 0;
1729         }
1730
1731         if (bfqd->low_latency) {
1732                 if (unlikely(time_is_after_jiffies(bfqq->split_time)))
1733                         /* wraparound */
1734                         bfqq->split_time =
1735                                 jiffies - bfqd->bfq_wr_min_idle_time - 1;
1736
1737                 if (time_is_before_jiffies(bfqq->split_time +
1738                                            bfqd->bfq_wr_min_idle_time)) {
1739                         bfq_update_bfqq_wr_on_rq_arrival(bfqd, bfqq,
1740                                                          old_wr_coeff,
1741                                                          wr_or_deserves_wr,
1742                                                          *interactive,
1743                                                          in_burst,
1744                                                          soft_rt);
1745
1746                         if (old_wr_coeff != bfqq->wr_coeff)
1747                                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
1748                 }
1749         }
1750
1751         bfqq->last_idle_bklogged = jiffies;
1752         bfqq->service_from_backlogged = 0;
1753         bfq_clear_bfqq_softrt_update(bfqq);
1754
1755         bfq_add_bfqq_busy(bfqd, bfqq);
1756
1757         /*
1758          * Expire in-service queue only if preemption may be needed
1759          * for guarantees. In particular, we care only about two
1760          * cases. The first is that bfqq has to recover a service
1761          * hole, as explained in the comments on
1762          * bfq_bfqq_update_budg_for_activation(), i.e., that
1763          * bfqq_wants_to_preempt is true. However, if bfqq does not
1764          * carry time-critical I/O, then bfqq's bandwidth is less
1765          * important than that of queues that carry time-critical I/O.
1766          * So, as a further constraint, we consider this case only if
1767          * bfqq is at least as weight-raised, i.e., at least as time
1768          * critical, as the in-service queue.
1769          *
1770          * The second case is that bfqq is in a higher priority class,
1771          * or has a higher weight than the in-service queue. If this
1772          * condition does not hold, we don't care because, even if
1773          * bfqq does not start to be served immediately, the resulting
1774          * delay for bfqq's I/O is however lower or much lower than
1775          * the ideal completion time to be guaranteed to bfqq's I/O.
1776          *
1777          * In both cases, preemption is needed only if, according to
1778          * the timestamps of both bfqq and of the in-service queue,
1779          * bfqq actually is the next queue to serve. So, to reduce
1780          * useless preemptions, the return value of
1781          * next_queue_may_preempt() is considered in the next compound
1782          * condition too. Yet next_queue_may_preempt() just checks a
1783          * simple, necessary condition for bfqq to be the next queue
1784          * to serve. In fact, to evaluate a sufficient condition, the
1785          * timestamps of the in-service queue would need to be
1786          * updated, and this operation is quite costly (see the
1787          * comments on bfq_bfqq_update_budg_for_activation()).
1788          */
1789         if (bfqd->in_service_queue &&
1790             ((bfqq_wants_to_preempt &&
1791               bfqq->wr_coeff >= bfqd->in_service_queue->wr_coeff) ||
1792              bfq_bfqq_higher_class_or_weight(bfqq, bfqd->in_service_queue)) &&
1793             next_queue_may_preempt(bfqd))
1794                 bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqd->in_service_queue,
1795                                 false, BFQQE_PREEMPTED);
1796 }
1797
1798 static void bfq_reset_inject_limit(struct bfq_data *bfqd,
1799                                    struct bfq_queue *bfqq)
1800 {
1801         /* invalidate baseline total service time */
1802         bfqq->last_serv_time_ns = 0;
1803
1804         /*
1805          * Reset pointer in case we are waiting for
1806          * some request completion.
1807          */
1808         bfqd->waited_rq = NULL;
1809
1810         /*
1811          * If bfqq has a short think time, then start by setting the
1812          * inject limit to 0 prudentially, because the service time of
1813          * an injected I/O request may be higher than the think time
1814          * of bfqq, and therefore, if one request was injected when
1815          * bfqq remains empty, this injected request might delay the
1816          * service of the next I/O request for bfqq significantly. In
1817          * case bfqq can actually tolerate some injection, then the
1818          * adaptive update will however raise the limit soon. This
1819          * lucky circumstance holds exactly because bfqq has a short
1820          * think time, and thus, after remaining empty, is likely to
1821          * get new I/O enqueued---and then completed---before being
1822          * expired. This is the very pattern that gives the
1823          * limit-update algorithm the chance to measure the effect of
1824          * injection on request service times, and then to update the
1825          * limit accordingly.
1826          *
1827          * However, in the following special case, the inject limit is
1828          * left to 1 even if the think time is short: bfqq's I/O is
1829          * synchronized with that of some other queue, i.e., bfqq may
1830          * receive new I/O only after the I/O of the other queue is
1831          * completed. Keeping the inject limit to 1 allows the
1832          * blocking I/O to be served while bfqq is in service. And
1833          * this is very convenient both for bfqq and for overall
1834          * throughput, as explained in detail in the comments in
1835          * bfq_update_has_short_ttime().
1836          *
1837          * On the opposite end, if bfqq has a long think time, then
1838          * start directly by 1, because:
1839          * a) on the bright side, keeping at most one request in
1840          * service in the drive is unlikely to cause any harm to the
1841          * latency of bfqq's requests, as the service time of a single
1842          * request is likely to be lower than the think time of bfqq;
1843          * b) on the downside, after becoming empty, bfqq is likely to
1844          * expire before getting its next request. With this request
1845          * arrival pattern, it is very hard to sample total service
1846          * times and update the inject limit accordingly (see comments
1847          * on bfq_update_inject_limit()). So the limit is likely to be
1848          * never, or at least seldom, updated.  As a consequence, by
1849          * setting the limit to 1, we avoid that no injection ever
1850          * occurs with bfqq. On the downside, this proactive step
1851          * further reduces chances to actually compute the baseline
1852          * total service time. Thus it reduces chances to execute the
1853          * limit-update algorithm and possibly raise the limit to more
1854          * than 1.
1855          */
1856         if (bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq))
1857                 bfqq->inject_limit = 0;
1858         else
1859                 bfqq->inject_limit = 1;
1860
1861         bfqq->decrease_time_jif = jiffies;
1862 }
1863
1864 static void bfq_add_request(struct request *rq)
1865 {
1866         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
1867         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
1868         struct request *next_rq, *prev;
1869         unsigned int old_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
1870         bool interactive = false;
1871
1872         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "add_request %d", rq_is_sync(rq));
1873         bfqq->queued[rq_is_sync(rq)]++;
1874         bfqd->queued++;
1875
1876         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) && bfq_bfqq_sync(bfqq)) {
1877                 /*
1878                  * Detect whether bfqq's I/O seems synchronized with
1879                  * that of some other queue, i.e., whether bfqq, after
1880                  * remaining empty, happens to receive new I/O only
1881                  * right after some I/O request of the other queue has
1882                  * been completed. We call waker queue the other
1883                  * queue, and we assume, for simplicity, that bfqq may
1884                  * have at most one waker queue.
1885                  *
1886                  * A remarkable throughput boost can be reached by
1887                  * unconditionally injecting the I/O of the waker
1888                  * queue, every time a new bfq_dispatch_request
1889                  * happens to be invoked while I/O is being plugged
1890                  * for bfqq.  In addition to boosting throughput, this
1891                  * unblocks bfqq's I/O, thereby improving bandwidth
1892                  * and latency for bfqq. Note that these same results
1893                  * may be achieved with the general injection
1894                  * mechanism, but less effectively. For details on
1895                  * this aspect, see the comments on the choice of the
1896                  * queue for injection in bfq_select_queue().
1897                  *
1898                  * Turning back to the detection of a waker queue, a
1899                  * queue Q is deemed as a waker queue for bfqq if, for
1900                  * two consecutive times, bfqq happens to become non
1901                  * empty right after a request of Q has been
1902                  * completed. In particular, on the first time, Q is
1903                  * tentatively set as a candidate waker queue, while
1904                  * on the second time, the flag
1905                  * bfq_bfqq_has_waker(bfqq) is set to confirm that Q
1906                  * is a waker queue for bfqq. These detection steps
1907                  * are performed only if bfqq has a long think time,
1908                  * so as to make it more likely that bfqq's I/O is
1909                  * actually being blocked by a synchronization. This
1910                  * last filter, plus the above two-times requirement,
1911                  * make false positives less likely.
1912                  *
1913                  * NOTE
1914                  *
1915                  * The sooner a waker queue is detected, the sooner
1916                  * throughput can be boosted by injecting I/O from the
1917                  * waker queue. Fortunately, detection is likely to be
1918                  * actually fast, for the following reasons. While
1919                  * blocked by synchronization, bfqq has a long think
1920                  * time. This implies that bfqq's inject limit is at
1921                  * least equal to 1 (see the comments in
1922                  * bfq_update_inject_limit()). So, thanks to
1923                  * injection, the waker queue is likely to be served
1924                  * during the very first I/O-plugging time interval
1925                  * for bfqq. This triggers the first step of the
1926                  * detection mechanism. Thanks again to injection, the
1927                  * candidate waker queue is then likely to be
1928                  * confirmed no later than during the next
1929                  * I/O-plugging interval for bfqq.
1930                  */
1931                 if (bfqd->last_completed_rq_bfqq &&
1932                     !bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq) &&
1933                     ktime_get_ns() - bfqd->last_completion <
1934                     200 * NSEC_PER_USEC) {
1935                         if (bfqd->last_completed_rq_bfqq != bfqq &&
1936                             bfqd->last_completed_rq_bfqq !=
1937                             bfqq->waker_bfqq) {
1938                                 /*
1939                                  * First synchronization detected with
1940                                  * a candidate waker queue, or with a
1941                                  * different candidate waker queue
1942                                  * from the current one.
1943                                  */
1944                                 bfqq->waker_bfqq = bfqd->last_completed_rq_bfqq;
1945
1946                                 /*
1947                                  * If the waker queue disappears, then
1948                                  * bfqq->waker_bfqq must be reset. To
1949                                  * this goal, we maintain in each
1950                                  * waker queue a list, woken_list, of
1951                                  * all the queues that reference the
1952                                  * waker queue through their
1953                                  * waker_bfqq pointer. When the waker
1954                                  * queue exits, the waker_bfqq pointer
1955                                  * of all the queues in the woken_list
1956                                  * is reset.
1957                                  *
1958                                  * In addition, if bfqq is already in
1959                                  * the woken_list of a waker queue,
1960                                  * then, before being inserted into
1961                                  * the woken_list of a new waker
1962                                  * queue, bfqq must be removed from
1963                                  * the woken_list of the old waker
1964                                  * queue.
1965                                  */
1966                                 if (!hlist_unhashed(&bfqq->woken_list_node))
1967                                         hlist_del_init(&bfqq->woken_list_node);
1968                                 hlist_add_head(&bfqq->woken_list_node,
1969                                     &bfqd->last_completed_rq_bfqq->woken_list);
1970
1971                                 bfq_clear_bfqq_has_waker(bfqq);
1972                         } else if (bfqd->last_completed_rq_bfqq ==
1973                                    bfqq->waker_bfqq &&
1974                                    !bfq_bfqq_has_waker(bfqq)) {
1975                                 /*
1976                                  * synchronization with waker_bfqq
1977                                  * seen for the second time
1978                                  */
1979                                 bfq_mark_bfqq_has_waker(bfqq);
1980                         }
1981                 }
1982
1983                 /*
1984                  * Periodically reset inject limit, to make sure that
1985                  * the latter eventually drops in case workload
1986                  * changes, see step (3) in the comments on
1987                  * bfq_update_inject_limit().
1988                  */
1989                 if (time_is_before_eq_jiffies(bfqq->decrease_time_jif +
1990                                              msecs_to_jiffies(1000)))
1991                         bfq_reset_inject_limit(bfqd, bfqq);
1992
1993                 /*
1994                  * The following conditions must hold to setup a new
1995                  * sampling of total service time, and then a new
1996                  * update of the inject limit:
1997                  * - bfqq is in service, because the total service
1998                  *   time is evaluated only for the I/O requests of
1999                  *   the queues in service;
2000                  * - this is the right occasion to compute or to
2001                  *   lower the baseline total service time, because
2002                  *   there are actually no requests in the drive,
2003                  *   or
2004                  *   the baseline total service time is available, and
2005                  *   this is the right occasion to compute the other
2006                  *   quantity needed to update the inject limit, i.e.,
2007                  *   the total service time caused by the amount of
2008                  *   injection allowed by the current value of the
2009                  *   limit. It is the right occasion because injection
2010                  *   has actually been performed during the service
2011                  *   hole, and there are still in-flight requests,
2012                  *   which are very likely to be exactly the injected
2013                  *   requests, or part of them;
2014                  * - the minimum interval for sampling the total
2015                  *   service time and updating the inject limit has
2016                  *   elapsed.
2017                  */
2018                 if (bfqq == bfqd->in_service_queue &&
2019                     (bfqd->rq_in_driver == 0 ||
2020                      (bfqq->last_serv_time_ns > 0 &&
2021                       bfqd->rqs_injected && bfqd->rq_in_driver > 0)) &&
2022                     time_is_before_eq_jiffies(bfqq->decrease_time_jif +
2023                                               msecs_to_jiffies(10))) {
2024                         bfqd->last_empty_occupied_ns = ktime_get_ns();
2025                         /*
2026                          * Start the state machine for measuring the
2027                          * total service time of rq: setting
2028                          * wait_dispatch will cause bfqd->waited_rq to
2029                          * be set when rq will be dispatched.
2030                          */
2031                         bfqd->wait_dispatch = true;
2032                         /*
2033                          * If there is no I/O in service in the drive,
2034                          * then possible injection occurred before the
2035                          * arrival of rq will not affect the total
2036                          * service time of rq. So the injection limit
2037                          * must not be updated as a function of such
2038                          * total service time, unless new injection
2039                          * occurs before rq is completed. To have the
2040                          * injection limit updated only in the latter
2041                          * case, reset rqs_injected here (rqs_injected
2042                          * will be set in case injection is performed
2043                          * on bfqq before rq is completed).
2044                          */
2045                         if (bfqd->rq_in_driver == 0)
2046                                 bfqd->rqs_injected = false;
2047                 }
2048         }
2049
2050         elv_rb_add(&bfqq->sort_list, rq);
2051
2052         /*
2053          * Check if this request is a better next-serve candidate.
2054          */
2055         prev = bfqq->next_rq;
2056         next_rq = bfq_choose_req(bfqd, bfqq->next_rq, rq, bfqd->last_position);
2057         bfqq->next_rq = next_rq;
2058
2059         /*
2060          * Adjust priority tree position, if next_rq changes.
2061          * See comments on bfq_pos_tree_add_move() for the unlikely().
2062          */
2063         if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing && prev != bfqq->next_rq))
2064                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2065
2066         if (!bfq_bfqq_busy(bfqq)) /* switching to busy ... */
2067                 bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch(bfqd, bfqq, old_wr_coeff,
2068                                                  rq, &interactive);
2069         else {
2070                 if (bfqd->low_latency && old_wr_coeff == 1 && !rq_is_sync(rq) &&
2071                     time_is_before_jiffies(
2072                                 bfqq->last_wr_start_finish +
2073                                 bfqd->bfq_wr_min_inter_arr_async)) {
2074                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
2075                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
2076
2077                         bfqd->wr_busy_queues++;
2078                         bfqq->entity.prio_changed = 1;
2079                 }
2080                 if (prev != bfqq->next_rq)
2081                         bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
2082         }
2083
2084         /*
2085          * Assign jiffies to last_wr_start_finish in the following
2086          * cases:
2087          *
2088          * . if bfqq is not going to be weight-raised, because, for
2089          *   non weight-raised queues, last_wr_start_finish stores the
2090          *   arrival time of the last request; as of now, this piece
2091          *   of information is used only for deciding whether to
2092          *   weight-raise async queues
2093          *
2094          * . if bfqq is not weight-raised, because, if bfqq is now
2095          *   switching to weight-raised, then last_wr_start_finish
2096          *   stores the time when weight-raising starts
2097          *
2098          * . if bfqq is interactive, because, regardless of whether
2099          *   bfqq is currently weight-raised, the weight-raising
2100          *   period must start or restart (this case is considered
2101          *   separately because it is not detected by the above
2102          *   conditions, if bfqq is already weight-raised)
2103          *
2104          * last_wr_start_finish has to be updated also if bfqq is soft
2105          * real-time, because the weight-raising period is constantly
2106          * restarted on idle-to-busy transitions for these queues, but
2107          * this is already done in bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch if
2108          * needed.
2109          */
2110         if (bfqd->low_latency &&
2111                 (old_wr_coeff == 1 || bfqq->wr_coeff == 1 || interactive))
2112                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2113 }
2114
2115 static struct request *bfq_find_rq_fmerge(struct bfq_data *bfqd,
2116                                           struct bio *bio,
2117                                           struct request_queue *q)
2118 {
2119         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->bio_bfqq;
2120
2121
2122         if (bfqq)
2123                 return elv_rb_find(&bfqq->sort_list, bio_end_sector(bio));
2124
2125         return NULL;
2126 }
2127
2128 static sector_t get_sdist(sector_t last_pos, struct request *rq)
2129 {
2130         if (last_pos)
2131                 return abs(blk_rq_pos(rq) - last_pos);
2132
2133         return 0;
2134 }
2135
2136 #if 0 /* Still not clear if we can do without next two functions */
2137 static void bfq_activate_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
2138 {
2139         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2140
2141         bfqd->rq_in_driver++;
2142 }
2143
2144 static void bfq_deactivate_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
2145 {
2146         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2147
2148         bfqd->rq_in_driver--;
2149 }
2150 #endif
2151
2152 static void bfq_remove_request(struct request_queue *q,
2153                                struct request *rq)
2154 {
2155         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
2156         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
2157         const int sync = rq_is_sync(rq);
2158
2159         if (bfqq->next_rq == rq) {
2160                 bfqq->next_rq = bfq_find_next_rq(bfqd, bfqq, rq);
2161                 bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
2162         }
2163
2164         if (rq->queuelist.prev != &rq->queuelist)
2165                 list_del_init(&rq->queuelist);
2166         bfqq->queued[sync]--;
2167         bfqd->queued--;
2168         elv_rb_del(&bfqq->sort_list, rq);
2169
2170         elv_rqhash_del(q, rq);
2171         if (q->last_merge == rq)
2172                 q->last_merge = NULL;
2173
2174         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
2175                 bfqq->next_rq = NULL;
2176
2177                 if (bfq_bfqq_busy(bfqq) && bfqq != bfqd->in_service_queue) {
2178                         bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, false);
2179                         /*
2180                          * bfqq emptied. In normal operation, when
2181                          * bfqq is empty, bfqq->entity.service and
2182                          * bfqq->entity.budget must contain,
2183                          * respectively, the service received and the
2184                          * budget used last time bfqq emptied. These
2185                          * facts do not hold in this case, as at least
2186                          * this last removal occurred while bfqq is
2187                          * not in service. To avoid inconsistencies,
2188                          * reset both bfqq->entity.service and
2189                          * bfqq->entity.budget, if bfqq has still a
2190                          * process that may issue I/O requests to it.
2191                          */
2192                         bfqq->entity.budget = bfqq->entity.service = 0;
2193                 }
2194
2195                 /*
2196                  * Remove queue from request-position tree as it is empty.
2197                  */
2198                 if (bfqq->pos_root) {
2199                         rb_erase(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
2200                         bfqq->pos_root = NULL;
2201                 }
2202         } else {
2203                 /* see comments on bfq_pos_tree_add_move() for the unlikely() */
2204                 if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing))
2205                         bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2206         }
2207
2208         if (rq->cmd_flags & REQ_META)
2209                 bfqq->meta_pending--;
2210
2211 }
2212
2213 static bool bfq_bio_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
2214                 unsigned int nr_segs)
2215 {
2216         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2217         struct request *free = NULL;
2218         /*
2219          * bfq_bic_lookup grabs the queue_lock: invoke it now and
2220          * store its return value for later use, to avoid nesting
2221          * queue_lock inside the bfqd->lock. We assume that the bic
2222          * returned by bfq_bic_lookup does not go away before
2223          * bfqd->lock is taken.
2224          */
2225         struct bfq_io_cq *bic = bfq_bic_lookup(bfqd, current->io_context, q);
2226         bool ret;
2227
2228         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
2229
2230         if (bic)
2231                 bfqd->bio_bfqq = bic_to_bfqq(bic, op_is_sync(bio->bi_opf));
2232         else
2233                 bfqd->bio_bfqq = NULL;
2234         bfqd->bio_bic = bic;
2235
2236         ret = blk_mq_sched_try_merge(q, bio, nr_segs, &free);
2237
2238         if (free)
2239                 blk_mq_free_request(free);
2240         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
2241
2242         return ret;
2243 }
2244
2245 static int bfq_request_merge(struct request_queue *q, struct request **req,
2246                              struct bio *bio)
2247 {
2248         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2249         struct request *__rq;
2250
2251         __rq = bfq_find_rq_fmerge(bfqd, bio, q);
2252         if (__rq && elv_bio_merge_ok(__rq, bio)) {
2253                 *req = __rq;
2254
2255                 if (blk_discard_mergable(__rq))
2256                         return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
2257                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
2258         }
2259
2260         return ELEVATOR_NO_MERGE;
2261 }
2262
2263 static struct bfq_queue *bfq_init_rq(struct request *rq);
2264
2265 static void bfq_request_merged(struct request_queue *q, struct request *req,
2266                                enum elv_merge type)
2267 {
2268         if (type == ELEVATOR_FRONT_MERGE &&
2269             rb_prev(&req->rb_node) &&
2270             blk_rq_pos(req) <
2271             blk_rq_pos(container_of(rb_prev(&req->rb_node),
2272                                     struct request, rb_node))) {
2273                 struct bfq_queue *bfqq = bfq_init_rq(req);
2274                 struct bfq_data *bfqd;
2275                 struct request *prev, *next_rq;
2276
2277                 if (!bfqq)
2278                         return;
2279
2280                 bfqd = bfqq->bfqd;
2281
2282                 /* Reposition request in its sort_list */
2283                 elv_rb_del(&bfqq->sort_list, req);
2284                 elv_rb_add(&bfqq->sort_list, req);
2285
2286                 /* Choose next request to be served for bfqq */
2287                 prev = bfqq->next_rq;
2288                 next_rq = bfq_choose_req(bfqd, bfqq->next_rq, req,
2289                                          bfqd->last_position);
2290                 bfqq->next_rq = next_rq;
2291                 /*
2292                  * If next_rq changes, update both the queue's budget to
2293                  * fit the new request and the queue's position in its
2294                  * rq_pos_tree.
2295                  */
2296                 if (prev != bfqq->next_rq) {
2297                         bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
2298                         /*
2299                          * See comments on bfq_pos_tree_add_move() for
2300                          * the unlikely().
2301                          */
2302                         if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing))
2303                                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2304                 }
2305         }
2306 }
2307
2308 /*
2309  * This function is called to notify the scheduler that the requests
2310  * rq and 'next' have been merged, with 'next' going away.  BFQ
2311  * exploits this hook to address the following issue: if 'next' has a
2312  * fifo_time lower that rq, then the fifo_time of rq must be set to
2313  * the value of 'next', to not forget the greater age of 'next'.
2314  *
2315  * NOTE: in this function we assume that rq is in a bfq_queue, basing
2316  * on that rq is picked from the hash table q->elevator->hash, which,
2317  * in its turn, is filled only with I/O requests present in
2318  * bfq_queues, while BFQ is in use for the request queue q. In fact,
2319  * the function that fills this hash table (elv_rqhash_add) is called
2320  * only by bfq_insert_request.
2321  */
2322 static void bfq_requests_merged(struct request_queue *q, struct request *rq,
2323                                 struct request *next)
2324 {
2325         struct bfq_queue *bfqq = bfq_init_rq(rq),
2326                 *next_bfqq = bfq_init_rq(next);
2327
2328         if (!bfqq)
2329                 return;
2330
2331         /*
2332          * If next and rq belong to the same bfq_queue and next is older
2333          * than rq, then reposition rq in the fifo (by substituting next
2334          * with rq). Otherwise, if next and rq belong to different
2335          * bfq_queues, never reposition rq: in fact, we would have to
2336          * reposition it with respect to next's position in its own fifo,
2337          * which would most certainly be too expensive with respect to
2338          * the benefits.
2339          */
2340         if (bfqq == next_bfqq &&
2341             !list_empty(&rq->queuelist) && !list_empty(&next->queuelist) &&
2342             next->fifo_time < rq->fifo_time) {
2343                 list_del_init(&rq->queuelist);
2344                 list_replace_init(&next->queuelist, &rq->queuelist);
2345                 rq->fifo_time = next->fifo_time;
2346         }
2347
2348         if (bfqq->next_rq == next)
2349                 bfqq->next_rq = rq;
2350
2351         bfqg_stats_update_io_merged(bfqq_group(bfqq), next->cmd_flags);
2352 }
2353
2354 /* Must be called with bfqq != NULL */
2355 static void bfq_bfqq_end_wr(struct bfq_queue *bfqq)
2356 {
2357         if (bfq_bfqq_busy(bfqq))
2358                 bfqq->bfqd->wr_busy_queues--;
2359         bfqq->wr_coeff = 1;
2360         bfqq->wr_cur_max_time = 0;
2361         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2362         /*
2363          * Trigger a weight change on the next invocation of
2364          * __bfq_entity_update_weight_prio.
2365          */
2366         bfqq->entity.prio_changed = 1;
2367 }
2368
2369 void bfq_end_wr_async_queues(struct bfq_data *bfqd,
2370                              struct bfq_group *bfqg)
2371 {
2372         int i, j;
2373
2374         for (i = 0; i < 2; i++)
2375                 for (j = 0; j < IOPRIO_BE_NR; j++)
2376                         if (bfqg->async_bfqq[i][j])
2377                                 bfq_bfqq_end_wr(bfqg->async_bfqq[i][j]);
2378         if (bfqg->async_idle_bfqq)
2379                 bfq_bfqq_end_wr(bfqg->async_idle_bfqq);
2380 }
2381
2382 static void bfq_end_wr(struct bfq_data *bfqd)
2383 {
2384         struct bfq_queue *bfqq;
2385
2386         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
2387
2388         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->active_list, bfqq_list)
2389                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
2390         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->idle_list, bfqq_list)
2391                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
2392         bfq_end_wr_async(bfqd);
2393
2394         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
2395 }
2396
2397 static sector_t bfq_io_struct_pos(void *io_struct, bool request)
2398 {
2399         if (request)
2400                 return blk_rq_pos(io_struct);
2401         else
2402                 return ((struct bio *)io_struct)->bi_iter.bi_sector;
2403 }
2404
2405 static int bfq_rq_close_to_sector(void *io_struct, bool request,
2406                                   sector_t sector)
2407 {
2408         return abs(bfq_io_struct_pos(io_struct, request) - sector) <=
2409                BFQQ_CLOSE_THR;
2410 }
2411
2412 static struct bfq_queue *bfqq_find_close(struct bfq_data *bfqd,
2413                                          struct bfq_queue *bfqq,
2414                                          sector_t sector)
2415 {
2416         struct rb_root *root = &bfq_bfqq_to_bfqg(bfqq)->rq_pos_tree;
2417         struct rb_node *parent, *node;
2418         struct bfq_queue *__bfqq;
2419
2420         if (RB_EMPTY_ROOT(root))
2421                 return NULL;
2422
2423         /*
2424          * First, if we find a request starting at the end of the last
2425          * request, choose it.
2426          */
2427         __bfqq = bfq_rq_pos_tree_lookup(bfqd, root, sector, &parent, NULL);
2428         if (__bfqq)
2429                 return __bfqq;
2430
2431         /*
2432          * If the exact sector wasn't found, the parent of the NULL leaf
2433          * will contain the closest sector (rq_pos_tree sorted by
2434          * next_request position).
2435          */
2436         __bfqq = rb_entry(parent, struct bfq_queue, pos_node);
2437         if (bfq_rq_close_to_sector(__bfqq->next_rq, true, sector))
2438                 return __bfqq;
2439
2440         if (blk_rq_pos(__bfqq->next_rq) < sector)
2441                 node = rb_next(&__bfqq->pos_node);
2442         else
2443                 node = rb_prev(&__bfqq->pos_node);
2444         if (!node)
2445                 return NULL;
2446
2447         __bfqq = rb_entry(node, struct bfq_queue, pos_node);
2448         if (bfq_rq_close_to_sector(__bfqq->next_rq, true, sector))
2449                 return __bfqq;
2450
2451         return NULL;
2452 }
2453
2454 static struct bfq_queue *bfq_find_close_cooperator(struct bfq_data *bfqd,
2455                                                    struct bfq_queue *cur_bfqq,
2456                                                    sector_t sector)
2457 {
2458         struct bfq_queue *bfqq;
2459
2460         /*
2461          * We shall notice if some of the queues are cooperating,
2462          * e.g., working closely on the same area of the device. In
2463          * that case, we can group them together and: 1) don't waste
2464          * time idling, and 2) serve the union of their requests in
2465          * the best possible order for throughput.
2466          */
2467         bfqq = bfqq_find_close(bfqd, cur_bfqq, sector);
2468         if (!bfqq || bfqq == cur_bfqq)
2469                 return NULL;
2470
2471         return bfqq;
2472 }
2473
2474 static struct bfq_queue *
2475 bfq_setup_merge(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_queue *new_bfqq)
2476 {
2477         int process_refs, new_process_refs;
2478         struct bfq_queue *__bfqq;
2479
2480         /*
2481          * If there are no process references on the new_bfqq, then it is
2482          * unsafe to follow the ->new_bfqq chain as other bfqq's in the chain
2483          * may have dropped their last reference (not just their last process
2484          * reference).
2485          */
2486         if (!bfqq_process_refs(new_bfqq))
2487                 return NULL;
2488
2489         /* Avoid a circular list and skip interim queue merges. */
2490         while ((__bfqq = new_bfqq->new_bfqq)) {
2491                 if (__bfqq == bfqq)
2492                         return NULL;
2493                 new_bfqq = __bfqq;
2494         }
2495
2496         process_refs = bfqq_process_refs(bfqq);
2497         new_process_refs = bfqq_process_refs(new_bfqq);
2498         /*
2499          * If the process for the bfqq has gone away, there is no
2500          * sense in merging the queues.
2501          */
2502         if (process_refs == 0 || new_process_refs == 0)
2503                 return NULL;
2504
2505         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "scheduling merge with queue %d",
2506                 new_bfqq->pid);
2507
2508         /*
2509          * Merging is just a redirection: the requests of the process
2510          * owning one of the two queues are redirected to the other queue.
2511          * The latter queue, in its turn, is set as shared if this is the
2512          * first time that the requests of some process are redirected to
2513          * it.
2514          *
2515          * We redirect bfqq to new_bfqq and not the opposite, because
2516          * we are in the context of the process owning bfqq, thus we
2517          * have the io_cq of this process. So we can immediately
2518          * configure this io_cq to redirect the requests of the
2519          * process to new_bfqq. In contrast, the io_cq of new_bfqq is
2520          * not available any more (new_bfqq->bic == NULL).
2521          *
2522          * Anyway, even in case new_bfqq coincides with the in-service
2523          * queue, redirecting requests the in-service queue is the
2524          * best option, as we feed the in-service queue with new
2525          * requests close to the last request served and, by doing so,
2526          * are likely to increase the throughput.
2527          */
2528         bfqq->new_bfqq = new_bfqq;
2529         new_bfqq->ref += process_refs;
2530         return new_bfqq;
2531 }
2532
2533 static bool bfq_may_be_close_cooperator(struct bfq_queue *bfqq,
2534                                         struct bfq_queue *new_bfqq)
2535 {
2536         if (bfq_too_late_for_merging(new_bfqq))
2537                 return false;
2538
2539         if (bfq_class_idle(bfqq) || bfq_class_idle(new_bfqq) ||
2540             (bfqq->ioprio_class != new_bfqq->ioprio_class))
2541                 return false;
2542
2543         /*
2544          * If either of the queues has already been detected as seeky,
2545          * then merging it with the other queue is unlikely to lead to
2546          * sequential I/O.
2547          */
2548         if (BFQQ_SEEKY(bfqq) || BFQQ_SEEKY(new_bfqq))
2549                 return false;
2550
2551         /*
2552          * Interleaved I/O is known to be done by (some) applications
2553          * only for reads, so it does not make sense to merge async
2554          * queues.
2555          */
2556         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq) || !bfq_bfqq_sync(new_bfqq))
2557                 return false;
2558
2559         return true;
2560 }
2561
2562 /*
2563  * Attempt to schedule a merge of bfqq with the currently in-service
2564  * queue or with a close queue among the scheduled queues.  Return
2565  * NULL if no merge was scheduled, a pointer to the shared bfq_queue
2566  * structure otherwise.
2567  *
2568  * The OOM queue is not allowed to participate to cooperation: in fact, since
2569  * the requests temporarily redirected to the OOM queue could be redirected
2570  * again to dedicated queues at any time, the state needed to correctly
2571  * handle merging with the OOM queue would be quite complex and expensive
2572  * to maintain. Besides, in such a critical condition as an out of memory,
2573  * the benefits of queue merging may be little relevant, or even negligible.
2574  *
2575  * WARNING: queue merging may impair fairness among non-weight raised
2576  * queues, for at least two reasons: 1) the original weight of a
2577  * merged queue may change during the merged state, 2) even being the
2578  * weight the same, a merged queue may be bloated with many more
2579  * requests than the ones produced by its originally-associated
2580  * process.
2581  */
2582 static struct bfq_queue *
2583 bfq_setup_cooperator(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
2584                      void *io_struct, bool request)
2585 {
2586         struct bfq_queue *in_service_bfqq, *new_bfqq;
2587
2588         /*
2589          * Do not perform queue merging if the device is non
2590          * rotational and performs internal queueing. In fact, such a
2591          * device reaches a high speed through internal parallelism
2592          * and pipelining. This means that, to reach a high
2593          * throughput, it must have many requests enqueued at the same
2594          * time. But, in this configuration, the internal scheduling
2595          * algorithm of the device does exactly the job of queue
2596          * merging: it reorders requests so as to obtain as much as
2597          * possible a sequential I/O pattern. As a consequence, with
2598          * the workload generated by processes doing interleaved I/O,
2599          * the throughput reached by the device is likely to be the
2600          * same, with and without queue merging.
2601          *
2602          * Disabling merging also provides a remarkable benefit in
2603          * terms of throughput. Merging tends to make many workloads
2604          * artificially more uneven, because of shared queues
2605          * remaining non empty for incomparably more time than
2606          * non-merged queues. This may accentuate workload
2607          * asymmetries. For example, if one of the queues in a set of
2608          * merged queues has a higher weight than a normal queue, then
2609          * the shared queue may inherit such a high weight and, by
2610          * staying almost always active, may force BFQ to perform I/O
2611          * plugging most of the time. This evidently makes it harder
2612          * for BFQ to let the device reach a high throughput.
2613          *
2614          * Finally, the likely() macro below is not used because one
2615          * of the two branches is more likely than the other, but to
2616          * have the code path after the following if() executed as
2617          * fast as possible for the case of a non rotational device
2618          * with queueing. We want it because this is the fastest kind
2619          * of device. On the opposite end, the likely() may lengthen
2620          * the execution time of BFQ for the case of slower devices
2621          * (rotational or at least without queueing). But in this case
2622          * the execution time of BFQ matters very little, if not at
2623          * all.
2624          */
2625         if (likely(bfqd->nonrot_with_queueing))
2626                 return NULL;
2627
2628         /*
2629          * Prevent bfqq from being merged if it has been created too
2630          * long ago. The idea is that true cooperating processes, and
2631          * thus their associated bfq_queues, are supposed to be
2632          * created shortly after each other. This is the case, e.g.,
2633          * for KVM/QEMU and dump I/O threads. Basing on this
2634          * assumption, the following filtering greatly reduces the
2635          * probability that two non-cooperating processes, which just
2636          * happen to do close I/O for some short time interval, have
2637          * their queues merged by mistake.
2638          */
2639         if (bfq_too_late_for_merging(bfqq))
2640                 return NULL;
2641
2642         if (bfqq->new_bfqq)
2643                 return bfqq->new_bfqq;
2644
2645         if (!io_struct || unlikely(bfqq == &bfqd->oom_bfqq))
2646                 return NULL;
2647
2648         /* If there is only one backlogged queue, don't search. */
2649         if (bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 1)
2650                 return NULL;
2651
2652         in_service_bfqq = bfqd->in_service_queue;
2653
2654         if (in_service_bfqq && in_service_bfqq != bfqq &&
2655             likely(in_service_bfqq != &bfqd->oom_bfqq) &&
2656             bfq_rq_close_to_sector(io_struct, request,
2657                                    bfqd->in_serv_last_pos) &&
2658             bfqq->entity.parent == in_service_bfqq->entity.parent &&
2659             bfq_may_be_close_cooperator(bfqq, in_service_bfqq)) {
2660                 new_bfqq = bfq_setup_merge(bfqq, in_service_bfqq);
2661                 if (new_bfqq)
2662                         return new_bfqq;
2663         }
2664         /*
2665          * Check whether there is a cooperator among currently scheduled
2666          * queues. The only thing we need is that the bio/request is not
2667          * NULL, as we need it to establish whether a cooperator exists.
2668          */
2669         new_bfqq = bfq_find_close_cooperator(bfqd, bfqq,
2670                         bfq_io_struct_pos(io_struct, request));
2671
2672         if (new_bfqq && likely(new_bfqq != &bfqd->oom_bfqq) &&
2673             bfq_may_be_close_cooperator(bfqq, new_bfqq))
2674                 return bfq_setup_merge(bfqq, new_bfqq);
2675
2676         return NULL;
2677 }
2678
2679 static void bfq_bfqq_save_state(struct bfq_queue *bfqq)
2680 {
2681         struct bfq_io_cq *bic = bfqq->bic;
2682
2683         /*
2684          * If !bfqq->bic, the queue is already shared or its requests
2685          * have already been redirected to a shared queue; both idle window
2686          * and weight raising state have already been saved. Do nothing.
2687          */
2688         if (!bic)
2689                 return;
2690
2691         bic->saved_weight = bfqq->entity.orig_weight;
2692         bic->saved_ttime = bfqq->ttime;
2693         bic->saved_has_short_ttime = bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
2694         bic->saved_IO_bound = bfq_bfqq_IO_bound(bfqq);
2695         bic->saved_in_large_burst = bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
2696         bic->was_in_burst_list = !hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node);
2697         if (unlikely(bfq_bfqq_just_created(bfqq) &&
2698                      !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) &&
2699                      bfqq->bfqd->low_latency)) {
2700                 /*
2701                  * bfqq being merged right after being created: bfqq
2702                  * would have deserved interactive weight raising, but
2703                  * did not make it to be set in a weight-raised state,
2704                  * because of this early merge. Store directly the
2705                  * weight-raising state that would have been assigned
2706                  * to bfqq, so that to avoid that bfqq unjustly fails
2707                  * to enjoy weight raising if split soon.
2708                  */
2709                 bic->saved_wr_coeff = bfqq->bfqd->bfq_wr_coeff;
2710                 bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt = bfq_smallest_from_now();
2711                 bic->saved_wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqq->bfqd);
2712                 bic->saved_last_wr_start_finish = jiffies;
2713         } else {
2714                 bic->saved_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
2715                 bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt =
2716                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
2717                 bic->saved_last_wr_start_finish = bfqq->last_wr_start_finish;
2718                 bic->saved_wr_cur_max_time = bfqq->wr_cur_max_time;
2719         }
2720 }
2721
2722 void bfq_release_process_ref(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
2723 {
2724         /*
2725          * To prevent bfqq's service guarantees from being violated,
2726          * bfqq may be left busy, i.e., queued for service, even if
2727          * empty (see comments in __bfq_bfqq_expire() for
2728          * details). But, if no process will send requests to bfqq any
2729          * longer, then there is no point in keeping bfqq queued for
2730          * service. In addition, keeping bfqq queued for service, but
2731          * with no process ref any longer, may have caused bfqq to be
2732          * freed when dequeued from service. But this is assumed to
2733          * never happen.
2734          */
2735         if (bfq_bfqq_busy(bfqq) && RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
2736             bfqq != bfqd->in_service_queue)
2737                 bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, false);
2738
2739         bfq_put_queue(bfqq);
2740 }
2741
2742 static void
2743 bfq_merge_bfqqs(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_io_cq *bic,
2744                 struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_queue *new_bfqq)
2745 {
2746         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "merging with queue %lu",
2747                 (unsigned long)new_bfqq->pid);
2748         /* Save weight raising and idle window of the merged queues */
2749         bfq_bfqq_save_state(bfqq);
2750         bfq_bfqq_save_state(new_bfqq);
2751         if (bfq_bfqq_IO_bound(bfqq))
2752                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(new_bfqq);
2753         bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
2754
2755         /*
2756          * If bfqq is weight-raised, then let new_bfqq inherit
2757          * weight-raising. To reduce false positives, neglect the case
2758          * where bfqq has just been created, but has not yet made it
2759          * to be weight-raised (which may happen because EQM may merge
2760          * bfqq even before bfq_add_request is executed for the first
2761          * time for bfqq). Handling this case would however be very
2762          * easy, thanks to the flag just_created.
2763          */
2764         if (new_bfqq->wr_coeff == 1 && bfqq->wr_coeff > 1) {
2765                 new_bfqq->wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
2766                 new_bfqq->wr_cur_max_time = bfqq->wr_cur_max_time;
2767                 new_bfqq->last_wr_start_finish = bfqq->last_wr_start_finish;
2768                 new_bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
2769                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
2770                 if (bfq_bfqq_busy(new_bfqq))
2771                         bfqd->wr_busy_queues++;
2772                 new_bfqq->entity.prio_changed = 1;
2773         }
2774
2775         if (bfqq->wr_coeff > 1) { /* bfqq has given its wr to new_bfqq */
2776                 bfqq->wr_coeff = 1;
2777                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
2778                 if (bfq_bfqq_busy(bfqq))
2779                         bfqd->wr_busy_queues--;
2780         }
2781
2782         bfq_log_bfqq(bfqd, new_bfqq, "merge_bfqqs: wr_busy %d",
2783                      bfqd->wr_busy_queues);
2784
2785         /*
2786          * Merge queues (that is, let bic redirect its requests to new_bfqq)
2787          */
2788         bic_set_bfqq(bic, new_bfqq, 1);
2789         bfq_mark_bfqq_coop(new_bfqq);
2790         /*
2791          * new_bfqq now belongs to at least two bics (it is a shared queue):
2792          * set new_bfqq->bic to NULL. bfqq either:
2793          * - does not belong to any bic any more, and hence bfqq->bic must
2794          *   be set to NULL, or
2795          * - is a queue whose owning bics have already been redirected to a
2796          *   different queue, hence the queue is destined to not belong to
2797          *   any bic soon and bfqq->bic is already NULL (therefore the next
2798          *   assignment causes no harm).
2799          */
2800         new_bfqq->bic = NULL;
2801         /*
2802          * If the queue is shared, the pid is the pid of one of the associated
2803          * processes. Which pid depends on the exact sequence of merge events
2804          * the queue underwent. So printing such a pid is useless and confusing
2805          * because it reports a random pid between those of the associated
2806          * processes.
2807          * We mark such a queue with a pid -1, and then print SHARED instead of
2808          * a pid in logging messages.
2809          */
2810         new_bfqq->pid = -1;
2811         bfqq->bic = NULL;
2812         bfq_release_process_ref(bfqd, bfqq);
2813 }
2814
2815 static bool bfq_allow_bio_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
2816                                 struct bio *bio)
2817 {
2818         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2819         bool is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
2820         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->bio_bfqq, *new_bfqq;
2821
2822         /*
2823          * Disallow merge of a sync bio into an async request.
2824          */
2825         if (is_sync && !rq_is_sync(rq))
2826                 return false;
2827
2828         /*
2829          * Lookup the bfqq that this bio will be queued with. Allow
2830          * merge only if rq is queued there.
2831          */
2832         if (!bfqq)
2833                 return false;
2834
2835         /*
2836          * We take advantage of this function to perform an early merge
2837          * of the queues of possible cooperating processes.
2838          */
2839         new_bfqq = bfq_setup_cooperator(bfqd, bfqq, bio, false);
2840         if (new_bfqq) {
2841                 /*
2842                  * bic still points to bfqq, then it has not yet been
2843                  * redirected to some other bfq_queue, and a queue
2844                  * merge between bfqq and new_bfqq can be safely
2845                  * fulfilled, i.e., bic can be redirected to new_bfqq
2846                  * and bfqq can be put.
2847                  */
2848                 bfq_merge_bfqqs(bfqd, bfqd->bio_bic, bfqq,
2849                                 new_bfqq);
2850                 /*
2851                  * If we get here, bio will be queued into new_queue,
2852                  * so use new_bfqq to decide whether bio and rq can be
2853                  * merged.
2854                  */
2855                 bfqq = new_bfqq;
2856
2857                 /*
2858                  * Change also bqfd->bio_bfqq, as
2859                  * bfqd->bio_bic now points to new_bfqq, and
2860                  * this function may be invoked again (and then may
2861                  * use again bqfd->bio_bfqq).
2862                  */
2863                 bfqd->bio_bfqq = bfqq;
2864         }
2865
2866         return bfqq == RQ_BFQQ(rq);
2867 }
2868
2869 /*
2870  * Set the maximum time for the in-service queue to consume its
2871  * budget. This prevents seeky processes from lowering the throughput.
2872  * In practice, a time-slice service scheme is used with seeky
2873  * processes.
2874  */
2875 static void bfq_set_budget_timeout(struct bfq_data *bfqd,
2876                                    struct bfq_queue *bfqq)
2877 {
2878         unsigned int timeout_coeff;
2879
2880         if (bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time)
2881                 timeout_coeff = 1;
2882         else
2883                 timeout_coeff = bfqq->entity.weight / bfqq->entity.orig_weight;
2884
2885         bfqd->last_budget_start = ktime_get();
2886
2887         bfqq->budget_timeout = jiffies +
2888                 bfqd->bfq_timeout * timeout_coeff;
2889 }
2890
2891 static void __bfq_set_in_service_queue(struct bfq_data *bfqd,
2892                                        struct bfq_queue *bfqq)
2893 {
2894         if (bfqq) {
2895                 bfq_clear_bfqq_fifo_expire(bfqq);
2896
2897                 bfqd->budgets_assigned = (bfqd->budgets_assigned * 7 + 256) / 8;
2898
2899                 if (time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish) &&
2900                     bfqq->wr_coeff > 1 &&
2901                     bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
2902                     time_is_before_jiffies(bfqq->budget_timeout)) {
2903                         /*
2904                          * For soft real-time queues, move the start
2905                          * of the weight-raising period forward by the
2906                          * time the queue has not received any
2907                          * service. Otherwise, a relatively long
2908                          * service delay is likely to cause the
2909                          * weight-raising period of the queue to end,
2910                          * because of the short duration of the
2911                          * weight-raising period of a soft real-time
2912                          * queue.  It is worth noting that this move
2913                          * is not so dangerous for the other queues,
2914                          * because soft real-time queues are not
2915                          * greedy.
2916                          *
2917                          * To not add a further variable, we use the
2918                          * overloaded field budget_timeout to
2919                          * determine for how long the queue has not
2920                          * received service, i.e., how much time has
2921                          * elapsed since the queue expired. However,
2922                          * this is a little imprecise, because
2923                          * budget_timeout is set to jiffies if bfqq
2924                          * not only expires, but also remains with no
2925                          * request.
2926                          */
2927                         if (time_after(bfqq->budget_timeout,
2928                                        bfqq->last_wr_start_finish))
2929                                 bfqq->last_wr_start_finish +=
2930                                         jiffies - bfqq->budget_timeout;
2931                         else
2932                                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2933                 }
2934
2935                 bfq_set_budget_timeout(bfqd, bfqq);
2936                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
2937                              "set_in_service_queue, cur-budget = %d",
2938                              bfqq->entity.budget);
2939         }
2940
2941         bfqd->in_service_queue = bfqq;
2942         bfqd->in_serv_last_pos = 0;
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Get and set a new queue for service.
2947  */
2948 static struct bfq_queue *bfq_set_in_service_queue(struct bfq_data *bfqd)
2949 {
2950         struct bfq_queue *bfqq = bfq_get_next_queue(bfqd);
2951
2952         __bfq_set_in_service_queue(bfqd, bfqq);
2953         return bfqq;
2954 }
2955
2956 static void bfq_arm_slice_timer(struct bfq_data *bfqd)
2957 {
2958         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
2959         u32 sl;
2960
2961         bfq_mark_bfqq_wait_request(bfqq);
2962
2963         /*
2964          * We don't want to idle for seeks, but we do want to allow
2965          * fair distribution of slice time for a process doing back-to-back
2966          * seeks. So allow a little bit of time for him to submit a new rq.
2967          */
2968         sl = bfqd->bfq_slice_idle;
2969         /*
2970          * Unless the queue is being weight-raised or the scenario is
2971          * asymmetric, grant only minimum idle time if the queue
2972          * is seeky. A long idling is preserved for a weight-raised
2973          * queue, or, more in general, in an asymmetric scenario,
2974          * because a long idling is needed for guaranteeing to a queue
2975          * its reserved share of the throughput (in particular, it is
2976          * needed if the queue has a higher weight than some other
2977          * queue).
2978          */
2979         if (BFQQ_SEEKY(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1 &&
2980             !bfq_asymmetric_scenario(bfqd, bfqq))
2981                 sl = min_t(u64, sl, BFQ_MIN_TT);
2982         else if (bfqq->wr_coeff > 1)
2983                 sl = max_t(u32, sl, 20ULL * NSEC_PER_MSEC);
2984
2985         bfqd->last_idling_start = ktime_get();
2986         bfqd->last_idling_start_jiffies = jiffies;
2987
2988         hrtimer_start(&bfqd->idle_slice_timer, ns_to_ktime(sl),
2989                       HRTIMER_MODE_REL);
2990         bfqg_stats_set_start_idle_time(bfqq_group(bfqq));
2991 }
2992
2993 /*
2994  * In autotuning mode, max_budget is dynamically recomputed as the
2995  * amount of sectors transferred in timeout at the estimated peak
2996  * rate. This enables BFQ to utilize a full timeslice with a full
2997  * budget, even if the in-service queue is served at peak rate. And
2998  * this maximises throughput with sequential workloads.
2999  */
3000 static unsigned long bfq_calc_max_budget(struct bfq_data *bfqd)
3001 {
3002         return (u64)bfqd->peak_rate * USEC_PER_MSEC *
3003                 jiffies_to_msecs(bfqd->bfq_timeout)>>BFQ_RATE_SHIFT;
3004 }
3005
3006 /*
3007  * Update parameters related to throughput and responsiveness, as a
3008  * function of the estimated peak rate. See comments on
3009  * bfq_calc_max_budget(), and on the ref_wr_duration array.
3010  */
3011 static void update_thr_responsiveness_params(struct bfq_data *bfqd)
3012 {
3013         if (bfqd->bfq_user_max_budget == 0) {
3014                 bfqd->bfq_max_budget =
3015                         bfq_calc_max_budget(bfqd);
3016                 bfq_log(bfqd, "new max_budget = %d", bfqd->bfq_max_budget);
3017         }
3018 }
3019
3020 static void bfq_reset_rate_computation(struct bfq_data *bfqd,
3021                                        struct request *rq)
3022 {
3023         if (rq != NULL) { /* new rq dispatch now, reset accordingly */
3024                 bfqd->last_dispatch = bfqd->first_dispatch = ktime_get_ns();
3025                 bfqd->peak_rate_samples = 1;
3026                 bfqd->sequential_samples = 0;
3027                 bfqd->tot_sectors_dispatched = bfqd->last_rq_max_size =
3028                         blk_rq_sectors(rq);
3029         } else /* no new rq dispatched, just reset the number of samples */
3030                 bfqd->peak_rate_samples = 0; /* full re-init on next disp. */
3031
3032         bfq_log(bfqd,
3033                 "reset_rate_computation at end, sample %u/%u tot_sects %llu",
3034                 bfqd->peak_rate_samples, bfqd->sequential_samples,
3035                 bfqd->tot_sectors_dispatched);
3036 }
3037
3038 static void bfq_update_rate_reset(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
3039 {
3040         u32 rate, weight, divisor;
3041
3042         /*
3043          * For the convergence property to hold (see comments on
3044          * bfq_update_peak_rate()) and for the assessment to be
3045          * reliable, a minimum number of samples must be present, and
3046          * a minimum amount of time must have elapsed. If not so, do
3047          * not compute new rate. Just reset parameters, to get ready
3048          * for a new evaluation attempt.
3049          */
3050         if (bfqd->peak_rate_samples < BFQ_RATE_MIN_SAMPLES ||
3051             bfqd->delta_from_first < BFQ_RATE_MIN_INTERVAL)
3052                 goto reset_computation;
3053
3054         /*
3055          * If a new request completion has occurred after last
3056          * dispatch, then, to approximate the rate at which requests
3057          * have been served by the device, it is more precise to
3058          * extend the observation interval to the last completion.
3059          */
3060         bfqd->delta_from_first =
3061                 max_t(u64, bfqd->delta_from_first,
3062                       bfqd->last_completion - bfqd->first_dispatch);
3063
3064         /*
3065          * Rate computed in sects/usec, and not sects/nsec, for
3066          * precision issues.
3067          */
3068         rate = div64_ul(bfqd->tot_sectors_dispatched<<BFQ_RATE_SHIFT,
3069                         div_u64(bfqd->delta_from_first, NSEC_PER_USEC));
3070
3071         /*
3072          * Peak rate not updated if:
3073          * - the percentage of sequential dispatches is below 3/4 of the
3074          *   total, and rate is below the current estimated peak rate
3075          * - rate is unreasonably high (> 20M sectors/sec)
3076          */
3077         if ((bfqd->sequential_samples < (3 * bfqd->peak_rate_samples)>>2 &&
3078              rate <= bfqd->peak_rate) ||
3079                 rate > 20<<BFQ_RATE_SHIFT)
3080                 goto reset_computation;
3081
3082         /*
3083          * We have to update the peak rate, at last! To this purpose,
3084          * we use a low-pass filter. We compute the smoothing constant
3085          * of the filter as a function of the 'weight' of the new
3086          * measured rate.
3087          *
3088          * As can be seen in next formulas, we define this weight as a
3089          * quantity proportional to how sequential the workload is,
3090          * and to how long the observation time interval is.
3091          *
3092          * The weight runs from 0 to 8. The maximum value of the
3093          * weight, 8, yields the minimum value for the smoothing
3094          * constant. At this minimum value for the smoothing constant,
3095          * the measured rate contributes for half of the next value of
3096          * the estimated peak rate.
3097          *
3098          * So, the first step is to compute the weight as a function
3099          * of how sequential the workload is. Note that the weight
3100          * cannot reach 9, because bfqd->sequential_samples cannot
3101          * become equal to bfqd->peak_rate_samples, which, in its
3102          * turn, holds true because bfqd->sequential_samples is not
3103          * incremented for the first sample.
3104          */
3105         weight = (9 * bfqd->sequential_samples) / bfqd->peak_rate_samples;
3106
3107         /*
3108          * Second step: further refine the weight as a function of the
3109          * duration of the observation interval.
3110          */
3111         weight = min_t(u32, 8,
3112                        div_u64(weight * bfqd->delta_from_first,
3113                                BFQ_RATE_REF_INTERVAL));
3114
3115         /*
3116          * Divisor ranging from 10, for minimum weight, to 2, for
3117          * maximum weight.
3118          */
3119         divisor = 10 - weight;
3120
3121         /*
3122          * Finally, update peak rate:
3123          *
3124          * peak_rate = peak_rate * (divisor-1) / divisor  +  rate / divisor
3125          */
3126         bfqd->peak_rate *= divisor-1;
3127         bfqd->peak_rate /= divisor;
3128         rate /= divisor; /* smoothing constant alpha = 1/divisor */
3129
3130         bfqd->peak_rate += rate;
3131
3132         /*
3133          * For a very slow device, bfqd->peak_rate can reach 0 (see
3134          * the minimum representable values reported in the comments
3135          * on BFQ_RATE_SHIFT). Push to 1 if this happens, to avoid
3136          * divisions by zero where bfqd->peak_rate is used as a
3137          * divisor.
3138          */
3139         bfqd->peak_rate = max_t(u32, 1, bfqd->peak_rate);
3140
3141         update_thr_responsiveness_params(bfqd);
3142
3143 reset_computation:
3144         bfq_reset_rate_computation(bfqd, rq);
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Update the read/write peak rate (the main quantity used for
3149  * auto-tuning, see update_thr_responsiveness_params()).
3150  *
3151  * It is not trivial to estimate the peak rate (correctly): because of
3152  * the presence of sw and hw queues between the scheduler and the
3153  * device components that finally serve I/O requests, it is hard to
3154  * say exactly when a given dispatched request is served inside the
3155  * device, and for how long. As a consequence, it is hard to know
3156  * precisely at what rate a given set of requests is actually served
3157  * by the device.
3158  *
3159  * On the opposite end, the dispatch time of any request is trivially
3160  * available, and, from this piece of information, the "dispatch rate"
3161  * of requests can be immediately computed. So, the idea in the next
3162  * function is to use what is known, namely request dispatch times
3163  * (plus, when useful, request completion times), to estimate what is
3164  * unknown, namely in-device request service rate.
3165  *
3166  * The main issue is that, because of the above facts, the rate at
3167  * which a certain set of requests is dispatched over a certain time
3168  * interval can vary greatly with respect to the rate at which the
3169  * same requests are then served. But, since the size of any
3170  * intermediate queue is limited, and the service scheme is lossless
3171  * (no request is silently dropped), the following obvious convergence
3172  * property holds: the number of requests dispatched MUST become
3173  * closer and closer to the number of requests completed as the
3174  * observation interval grows. This is the key property used in
3175  * the next function to estimate the peak service rate as a function
3176  * of the observed dispatch rate. The function assumes to be invoked
3177  * on every request dispatch.
3178  */
3179 static void bfq_update_peak_rate(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
3180 {
3181         u64 now_ns = ktime_get_ns();
3182
3183         if (bfqd->peak_rate_samples == 0) { /* first dispatch */
3184                 bfq_log(bfqd, "update_peak_rate: goto reset, samples %d",
3185                         bfqd->peak_rate_samples);
3186                 bfq_reset_rate_computation(bfqd, rq);
3187                 goto update_last_values; /* will add one sample */
3188         }
3189
3190         /*
3191          * Device idle for very long: the observation interval lasting
3192          * up to this dispatch cannot be a valid observation interval
3193          * for computing a new peak rate (similarly to the late-
3194          * completion event in bfq_completed_request()). Go to
3195          * update_rate_and_reset to have the following three steps
3196          * taken:
3197          * - close the observation interval at the last (previous)
3198          *   request dispatch or completion
3199          * - compute rate, if possible, for that observation interval
3200          * - start a new observation interval with this dispatch
3201          */
3202         if (now_ns - bfqd->last_dispatch > 100*NSEC_PER_MSEC &&
3203             bfqd->rq_in_driver == 0)
3204                 goto update_rate_and_reset;
3205
3206         /* Update sampling information */
3207         bfqd->peak_rate_samples++;
3208
3209         if ((bfqd->rq_in_driver > 0 ||
3210                 now_ns - bfqd->last_completion < BFQ_MIN_TT)
3211             && !BFQ_RQ_SEEKY(bfqd, bfqd->last_position, rq))
3212                 bfqd->sequential_samples++;
3213
3214         bfqd->tot_sectors_dispatched += blk_rq_sectors(rq);
3215
3216         /* Reset max observed rq size every 32 dispatches */
3217         if (likely(bfqd->peak_rate_samples % 32))
3218                 bfqd->last_rq_max_size =
3219                         max_t(u32, blk_rq_sectors(rq), bfqd->last_rq_max_size);
3220         else
3221                 bfqd->last_rq_max_size = blk_rq_sectors(rq);
3222
3223         bfqd->delta_from_first = now_ns - bfqd->first_dispatch;
3224
3225         /* Target observation interval not yet reached, go on sampling */
3226         if (bfqd->delta_from_first < BFQ_RATE_REF_INTERVAL)
3227                 goto update_last_values;
3228
3229 update_rate_and_reset:
3230         bfq_update_rate_reset(bfqd, rq);
3231 update_last_values:
3232         bfqd->last_position = blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq);
3233         if (RQ_BFQQ(rq) == bfqd->in_service_queue)
3234                 bfqd->in_serv_last_pos = bfqd->last_position;
3235         bfqd->last_dispatch = now_ns;
3236 }
3237
3238 /*
3239  * Remove request from internal lists.
3240  */
3241 static void bfq_dispatch_remove(struct request_queue *q, struct request *rq)
3242 {
3243         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
3244
3245         /*
3246          * For consistency, the next instruction should have been
3247          * executed after removing the request from the queue and
3248          * dispatching it.  We execute instead this instruction before
3249          * bfq_remove_request() (and hence introduce a temporary
3250          * inconsistency), for efficiency.  In fact, should this
3251          * dispatch occur for a non in-service bfqq, this anticipated
3252          * increment prevents two counters related to bfqq->dispatched
3253          * from risking to be, first, uselessly decremented, and then
3254          * incremented again when the (new) value of bfqq->dispatched
3255          * happens to be taken into account.
3256          */
3257         bfqq->dispatched++;
3258         bfq_update_peak_rate(q->elevator->elevator_data, rq);
3259
3260         bfq_remove_request(q, rq);
3261 }
3262
3263 /*
3264  * There is a case where idling does not have to be performed for
3265  * throughput concerns, but to preserve the throughput share of
3266  * the process associated with bfqq.
3267  *
3268  * To introduce this case, we can note that allowing the drive
3269  * to enqueue more than one request at a time, and hence
3270  * delegating de facto final scheduling decisions to the
3271  * drive's internal scheduler, entails loss of control on the
3272  * actual request service order. In particular, the critical
3273  * situation is when requests from different processes happen
3274  * to be present, at the same time, in the internal queue(s)
3275  * of the drive. In such a situation, the drive, by deciding
3276  * the service order of the internally-queued requests, does
3277  * determine also the actual throughput distribution among
3278  * these processes. But the drive typically has no notion or
3279  * concern about per-process throughput distribution, and
3280  * makes its decisions only on a per-request basis. Therefore,
3281  * the service distribution enforced by the drive's internal
3282  * scheduler is likely to coincide with the desired throughput
3283  * distribution only in a completely symmetric, or favorably
3284  * skewed scenario where:
3285  * (i-a) each of these processes must get the same throughput as
3286  *       the others,
3287  * (i-b) in case (i-a) does not hold, it holds that the process
3288  *       associated with bfqq must receive a lower or equal
3289  *       throughput than any of the other processes;
3290  * (ii)  the I/O of each process has the same properties, in
3291  *       terms of locality (sequential or random), direction
3292  *       (reads or writes), request sizes, greediness
3293  *       (from I/O-bound to sporadic), and so on;
3294
3295  * In fact, in such a scenario, the drive tends to treat the requests
3296  * of each process in about the same way as the requests of the
3297  * others, and thus to provide each of these processes with about the
3298  * same throughput.  This is exactly the desired throughput
3299  * distribution if (i-a) holds, or, if (i-b) holds instead, this is an
3300  * even more convenient distribution for (the process associated with)
3301  * bfqq.
3302  *
3303  * In contrast, in any asymmetric or unfavorable scenario, device
3304  * idling (I/O-dispatch plugging) is certainly needed to guarantee
3305  * that bfqq receives its assigned fraction of the device throughput
3306  * (see [1] for details).
3307  *
3308  * The problem is that idling may significantly reduce throughput with
3309  * certain combinations of types of I/O and devices. An important
3310  * example is sync random I/O on flash storage with command
3311  * queueing. So, unless bfqq falls in cases where idling also boosts
3312  * throughput, it is important to check conditions (i-a), i(-b) and
3313  * (ii) accurately, so as to avoid idling when not strictly needed for
3314  * service guarantees.
3315  *
3316  * Unfortunately, it is extremely difficult to thoroughly check
3317  * condition (ii). And, in case there are active groups, it becomes
3318  * very difficult to check conditions (i-a) and (i-b) too.  In fact,
3319  * if there are active groups, then, for conditions (i-a) or (i-b) to
3320  * become false 'indirectly', it is enough that an active group
3321  * contains more active processes or sub-groups than some other active
3322  * group. More precisely, for conditions (i-a) or (i-b) to become
3323  * false because of such a group, it is not even necessary that the
3324  * group is (still) active: it is sufficient that, even if the group
3325  * has become inactive, some of its descendant processes still have
3326  * some request already dispatched but still waiting for
3327  * completion. In fact, requests have still to be guaranteed their
3328  * share of the throughput even after being dispatched. In this
3329  * respect, it is easy to show that, if a group frequently becomes
3330  * inactive while still having in-flight requests, and if, when this
3331  * happens, the group is not considered in the calculation of whether
3332  * the scenario is asymmetric, then the group may fail to be
3333  * guaranteed its fair share of the throughput (basically because
3334  * idling may not be performed for the descendant processes of the
3335  * group, but it had to be).  We address this issue with the following
3336  * bi-modal behavior, implemented in the function
3337  * bfq_asymmetric_scenario().
3338  *
3339  * If there are groups with requests waiting for completion
3340  * (as commented above, some of these groups may even be
3341  * already inactive), then the scenario is tagged as
3342  * asymmetric, conservatively, without checking any of the
3343  * conditions (i-a), (i-b) or (ii). So the device is idled for bfqq.
3344  * This behavior matches also the fact that groups are created
3345  * exactly if controlling I/O is a primary concern (to
3346  * preserve bandwidth and latency guarantees).
3347  *
3348  * On the opposite end, if there are no groups with requests waiting
3349  * for completion, then only conditions (i-a) and (i-b) are actually
3350  * controlled, i.e., provided that conditions (i-a) or (i-b) holds,
3351  * idling is not performed, regardless of whether condition (ii)
3352  * holds.  In other words, only if conditions (i-a) and (i-b) do not
3353  * hold, then idling is allowed, and the device tends to be prevented
3354  * from queueing many requests, possibly of several processes. Since
3355  * there are no groups with requests waiting for completion, then, to
3356  * control conditions (i-a) and (i-b) it is enough to check just
3357  * whether all the queues with requests waiting for completion also
3358  * have the same weight.
3359  *
3360  * Not checking condition (ii) evidently exposes bfqq to the
3361  * risk of getting less throughput than its fair share.
3362  * However, for queues with the same weight, a further
3363  * mechanism, preemption, mitigates or even eliminates this
3364  * problem. And it does so without consequences on overall
3365  * throughput. This mechanism and its benefits are explained
3366  * in the next three paragraphs.
3367  *
3368  * Even if a queue, say Q, is expired when it remains idle, Q
3369  * can still preempt the new in-service queue if the next
3370  * request of Q arrives soon (see the comments on
3371  * bfq_bfqq_update_budg_for_activation). If all queues and
3372  * groups have the same weight, this form of preemption,
3373  * combined with the hole-recovery heuristic described in the
3374  * comments on function bfq_bfqq_update_budg_for_activation,
3375  * are enough to preserve a correct bandwidth distribution in
3376  * the mid term, even without idling. In fact, even if not
3377  * idling allows the internal queues of the device to contain
3378  * many requests, and thus to reorder requests, we can rather
3379  * safely assume that the internal scheduler still preserves a
3380  * minimum of mid-term fairness.
3381  *
3382  * More precisely, this preemption-based, idleless approach
3383  * provides fairness in terms of IOPS, and not sectors per
3384  * second. This can be seen with a simple example. Suppose
3385  * that there are two queues with the same weight, but that
3386  * the first queue receives requests of 8 sectors, while the
3387  * second queue receives requests of 1024 sectors. In
3388  * addition, suppose that each of the two queues contains at
3389  * most one request at a time, which implies that each queue
3390  * always remains idle after it is served. Finally, after
3391  * remaining idle, each queue receives very quickly a new
3392  * request. It follows that the two queues are served
3393  * alternatively, preempting each other if needed. This
3394  * implies that, although both queues have the same weight,
3395  * the queue with large requests receives a service that is
3396  * 1024/8 times as high as the service received by the other
3397  * queue.
3398  *
3399  * The motivation for using preemption instead of idling (for
3400  * queues with the same weight) is that, by not idling,
3401  * service guarantees are preserved (completely or at least in
3402  * part) without minimally sacrificing throughput. And, if
3403  * there is no active group, then the primary expectation for
3404  * this device is probably a high throughput.
3405  *
3406  * We are now left only with explaining the two sub-conditions in the
3407  * additional compound condition that is checked below for deciding
3408  * whether the scenario is asymmetric. To explain the first
3409  * sub-condition, we need to add that the function
3410  * bfq_asymmetric_scenario checks the weights of only
3411  * non-weight-raised queues, for efficiency reasons (see comments on
3412  * bfq_weights_tree_add()). Then the fact that bfqq is weight-raised
3413  * is checked explicitly here. More precisely, the compound condition
3414  * below takes into account also the fact that, even if bfqq is being
3415  * weight-raised, the scenario is still symmetric if all queues with
3416  * requests waiting for completion happen to be
3417  * weight-raised. Actually, we should be even more precise here, and
3418  * differentiate between interactive weight raising and soft real-time
3419  * weight raising.
3420  *
3421  * The second sub-condition checked in the compound condition is
3422  * whether there is a fair amount of already in-flight I/O not
3423  * belonging to bfqq. If so, I/O dispatching is to be plugged, for the
3424  * following reason. The drive may decide to serve in-flight
3425  * non-bfqq's I/O requests before bfqq's ones, thereby delaying the
3426  * arrival of new I/O requests for bfqq (recall that bfqq is sync). If
3427  * I/O-dispatching is not plugged, then, while bfqq remains empty, a
3428  * basically uncontrolled amount of I/O from other queues may be
3429  * dispatched too, possibly causing the service of bfqq's I/O to be
3430  * delayed even longer in the drive. This problem gets more and more
3431  * serious as the speed and the queue depth of the drive grow,
3432  * because, as these two quantities grow, the probability to find no
3433  * queue busy but many requests in flight grows too. By contrast,
3434  * plugging I/O dispatching minimizes the delay induced by already
3435  * in-flight I/O, and enables bfqq to recover the bandwidth it may
3436  * lose because of this delay.
3437  *
3438  * As a side note, it is worth considering that the above
3439  * device-idling countermeasures may however fail in the following
3440  * unlucky scenario: if I/O-dispatch plugging is (correctly) disabled
3441  * in a time period during which all symmetry sub-conditions hold, and
3442  * therefore the device is allowed to enqueue many requests, but at
3443  * some later point in time some sub-condition stops to hold, then it
3444  * may become impossible to make requests be served in the desired
3445  * order until all the requests already queued in the device have been
3446  * served. The last sub-condition commented above somewhat mitigates
3447  * this problem for weight-raised queues.
3448  */
3449 static bool idling_needed_for_service_guarantees(struct bfq_data *bfqd,
3450                                                  struct bfq_queue *bfqq)
3451 {
3452         /* No point in idling for bfqq if it won't get requests any longer */
3453         if (unlikely(!bfqq_process_refs(bfqq)))
3454                 return false;
3455
3456         return (bfqq->wr_coeff > 1 &&
3457                 (bfqd->wr_busy_queues <
3458                  bfq_tot_busy_queues(bfqd) ||
3459                  bfqd->rq_in_driver >=
3460                  bfqq->dispatched + 4)) ||
3461                 bfq_asymmetric_scenario(bfqd, bfqq);
3462 }
3463
3464 static bool __bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
3465                               enum bfqq_expiration reason)
3466 {
3467         /*
3468          * If this bfqq is shared between multiple processes, check
3469          * to make sure that those processes are still issuing I/Os
3470          * within the mean seek distance. If not, it may be time to
3471          * break the queues apart again.
3472          */
3473         if (bfq_bfqq_coop(bfqq) && BFQQ_SEEKY(bfqq))
3474                 bfq_mark_bfqq_split_coop(bfqq);
3475
3476         /*
3477          * Consider queues with a higher finish virtual time than
3478          * bfqq. If idling_needed_for_service_guarantees(bfqq) returns
3479          * true, then bfqq's bandwidth would be violated if an
3480          * uncontrolled amount of I/O from these queues were
3481          * dispatched while bfqq is waiting for its new I/O to
3482          * arrive. This is exactly what may happen if this is a forced
3483          * expiration caused by a preemption attempt, and if bfqq is
3484          * not re-scheduled. To prevent this from happening, re-queue
3485          * bfqq if it needs I/O-dispatch plugging, even if it is
3486          * empty. By doing so, bfqq is granted to be served before the
3487          * above queues (provided that bfqq is of course eligible).
3488          */
3489         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
3490             !(reason == BFQQE_PREEMPTED &&
3491               idling_needed_for_service_guarantees(bfqd, bfqq))) {
3492                 if (bfqq->dispatched == 0)
3493                         /*
3494                          * Overloading budget_timeout field to store
3495                          * the time at which the queue remains with no
3496                          * backlog and no outstanding request; used by
3497                          * the weight-raising mechanism.
3498                          */
3499                         bfqq->budget_timeout = jiffies;
3500
3501                 bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, true);
3502         } else {
3503                 bfq_requeue_bfqq(bfqd, bfqq, true);
3504                 /*
3505                  * Resort priority tree of potential close cooperators.
3506                  * See comments on bfq_pos_tree_add_move() for the unlikely().
3507                  */
3508                 if (unlikely(!bfqd->nonrot_with_queueing &&
3509                              !RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)))
3510                         bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
3511         }
3512
3513         /*
3514          * All in-service entities must have been properly deactivated
3515          * or requeued before executing the next function, which
3516          * resets all in-service entities as no more in service. This
3517          * may cause bfqq to be freed. If this happens, the next
3518          * function returns true.
3519          */
3520         return __bfq_bfqd_reset_in_service(bfqd);
3521 }
3522
3523 /**
3524  * __bfq_bfqq_recalc_budget - try to adapt the budget to the @bfqq behavior.
3525  * @bfqd: device data.
3526  * @bfqq: queue to update.
3527  * @reason: reason for expiration.
3528  *
3529  * Handle the feedback on @bfqq budget at queue expiration.
3530  * See the body for detailed comments.
3531  */
3532 static void __bfq_bfqq_recalc_budget(struct bfq_data *bfqd,
3533                                      struct bfq_queue *bfqq,
3534                                      enum bfqq_expiration reason)
3535 {
3536         struct request *next_rq;
3537         int budget, min_budget;
3538
3539         min_budget = bfq_min_budget(bfqd);
3540
3541         if (bfqq->wr_coeff == 1)
3542                 budget = bfqq->max_budget;
3543         else /*
3544               * Use a constant, low budget for weight-raised queues,
3545               * to help achieve a low latency. Keep it slightly higher
3546               * than the minimum possible budget, to cause a little
3547               * bit fewer expirations.
3548               */
3549                 budget = 2 * min_budget;
3550
3551         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: last budg %d, budg left %d",
3552                 bfqq->entity.budget, bfq_bfqq_budget_left(bfqq));
3553         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: last max_budg %d, min budg %d",
3554                 budget, bfq_min_budget(bfqd));
3555         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: sync %d, seeky %d",
3556                 bfq_bfqq_sync(bfqq), BFQQ_SEEKY(bfqd->in_service_queue));
3557
3558         if (bfq_bfqq_sync(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1) {
3559                 switch (reason) {
3560                 /*
3561                  * Caveat: in all the following cases we trade latency
3562                  * for throughput.
3563                  */
3564                 case BFQQE_TOO_IDLE:
3565                         /*
3566                          * This is the only case where we may reduce
3567                          * the budget: if there is no request of the
3568                          * process still waiting for completion, then
3569                          * we assume (tentatively) that the timer has
3570                          * expired because the batch of requests of
3571                          * the process could have been served with a
3572                          * smaller budget.  Hence, betting that
3573                          * process will behave in the same way when it
3574                          * becomes backlogged again, we reduce its
3575                          * next budget.  As long as we guess right,
3576                          * this budget cut reduces the latency
3577                          * experienced by the process.
3578                          *
3579                          * However, if there are still outstanding
3580                          * requests, then the process may have not yet
3581                          * issued its next request just because it is
3582                          * still waiting for the completion of some of
3583                          * the still outstanding ones.  So in this
3584                          * subcase we do not reduce its budget, on the
3585                          * contrary we increase it to possibly boost
3586                          * the throughput, as discussed in the
3587                          * comments to the BUDGET_TIMEOUT case.
3588                          */
3589                         if (bfqq->dispatched > 0) /* still outstanding reqs */
3590                                 budget = min(budget * 2, bfqd->bfq_max_budget);
3591                         else {
3592                                 if (budget > 5 * min_budget)
3593                                         budget -= 4 * min_budget;
3594                                 else
3595                                         budget = min_budget;
3596                         }
3597                         break;
3598                 case BFQQE_BUDGET_TIMEOUT:
3599                         /*
3600                          * We double the budget here because it gives
3601                          * the chance to boost the throughput if this
3602                          * is not a seeky process (and has bumped into
3603                          * this timeout because of, e.g., ZBR).
3604                          */
3605                         budget = min(budget * 2, bfqd->bfq_max_budget);
3606                         break;
3607                 case BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED:
3608                         /*
3609                          * The process still has backlog, and did not
3610                          * let either the budget timeout or the disk
3611                          * idling timeout expire. Hence it is not
3612                          * seeky, has a short thinktime and may be
3613                          * happy with a higher budget too. So
3614                          * definitely increase the budget of this good
3615                          * candidate to boost the disk throughput.
3616                          */
3617                         budget = min(budget * 4, bfqd->bfq_max_budget);
3618                         break;
3619                 case BFQQE_NO_MORE_REQUESTS:
3620                         /*
3621                          * For queues that expire for this reason, it
3622                          * is particularly important to keep the
3623                          * budget close to the actual service they
3624                          * need. Doing so reduces the timestamp
3625                          * misalignment problem described in the
3626                          * comments in the body of
3627                          * __bfq_activate_entity. In fact, suppose
3628                          * that a queue systematically expires for
3629                          * BFQQE_NO_MORE_REQUESTS and presents a
3630                          * new request in time to enjoy timestamp
3631                          * back-shifting. The larger the budget of the
3632                          * queue is with respect to the service the
3633                          * queue actually requests in each service
3634                          * slot, the more times the queue can be
3635                          * reactivated with the same virtual finish
3636                          * time. It follows that, even if this finish
3637                          * time is pushed to the system virtual time
3638                          * to reduce the consequent timestamp
3639                          * misalignment, the queue unjustly enjoys for
3640                          * many re-activations a lower finish time
3641                          * than all newly activated queues.
3642                          *
3643                          * The service needed by bfqq is measured
3644                          * quite precisely by bfqq->entity.service.
3645                          * Since bfqq does not enjoy device idling,
3646                          * bfqq->entity.service is equal to the number
3647                          * of sectors that the process associated with
3648                          * bfqq requested to read/write before waiting
3649                          * for request completions, or blocking for
3650                          * other reasons.
3651                          */
3652                         budget = max_t(int, bfqq->entity.service, min_budget);
3653                         break;
3654                 default:
3655                         return;
3656                 }
3657         } else if (!bfq_bfqq_sync(bfqq)) {
3658                 /*
3659                  * Async queues get always the maximum possible
3660                  * budget, as for them we do not care about latency
3661                  * (in addition, their ability to dispatch is limited
3662                  * by the charging factor).
3663                  */
3664                 budget = bfqd->bfq_max_budget;
3665         }
3666
3667         bfqq->max_budget = budget;
3668
3669         if (bfqd->budgets_assigned >= bfq_stats_min_budgets &&
3670             !bfqd->bfq_user_max_budget)
3671                 bfqq->max_budget = min(bfqq->max_budget, bfqd->bfq_max_budget);
3672
3673         /*
3674          * If there is still backlog, then assign a new budget, making
3675          * sure that it is large enough for the next request.  Since
3676          * the finish time of bfqq must be kept in sync with the
3677          * budget, be sure to call __bfq_bfqq_expire() *after* this
3678          * update.
3679          *
3680          * If there is no backlog, then no need to update the budget;
3681          * it will be updated on the arrival of a new request.
3682          */
3683         next_rq = bfqq->next_rq;
3684         if (next_rq)
3685                 bfqq->entity.budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
3686                                             bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq));
3687
3688         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "head sect: %u, new budget %d",
3689                         next_rq ? blk_rq_sectors(next_rq) : 0,
3690                         bfqq->entity.budget);
3691 }
3692
3693 /*
3694  * Return true if the process associated with bfqq is "slow". The slow
3695  * flag is used, in addition to the budget timeout, to reduce the
3696  * amount of service provided to seeky processes, and thus reduce
3697  * their chances to lower the throughput. More details in the comments
3698  * on the function bfq_bfqq_expire().
3699  *
3700  * An important observation is in order: as discussed in the comments
3701  * on the function bfq_update_peak_rate(), with devices with internal
3702  * queues, it is hard if ever possible to know when and for how long
3703  * an I/O request is processed by the device (apart from the trivial
3704  * I/O pattern where a new request is dispatched only after the
3705  * previous one has been completed). This makes it hard to evaluate
3706  * the real rate at which the I/O requests of each bfq_queue are
3707  * served.  In fact, for an I/O scheduler like BFQ, serving a
3708  * bfq_queue means just dispatching its requests during its service
3709  * slot (i.e., until the budget of the queue is exhausted, or the
3710  * queue remains idle, or, finally, a timeout fires). But, during the
3711  * service slot of a bfq_queue, around 100 ms at most, the device may
3712  * be even still processing requests of bfq_queues served in previous
3713  * service slots. On the opposite end, the requests of the in-service
3714  * bfq_queue may be completed after the service slot of the queue
3715  * finishes.
3716  *
3717  * Anyway, unless more sophisticated solutions are used
3718  * (where possible), the sum of the sizes of the requests dispatched
3719  * during the service slot of a bfq_queue is probably the only
3720  * approximation available for the service received by the bfq_queue
3721  * during its service slot. And this sum is the quantity used in this
3722  * function to evaluate the I/O speed of a process.
3723  */
3724 static bool bfq_bfqq_is_slow(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
3725                                  bool compensate, enum bfqq_expiration reason,
3726                                  unsigned long *delta_ms)
3727 {
3728         ktime_t delta_ktime;
3729         u32 delta_usecs;
3730         bool slow = BFQQ_SEEKY(bfqq); /* if delta too short, use seekyness */
3731
3732         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq))
3733                 return false;
3734
3735         if (compensate)
3736                 delta_ktime = bfqd->last_idling_start;
3737         else
3738                 delta_ktime = ktime_get();
3739         delta_ktime = ktime_sub(delta_ktime, bfqd->last_budget_start);
3740         delta_usecs = ktime_to_us(delta_ktime);
3741
3742         /* don't use too short time intervals */
3743         if (delta_usecs < 1000) {
3744                 if (blk_queue_nonrot(bfqd->queue))
3745                          /*
3746                           * give same worst-case guarantees as idling
3747                           * for seeky
3748                           */
3749                         *delta_ms = BFQ_MIN_TT / NSEC_PER_MSEC;
3750                 else /* charge at least one seek */
3751                         *delta_ms = bfq_slice_idle / NSEC_PER_MSEC;
3752
3753                 return slow;
3754         }
3755
3756         *delta_ms = delta_usecs / USEC_PER_MSEC;
3757
3758         /*
3759          * Use only long (> 20ms) intervals to filter out excessive
3760          * spikes in service rate estimation.
3761          */
3762         if (delta_usecs > 20000) {
3763                 /*
3764                  * Caveat for rotational devices: processes doing I/O
3765                  * in the slower disk zones tend to be slow(er) even
3766                  * if not seeky. In this respect, the estimated peak
3767                  * rate is likely to be an average over the disk
3768                  * surface. Accordingly, to not be too harsh with
3769                  * unlucky processes, a process is deemed slow only if
3770                  * its rate has been lower than half of the estimated
3771                  * peak rate.
3772                  */
3773                 slow = bfqq->entity.service < bfqd->bfq_max_budget / 2;
3774         }
3775
3776         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "bfq_bfqq_is_slow: slow %d", slow);
3777
3778         return slow;
3779 }
3780
3781 /*
3782  * To be deemed as soft real-time, an application must meet two
3783  * requirements. First, the application must not require an average
3784  * bandwidth higher than the approximate bandwidth required to playback or
3785  * record a compressed high-definition video.
3786  * The next function is invoked on the completion of the last request of a
3787  * batch, to compute the next-start time instant, soft_rt_next_start, such
3788  * that, if the next request of the application does not arrive before
3789  * soft_rt_next_start, then the above requirement on the bandwidth is met.
3790  *
3791  * The second requirement is that the request pattern of the application is
3792  * isochronous, i.e., that, after issuing a request or a batch of requests,
3793  * the application stops issuing new requests until all its pending requests
3794  * have been completed. After that, the application may issue a new batch,
3795  * and so on.
3796  * For this reason the next function is invoked to compute
3797  * soft_rt_next_start only for applications that meet this requirement,
3798  * whereas soft_rt_next_start is set to infinity for applications that do
3799  * not.
3800  *
3801  * Unfortunately, even a greedy (i.e., I/O-bound) application may
3802  * happen to meet, occasionally or systematically, both the above
3803  * bandwidth and isochrony requirements. This may happen at least in
3804  * the following circumstances. First, if the CPU load is high. The
3805  * application may stop issuing requests while the CPUs are busy
3806  * serving other processes, then restart, then stop again for a while,
3807  * and so on. The other circumstances are related to the storage
3808  * device: the storage device is highly loaded or reaches a low-enough
3809  * throughput with the I/O of the application (e.g., because the I/O
3810  * is random and/or the device is slow). In all these cases, the
3811  * I/O of the application may be simply slowed down enough to meet
3812  * the bandwidth and isochrony requirements. To reduce the probability
3813  * that greedy applications are deemed as soft real-time in these
3814  * corner cases, a further rule is used in the computation of
3815  * soft_rt_next_start: the return value of this function is forced to
3816  * be higher than the maximum between the following two quantities.
3817  *
3818  * (a) Current time plus: (1) the maximum time for which the arrival
3819  *     of a request is waited for when a sync queue becomes idle,
3820  *     namely bfqd->bfq_slice_idle, and (2) a few extra jiffies. We
3821  *     postpone for a moment the reason for adding a few extra
3822  *     jiffies; we get back to it after next item (b).  Lower-bounding
3823  *     the return value of this function with the current time plus
3824  *     bfqd->bfq_slice_idle tends to filter out greedy applications,
3825  *     because the latter issue their next request as soon as possible
3826  *     after the last one has been completed. In contrast, a soft
3827  *     real-time application spends some time processing data, after a
3828  *     batch of its requests has been completed.
3829  *
3830  * (b) Current value of bfqq->soft_rt_next_start. As pointed out
3831  *     above, greedy applications may happen to meet both the
3832  *     bandwidth and isochrony requirements under heavy CPU or
3833  *     storage-device load. In more detail, in these scenarios, these
3834  *     applications happen, only for limited time periods, to do I/O
3835  *     slowly enough to meet all the requirements described so far,
3836  *     including the filtering in above item (a). These slow-speed
3837  *     time intervals are usually interspersed between other time
3838  *     intervals during which these applications do I/O at a very high
3839  *     speed. Fortunately, exactly because of the high speed of the
3840  *     I/O in the high-speed intervals, the values returned by this
3841  *     function happen to be so high, near the end of any such
3842  *     high-speed interval, to be likely to fall *after* the end of
3843  *     the low-speed time interval that follows. These high values are
3844  *     stored in bfqq->soft_rt_next_start after each invocation of
3845  *     this function. As a consequence, if the last value of
3846  *     bfqq->soft_rt_next_start is constantly used to lower-bound the
3847  *     next value that this function may return, then, from the very
3848  *     beginning of a low-speed interval, bfqq->soft_rt_next_start is
3849  *     likely to be constantly kept so high that any I/O request
3850  *     issued during the low-speed interval is considered as arriving
3851  *     to soon for the application to be deemed as soft
3852  *     real-time. Then, in the high-speed interval that follows, the
3853  *     application will not be deemed as soft real-time, just because
3854  *     it will do I/O at a high speed. And so on.
3855  *
3856  * Getting back to the filtering in item (a), in the following two
3857  * cases this filtering might be easily passed by a greedy
3858  * application, if the reference quantity was just
3859  * bfqd->bfq_slice_idle:
3860  * 1) HZ is so low that the duration of a jiffy is comparable to or
3861  *    higher than bfqd->bfq_slice_idle. This happens, e.g., on slow
3862  *    devices with HZ=100. The time granularity may be so coarse
3863  *    that the approximation, in jiffies, of bfqd->bfq_slice_idle
3864  *    is rather lower than the exact value.
3865  * 2) jiffies, instead of increasing at a constant rate, may stop increasing
3866  *    for a while, then suddenly 'jump' by several units to recover the lost
3867  *    increments. This seems to happen, e.g., inside virtual machines.
3868  * To address this issue, in the filtering in (a) we do not use as a
3869  * reference time interval just bfqd->bfq_slice_idle, but
3870  * bfqd->bfq_slice_idle plus a few jiffies. In particular, we add the
3871  * minimum number of jiffies for which the filter seems to be quite
3872  * precise also in embedded systems and KVM/QEMU virtual machines.
3873  */
3874 static unsigned long bfq_bfqq_softrt_next_start(struct bfq_data *bfqd,
3875                                                 struct bfq_queue *bfqq)
3876 {
3877         return max3(bfqq->soft_rt_next_start,
3878                     bfqq->last_idle_bklogged +
3879                     HZ * bfqq->service_from_backlogged /
3880                     bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate,
3881                     jiffies + nsecs_to_jiffies(bfqq->bfqd->bfq_slice_idle) + 4);
3882 }
3883
3884 /**
3885  * bfq_bfqq_expire - expire a queue.
3886  * @bfqd: device owning the queue.
3887  * @bfqq: the queue to expire.
3888  * @compensate: if true, compensate for the time spent idling.
3889  * @reason: the reason causing the expiration.
3890  *
3891  * If the process associated with bfqq does slow I/O (e.g., because it
3892  * issues random requests), we charge bfqq with the time it has been
3893  * in service instead of the service it has received (see
3894  * bfq_bfqq_charge_time for details on how this goal is achieved). As
3895  * a consequence, bfqq will typically get higher timestamps upon
3896  * reactivation, and hence it will be rescheduled as if it had
3897  * received more service than what it has actually received. In the
3898  * end, bfqq receives less service in proportion to how slowly its
3899  * associated process consumes its budgets (and hence how seriously it
3900  * tends to lower the throughput). In addition, this time-charging
3901  * strategy guarantees time fairness among slow processes. In
3902  * contrast, if the process associated with bfqq is not slow, we
3903  * charge bfqq exactly with the service it has received.
3904  *
3905  * Charging time to the first type of queues and the exact service to
3906  * the other has the effect of using the WF2Q+ policy to schedule the
3907  * former on a timeslice basis, without violating service domain
3908  * guarantees among the latter.
3909  */
3910 void bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd,
3911                      struct bfq_queue *bfqq,
3912                      bool compensate,
3913                      enum bfqq_expiration reason)
3914 {
3915         bool slow;
3916         unsigned long delta = 0;
3917         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
3918
3919         /*
3920          * Check whether the process is slow (see bfq_bfqq_is_slow).
3921          */
3922         slow = bfq_bfqq_is_slow(bfqd, bfqq, compensate, reason, &delta);
3923
3924         /*
3925          * As above explained, charge slow (typically seeky) and
3926          * timed-out queues with the time and not the service
3927          * received, to favor sequential workloads.
3928          *
3929          * Processes doing I/O in the slower disk zones will tend to
3930          * be slow(er) even if not seeky. Therefore, since the
3931          * estimated peak rate is actually an average over the disk
3932          * surface, these processes may timeout just for bad luck. To
3933          * avoid punishing them, do not charge time to processes that
3934          * succeeded in consuming at least 2/3 of their budget. This
3935          * allows BFQ to preserve enough elasticity to still perform
3936          * bandwidth, and not time, distribution with little unlucky
3937          * or quasi-sequential processes.
3938          */
3939         if (bfqq->wr_coeff == 1 &&
3940             (slow ||
3941              (reason == BFQQE_BUDGET_TIMEOUT &&
3942               bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  entity->budget / 3)))
3943                 bfq_bfqq_charge_time(bfqd, bfqq, delta);
3944
3945         if (reason == BFQQE_TOO_IDLE &&
3946             entity->service <= 2 * entity->budget / 10)
3947                 bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
3948
3949         if (bfqd->low_latency && bfqq->wr_coeff == 1)
3950                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
3951
3952         if (bfqd->low_latency && bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate > 0 &&
3953             RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
3954                 /*
3955                  * If we get here, and there are no outstanding
3956                  * requests, then the request pattern is isochronous
3957                  * (see the comments on the function
3958                  * bfq_bfqq_softrt_next_start()). Thus we can compute
3959                  * soft_rt_next_start. And we do it, unless bfqq is in
3960                  * interactive weight raising. We do not do it in the
3961                  * latter subcase, for the following reason. bfqq may
3962                  * be conveying the I/O needed to load a soft
3963                  * real-time application. Such an application will
3964                  * actually exhibit a soft real-time I/O pattern after
3965                  * it finally starts doing its job. But, if
3966                  * soft_rt_next_start is computed here for an
3967                  * interactive bfqq, and bfqq had received a lot of
3968                  * service before remaining with no outstanding
3969                  * request (likely to happen on a fast device), then
3970                  * soft_rt_next_start would be assigned such a high
3971                  * value that, for a very long time, bfqq would be
3972                  * prevented from being possibly considered as soft
3973                  * real time.
3974                  *
3975                  * If, instead, the queue still has outstanding
3976                  * requests, then we have to wait for the completion
3977                  * of all the outstanding requests to discover whether
3978                  * the request pattern is actually isochronous.
3979                  */
3980                 if (bfqq->dispatched == 0 &&
3981                     bfqq->wr_coeff != bfqd->bfq_wr_coeff)
3982                         bfqq->soft_rt_next_start =
3983                                 bfq_bfqq_softrt_next_start(bfqd, bfqq);
3984                 else if (bfqq->dispatched > 0) {
3985                         /*
3986                          * Schedule an update of soft_rt_next_start to when
3987                          * the task may be discovered to be isochronous.
3988                          */
3989                         bfq_mark_bfqq_softrt_update(bfqq);
3990                 }
3991         }
3992
3993         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
3994                 "expire (%d, slow %d, num_disp %d, short_ttime %d)", reason,
3995                 slow, bfqq->dispatched, bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq));
3996
3997         /*
3998          * bfqq expired, so no total service time needs to be computed
3999          * any longer: reset state machine for measuring total service
4000          * times.
4001          */
4002         bfqd->rqs_injected = bfqd->wait_dispatch = false;
4003         bfqd->waited_rq = NULL;
4004
4005         /*
4006          * Increase, decrease or leave budget unchanged according to
4007          * reason.
4008          */
4009         __bfq_bfqq_recalc_budget(bfqd, bfqq, reason);
4010         if (__bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, reason))
4011                 /* bfqq is gone, no more actions on it */
4012                 return;
4013
4014         /* mark bfqq as waiting a request only if a bic still points to it */
4015         if (!bfq_bfqq_busy(bfqq) &&
4016             reason != BFQQE_BUDGET_TIMEOUT &&
4017             reason != BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED) {
4018                 bfq_mark_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
4019                 /*
4020                  * Not setting service to 0, because, if the next rq
4021                  * arrives in time, the queue will go on receiving
4022                  * service with this same budget (as if it never expired)
4023                  */
4024         } else
4025                 entity->service = 0;
4026
4027         /*
4028          * Reset the received-service counter for every parent entity.
4029          * Differently from what happens with bfqq->entity.service,
4030          * the resetting of this counter never needs to be postponed
4031          * for parent entities. In fact, in case bfqq may have a
4032          * chance to go on being served using the last, partially
4033          * consumed budget, bfqq->entity.service needs to be kept,
4034          * because if bfqq then actually goes on being served using
4035          * the same budget, the last value of bfqq->entity.service is
4036          * needed to properly decrement bfqq->entity.budget by the
4037          * portion already consumed. In contrast, it is not necessary
4038          * to keep entity->service for parent entities too, because
4039          * the bubble up of the new value of bfqq->entity.budget will
4040          * make sure that the budgets of parent entities are correct,
4041          * even in case bfqq and thus parent entities go on receiving
4042          * service with the same budget.
4043          */
4044         entity = entity->parent;
4045         for_each_entity(entity)
4046                 entity->service = 0;
4047 }
4048
4049 /*
4050  * Budget timeout is not implemented through a dedicated timer, but
4051  * just checked on request arrivals and completions, as well as on
4052  * idle timer expirations.
4053  */
4054 static bool bfq_bfqq_budget_timeout(struct bfq_queue *bfqq)
4055 {
4056         return time_is_before_eq_jiffies(bfqq->budget_timeout);
4057 }
4058
4059 /*
4060  * If we expire a queue that is actively waiting (i.e., with the
4061  * device idled) for the arrival of a new request, then we may incur
4062  * the timestamp misalignment problem described in the body of the
4063  * function __bfq_activate_entity. Hence we return true only if this
4064  * condition does not hold, or if the queue is slow enough to deserve
4065  * only to be kicked off for preserving a high throughput.
4066  */
4067 static bool bfq_may_expire_for_budg_timeout(struct bfq_queue *bfqq)
4068 {
4069         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
4070                 "may_budget_timeout: wait_request %d left %d timeout %d",
4071                 bfq_bfqq_wait_request(bfqq),
4072                         bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  bfqq->entity.budget / 3,
4073                 bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq));
4074
4075         return (!bfq_bfqq_wait_request(bfqq) ||
4076                 bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  bfqq->entity.budget / 3)
4077                 &&
4078                 bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq);
4079 }
4080
4081 static bool idling_boosts_thr_without_issues(struct bfq_data *bfqd,
4082                                              struct bfq_queue *bfqq)
4083 {
4084         bool rot_without_queueing =
4085                 !blk_queue_nonrot(bfqd->queue) && !bfqd->hw_tag,
4086                 bfqq_sequential_and_IO_bound,
4087                 idling_boosts_thr;
4088
4089         /* No point in idling for bfqq if it won't get requests any longer */
4090         if (unlikely(!bfqq_process_refs(bfqq)))
4091                 return false;
4092
4093         bfqq_sequential_and_IO_bound = !BFQQ_SEEKY(bfqq) &&
4094                 bfq_bfqq_IO_bound(bfqq) && bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
4095
4096         /*
4097          * The next variable takes into account the cases where idling
4098          * boosts the throughput.
4099          *
4100          * The value of the variable is computed considering, first, that
4101          * idling is virtually always beneficial for the throughput if:
4102          * (a) the device is not NCQ-capable and rotational, or
4103          * (b) regardless of the presence of NCQ, the device is rotational and
4104          *     the request pattern for bfqq is I/O-bound and sequential, or
4105          * (c) regardless of whether it is rotational, the device is
4106          *     not NCQ-capable and the request pattern for bfqq is
4107          *     I/O-bound and sequential.
4108          *
4109          * Secondly, and in contrast to the above item (b), idling an
4110          * NCQ-capable flash-based device would not boost the
4111          * throughput even with sequential I/O; rather it would lower
4112          * the throughput in proportion to how fast the device
4113          * is. Accordingly, the next variable is true if any of the
4114          * above conditions (a), (b) or (c) is true, and, in
4115          * particular, happens to be false if bfqd is an NCQ-capable
4116          * flash-based device.
4117          */
4118         idling_boosts_thr = rot_without_queueing ||
4119                 ((!blk_queue_nonrot(bfqd->queue) || !bfqd->hw_tag) &&
4120                  bfqq_sequential_and_IO_bound);
4121
4122         /*
4123          * The return value of this function is equal to that of
4124          * idling_boosts_thr, unless a special case holds. In this
4125          * special case, described below, idling may cause problems to
4126          * weight-raised queues.
4127          *
4128          * When the request pool is saturated (e.g., in the presence
4129          * of write hogs), if the processes associated with
4130          * non-weight-raised queues ask for requests at a lower rate,
4131          * then processes associated with weight-raised queues have a
4132          * higher probability to get a request from the pool
4133          * immediately (or at least soon) when they need one. Thus
4134          * they have a higher probability to actually get a fraction
4135          * of the device throughput proportional to their high
4136          * weight. This is especially true with NCQ-capable drives,
4137          * which enqueue several requests in advance, and further
4138          * reorder internally-queued requests.
4139          *
4140          * For this reason, we force to false the return value if
4141          * there are weight-raised busy queues. In this case, and if
4142          * bfqq is not weight-raised, this guarantees that the device
4143          * is not idled for bfqq (if, instead, bfqq is weight-raised,
4144          * then idling will be guaranteed by another variable, see
4145          * below). Combined with the timestamping rules of BFQ (see
4146          * [1] for details), this behavior causes bfqq, and hence any
4147          * sync non-weight-raised queue, to get a lower number of
4148          * requests served, and thus to ask for a lower number of
4149          * requests from the request pool, before the busy
4150          * weight-raised queues get served again. This often mitigates
4151          * starvation problems in the presence of heavy write
4152          * workloads and NCQ, thereby guaranteeing a higher
4153          * application and system responsiveness in these hostile
4154          * scenarios.
4155          */
4156         return idling_boosts_thr &&
4157                 bfqd->wr_busy_queues == 0;
4158 }
4159
4160 /*
4161  * For a queue that becomes empty, device idling is allowed only if
4162  * this function returns true for that queue. As a consequence, since
4163  * device idling plays a critical role for both throughput boosting
4164  * and service guarantees, the return value of this function plays a
4165  * critical role as well.
4166  *
4167  * In a nutshell, this function returns true only if idling is
4168  * beneficial for throughput or, even if detrimental for throughput,
4169  * idling is however necessary to preserve service guarantees (low
4170  * latency, desired throughput distribution, ...). In particular, on
4171  * NCQ-capable devices, this function tries to return false, so as to
4172  * help keep the drives' internal queues full, whenever this helps the
4173  * device boost the throughput without causing any service-guarantee
4174  * issue.
4175  *
4176  * Most of the issues taken into account to get the return value of
4177  * this function are not trivial. We discuss these issues in the two
4178  * functions providing the main pieces of information needed by this
4179  * function.
4180  */
4181 static bool bfq_better_to_idle(struct bfq_queue *bfqq)
4182 {
4183         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
4184         bool idling_boosts_thr_with_no_issue, idling_needed_for_service_guar;
4185
4186         /* No point in idling for bfqq if it won't get requests any longer */
4187         if (unlikely(!bfqq_process_refs(bfqq)))
4188                 return false;
4189
4190         if (unlikely(bfqd->strict_guarantees))
4191                 return true;
4192
4193         /*
4194          * Idling is performed only if slice_idle > 0. In addition, we
4195          * do not idle if
4196          * (a) bfqq is async
4197          * (b) bfqq is in the idle io prio class: in this case we do
4198          * not idle because we want to minimize the bandwidth that
4199          * queues in this class can steal to higher-priority queues
4200          */
4201         if (bfqd->bfq_slice_idle == 0 || !bfq_bfqq_sync(bfqq) ||
4202            bfq_class_idle(bfqq))
4203                 return false;
4204
4205         idling_boosts_thr_with_no_issue =
4206                 idling_boosts_thr_without_issues(bfqd, bfqq);
4207
4208         idling_needed_for_service_guar =
4209                 idling_needed_for_service_guarantees(bfqd, bfqq);
4210
4211         /*
4212          * We have now the two components we need to compute the
4213          * return value of the function, which is true only if idling
4214          * either boosts the throughput (without issues), or is
4215          * necessary to preserve service guarantees.
4216          */
4217         return idling_boosts_thr_with_no_issue ||
4218                 idling_needed_for_service_guar;
4219 }
4220
4221 /*
4222  * If the in-service queue is empty but the function bfq_better_to_idle
4223  * returns true, then:
4224  * 1) the queue must remain in service and cannot be expired, and
4225  * 2) the device must be idled to wait for the possible arrival of a new
4226  *    request for the queue.
4227  * See the comments on the function bfq_better_to_idle for the reasons
4228  * why performing device idling is the best choice to boost the throughput
4229  * and preserve service guarantees when bfq_better_to_idle itself
4230  * returns true.
4231  */
4232 static bool bfq_bfqq_must_idle(struct bfq_queue *bfqq)
4233 {
4234         return RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) && bfq_better_to_idle(bfqq);
4235 }
4236
4237 /*
4238  * This function chooses the queue from which to pick the next extra
4239  * I/O request to inject, if it finds a compatible queue. See the
4240  * comments on bfq_update_inject_limit() for details on the injection
4241  * mechanism, and for the definitions of the quantities mentioned
4242  * below.
4243  */
4244 static struct bfq_queue *
4245 bfq_choose_bfqq_for_injection(struct bfq_data *bfqd)
4246 {
4247         struct bfq_queue *bfqq, *in_serv_bfqq = bfqd->in_service_queue;
4248         unsigned int limit = in_serv_bfqq->inject_limit;
4249         /*
4250          * If
4251          * - bfqq is not weight-raised and therefore does not carry
4252          *   time-critical I/O,
4253          * or
4254          * - regardless of whether bfqq is weight-raised, bfqq has
4255          *   however a long think time, during which it can absorb the
4256          *   effect of an appropriate number of extra I/O requests
4257          *   from other queues (see bfq_update_inject_limit for
4258          *   details on the computation of this number);
4259          * then injection can be performed without restrictions.
4260          */
4261         bool in_serv_always_inject = in_serv_bfqq->wr_coeff == 1 ||
4262                 !bfq_bfqq_has_short_ttime(in_serv_bfqq);
4263
4264         /*
4265          * If
4266          * - the baseline total service time could not be sampled yet,
4267          *   so the inject limit happens to be still 0, and
4268          * - a lot of time has elapsed since the plugging of I/O
4269          *   dispatching started, so drive speed is being wasted
4270          *   significantly;
4271          * then temporarily raise inject limit to one request.
4272          */
4273         if (limit == 0 && in_serv_bfqq->last_serv_time_ns == 0 &&
4274             bfq_bfqq_wait_request(in_serv_bfqq) &&
4275             time_is_before_eq_jiffies(bfqd->last_idling_start_jiffies +
4276                                       bfqd->bfq_slice_idle)
4277                 )
4278                 limit = 1;
4279
4280         if (bfqd->rq_in_driver >= limit)
4281                 return NULL;
4282
4283         /*
4284          * Linear search of the source queue for injection; but, with
4285          * a high probability, very few steps are needed to find a
4286          * candidate queue, i.e., a queue with enough budget left for
4287          * its next request. In fact:
4288          * - BFQ dynamically updates the budget of every queue so as
4289          *   to accommodate the expected backlog of the queue;
4290          * - if a queue gets all its requests dispatched as injected
4291          *   service, then the queue is removed from the active list
4292          *   (and re-added only if it gets new requests, but then it
4293          *   is assigned again enough budget for its new backlog).
4294          */
4295         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->active_list, bfqq_list)
4296                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
4297                     (in_serv_always_inject || bfqq->wr_coeff > 1) &&
4298                     bfq_serv_to_charge(bfqq->next_rq, bfqq) <=
4299                     bfq_bfqq_budget_left(bfqq)) {
4300                         /*
4301                          * Allow for only one large in-flight request
4302                          * on non-rotational devices, for the
4303                          * following reason. On non-rotationl drives,
4304                          * large requests take much longer than
4305                          * smaller requests to be served. In addition,
4306                          * the drive prefers to serve large requests
4307                          * w.r.t. to small ones, if it can choose. So,
4308                          * having more than one large requests queued
4309                          * in the drive may easily make the next first
4310                          * request of the in-service queue wait for so
4311                          * long to break bfqq's service guarantees. On
4312                          * the bright side, large requests let the
4313                          * drive reach a very high throughput, even if
4314                          * there is only one in-flight large request
4315                          * at a time.
4316                          */
4317                         if (blk_queue_nonrot(bfqd->queue) &&
4318                             blk_rq_sectors(bfqq->next_rq) >=
4319                             BFQQ_SECT_THR_NONROT)
4320                                 limit = min_t(unsigned int, 1, limit);
4321                         else
4322                                 limit = in_serv_bfqq->inject_limit;
4323
4324                         if (bfqd->rq_in_driver < limit) {
4325                                 bfqd->rqs_injected = true;
4326                                 return bfqq;
4327                         }
4328                 }
4329
4330         return NULL;
4331 }
4332
4333 /*
4334  * Select a queue for service.  If we have a current queue in service,
4335  * check whether to continue servicing it, or retrieve and set a new one.
4336  */
4337 static struct bfq_queue *bfq_select_queue(struct bfq_data *bfqd)
4338 {
4339         struct bfq_queue *bfqq;
4340         struct request *next_rq;
4341         enum bfqq_expiration reason = BFQQE_BUDGET_TIMEOUT;
4342
4343         bfqq = bfqd->in_service_queue;
4344         if (!bfqq)
4345                 goto new_queue;
4346
4347         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: already in-service queue");
4348
4349         /*
4350          * Do not expire bfqq for budget timeout if bfqq may be about
4351          * to enjoy device idling. The reason why, in this case, we
4352          * prevent bfqq from expiring is the same as in the comments
4353          * on the case where bfq_bfqq_must_idle() returns true, in
4354          * bfq_completed_request().
4355          */
4356         if (bfq_may_expire_for_budg_timeout(bfqq) &&
4357             !bfq_bfqq_must_idle(bfqq))
4358                 goto expire;
4359
4360 check_queue:
4361         /*
4362          * This loop is rarely executed more than once. Even when it
4363          * happens, it is much more convenient to re-execute this loop
4364          * than to return NULL and trigger a new dispatch to get a
4365          * request served.
4366          */
4367         next_rq = bfqq->next_rq;
4368         /*
4369          * If bfqq has requests queued and it has enough budget left to
4370          * serve them, keep the queue, otherwise expire it.
4371          */
4372         if (next_rq) {
4373                 if (bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq) >
4374                         bfq_bfqq_budget_left(bfqq)) {
4375                         /*
4376                          * Expire the queue for budget exhaustion,
4377                          * which makes sure that the next budget is
4378                          * enough to serve the next request, even if
4379                          * it comes from the fifo expired path.
4380                          */
4381                         reason = BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED;
4382                         goto expire;
4383                 } else {
4384                         /*
4385                          * The idle timer may be pending because we may
4386                          * not disable disk idling even when a new request
4387                          * arrives.
4388                          */
4389                         if (bfq_bfqq_wait_request(bfqq)) {
4390                                 /*
4391                                  * If we get here: 1) at least a new request
4392                                  * has arrived but we have not disabled the
4393                                  * timer because the request was too small,
4394                                  * 2) then the block layer has unplugged
4395                                  * the device, causing the dispatch to be
4396                                  * invoked.
4397                                  *
4398                                  * Since the device is unplugged, now the
4399                                  * requests are probably large enough to
4400                                  * provide a reasonable throughput.
4401                                  * So we disable idling.
4402                                  */
4403                                 bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
4404                                 hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
4405                         }
4406                         goto keep_queue;
4407                 }
4408         }
4409
4410         /*
4411          * No requests pending. However, if the in-service queue is idling
4412          * for a new request, or has requests waiting for a completion and
4413          * may idle after their completion, then keep it anyway.
4414          *
4415          * Yet, inject service from other queues if it boosts
4416          * throughput and is possible.
4417          */
4418         if (bfq_bfqq_wait_request(bfqq) ||
4419             (bfqq->dispatched != 0 && bfq_better_to_idle(bfqq))) {
4420                 struct bfq_queue *async_bfqq =
4421                         bfqq->bic && bfqq->bic->bfqq[0] &&
4422                         bfq_bfqq_busy(bfqq->bic->bfqq[0]) &&
4423                         bfqq->bic->bfqq[0]->next_rq ?
4424                         bfqq->bic->bfqq[0] : NULL;
4425
4426                 /*
4427                  * The next three mutually-exclusive ifs decide
4428                  * whether to try injection, and choose the queue to
4429                  * pick an I/O request from.
4430                  *
4431                  * The first if checks whether the process associated
4432                  * with bfqq has also async I/O pending. If so, it
4433                  * injects such I/O unconditionally. Injecting async
4434                  * I/O from the same process can cause no harm to the
4435                  * process. On the contrary, it can only increase
4436                  * bandwidth and reduce latency for the process.
4437                  *
4438                  * The second if checks whether there happens to be a
4439                  * non-empty waker queue for bfqq, i.e., a queue whose
4440                  * I/O needs to be completed for bfqq to receive new
4441                  * I/O. This happens, e.g., if bfqq is associated with
4442                  * a process that does some sync. A sync generates
4443                  * extra blocking I/O, which must be completed before
4444                  * the process associated with bfqq can go on with its
4445                  * I/O. If the I/O of the waker queue is not served,
4446                  * then bfqq remains empty, and no I/O is dispatched,
4447                  * until the idle timeout fires for bfqq. This is
4448                  * likely to result in lower bandwidth and higher
4449                  * latencies for bfqq, and in a severe loss of total
4450                  * throughput. The best action to take is therefore to
4451                  * serve the waker queue as soon as possible. So do it
4452                  * (without relying on the third alternative below for
4453                  * eventually serving waker_bfqq's I/O; see the last
4454                  * paragraph for further details). This systematic
4455                  * injection of I/O from the waker queue does not
4456                  * cause any delay to bfqq's I/O. On the contrary,
4457                  * next bfqq's I/O is brought forward dramatically,
4458                  * for it is not blocked for milliseconds.
4459                  *
4460                  * The third if checks whether bfqq is a queue for
4461                  * which it is better to avoid injection. It is so if
4462                  * bfqq delivers more throughput when served without
4463                  * any further I/O from other queues in the middle, or
4464                  * if the service times of bfqq's I/O requests both
4465                  * count more than overall throughput, and may be
4466                  * easily increased by injection (this happens if bfqq
4467                  * has a short think time). If none of these
4468                  * conditions holds, then a candidate queue for
4469                  * injection is looked for through
4470                  * bfq_choose_bfqq_for_injection(). Note that the
4471                  * latter may return NULL (for example if the inject
4472                  * limit for bfqq is currently 0).
4473                  *
4474                  * NOTE: motivation for the second alternative
4475                  *
4476                  * Thanks to the way the inject limit is updated in
4477                  * bfq_update_has_short_ttime(), it is rather likely
4478                  * that, if I/O is being plugged for bfqq and the
4479                  * waker queue has pending I/O requests that are
4480                  * blocking bfqq's I/O, then the third alternative
4481                  * above lets the waker queue get served before the
4482                  * I/O-plugging timeout fires. So one may deem the
4483                  * second alternative superfluous. It is not, because
4484                  * the third alternative may be way less effective in
4485                  * case of a synchronization. For two main
4486                  * reasons. First, throughput may be low because the
4487                  * inject limit may be too low to guarantee the same
4488                  * amount of injected I/O, from the waker queue or
4489                  * other queues, that the second alternative
4490                  * guarantees (the second alternative unconditionally
4491                  * injects a pending I/O request of the waker queue
4492                  * for each bfq_dispatch_request()). Second, with the
4493                  * third alternative, the duration of the plugging,
4494                  * i.e., the time before bfqq finally receives new I/O,
4495                  * may not be minimized, because the waker queue may
4496                  * happen to be served only after other queues.
4497                  */
4498                 if (async_bfqq &&
4499                     icq_to_bic(async_bfqq->next_rq->elv.icq) == bfqq->bic &&
4500                     bfq_serv_to_charge(async_bfqq->next_rq, async_bfqq) <=
4501                     bfq_bfqq_budget_left(async_bfqq))
4502                         bfqq = bfqq->bic->bfqq[0];
4503                 else if (bfq_bfqq_has_waker(bfqq) &&
4504                            bfq_bfqq_busy(bfqq->waker_bfqq) &&
4505                            bfqq->next_rq &&
4506                            bfq_serv_to_charge(bfqq->waker_bfqq->next_rq,
4507                                               bfqq->waker_bfqq) <=
4508                            bfq_bfqq_budget_left(bfqq->waker_bfqq)
4509                         )
4510                         bfqq = bfqq->waker_bfqq;
4511                 else if (!idling_boosts_thr_without_issues(bfqd, bfqq) &&
4512                          (bfqq->wr_coeff == 1 || bfqd->wr_busy_queues > 1 ||
4513                           !bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq)))
4514                         bfqq = bfq_choose_bfqq_for_injection(bfqd);
4515                 else
4516                         bfqq = NULL;
4517
4518                 goto keep_queue;
4519         }
4520
4521         reason = BFQQE_NO_MORE_REQUESTS;
4522 expire:
4523         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false, reason);
4524 new_queue:
4525         bfqq = bfq_set_in_service_queue(bfqd);
4526         if (bfqq) {
4527                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: checking new queue");
4528                 goto check_queue;
4529         }
4530 keep_queue:
4531         if (bfqq)
4532                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: returned this queue");
4533         else
4534                 bfq_log(bfqd, "select_queue: no queue returned");
4535
4536         return bfqq;
4537 }
4538
4539 static void bfq_update_wr_data(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
4540 {
4541         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
4542
4543         if (bfqq->wr_coeff > 1) { /* queue is being weight-raised */
4544                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
4545                         "raising period dur %u/%u msec, old coeff %u, w %d(%d)",
4546                         jiffies_to_msecs(jiffies - bfqq->last_wr_start_finish),
4547                         jiffies_to_msecs(bfqq->wr_cur_max_time),
4548                         bfqq->wr_coeff,
4549                         bfqq->entity.weight, bfqq->entity.orig_weight);
4550
4551                 if (entity->prio_changed)
4552                         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "WARN: pending prio change");
4553
4554                 /*
4555                  * If the queue was activated in a burst, or too much
4556                  * time has elapsed from the beginning of this
4557                  * weight-raising period, then end weight raising.
4558                  */
4559                 if (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq))
4560                         bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
4561                 else if (time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish +
4562                                                 bfqq->wr_cur_max_time)) {
4563                         if (bfqq->wr_cur_max_time != bfqd->bfq_wr_rt_max_time ||
4564                         time_is_before_jiffies(bfqq->wr_start_at_switch_to_srt +
4565                                                bfq_wr_duration(bfqd)))
4566                                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
4567                         else {
4568                                 switch_back_to_interactive_wr(bfqq, bfqd);
4569                                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
4570                         }
4571                 }
4572                 if (bfqq->wr_coeff > 1 &&
4573                     bfqq->wr_cur_max_time != bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
4574                     bfqq->service_from_wr > max_service_from_wr) {
4575                         /* see comments on max_service_from_wr */
4576                         bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
4577                 }
4578         }
4579         /*
4580          * To improve latency (for this or other queues), immediately
4581          * update weight both if it must be raised and if it must be
4582          * lowered. Since, entity may be on some active tree here, and
4583          * might have a pending change of its ioprio class, invoke
4584          * next function with the last parameter unset (see the
4585          * comments on the function).
4586          */
4587         if ((entity->weight > entity->orig_weight) != (bfqq->wr_coeff > 1))
4588                 __bfq_entity_update_weight_prio(bfq_entity_service_tree(entity),
4589                                                 entity, false);
4590 }
4591
4592 /*
4593  * Dispatch next request from bfqq.
4594  */
4595 static struct request *bfq_dispatch_rq_from_bfqq(struct bfq_data *bfqd,
4596                                                  struct bfq_queue *bfqq)
4597 {
4598         struct request *rq = bfqq->next_rq;
4599         unsigned long service_to_charge;
4600
4601         service_to_charge = bfq_serv_to_charge(rq, bfqq);
4602
4603         bfq_bfqq_served(bfqq, service_to_charge);
4604
4605         if (bfqq == bfqd->in_service_queue && bfqd->wait_dispatch) {
4606                 bfqd->wait_dispatch = false;
4607                 bfqd->waited_rq = rq;
4608         }
4609
4610         bfq_dispatch_remove(bfqd->queue, rq);
4611
4612         if (bfqq != bfqd->in_service_queue)
4613                 goto return_rq;
4614
4615         /*
4616          * If weight raising has to terminate for bfqq, then next
4617          * function causes an immediate update of bfqq's weight,
4618          * without waiting for next activation. As a consequence, on
4619          * expiration, bfqq will be timestamped as if has never been
4620          * weight-raised during this service slot, even if it has
4621          * received part or even most of the service as a
4622          * weight-raised queue. This inflates bfqq's timestamps, which
4623          * is beneficial, as bfqq is then more willing to leave the
4624          * device immediately to possible other weight-raised queues.
4625          */
4626         bfq_update_wr_data(bfqd, bfqq);
4627
4628         /*
4629          * Expire bfqq, pretending that its budget expired, if bfqq
4630          * belongs to CLASS_IDLE and other queues are waiting for
4631          * service.
4632          */
4633         if (!(bfq_tot_busy_queues(bfqd) > 1 && bfq_class_idle(bfqq)))
4634                 goto return_rq;
4635
4636         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false, BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED);
4637
4638 return_rq:
4639         return rq;
4640 }
4641
4642 static bool bfq_has_work(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4643 {
4644         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4645
4646         if (!atomic_read(&hctx->elevator_queued))
4647                 return false;
4648
4649         /*
4650          * Avoiding lock: a race on bfqd->busy_queues should cause at
4651          * most a call to dispatch for nothing
4652          */
4653         return !list_empty_careful(&bfqd->dispatch) ||
4654                 bfq_tot_busy_queues(bfqd) > 0;
4655 }
4656
4657 static struct request *__bfq_dispatch_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4658 {
4659         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4660         struct request *rq = NULL;
4661         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
4662
4663         if (!list_empty(&bfqd->dispatch)) {
4664                 rq = list_first_entry(&bfqd->dispatch, struct request,
4665                                       queuelist);
4666                 list_del_init(&rq->queuelist);
4667
4668                 bfqq = RQ_BFQQ(rq);
4669
4670                 if (bfqq) {
4671                         /*
4672                          * Increment counters here, because this
4673                          * dispatch does not follow the standard
4674                          * dispatch flow (where counters are
4675                          * incremented)
4676                          */
4677                         bfqq->dispatched++;
4678
4679                         goto inc_in_driver_start_rq;
4680                 }
4681
4682                 /*
4683                  * We exploit the bfq_finish_requeue_request hook to
4684                  * decrement rq_in_driver, but
4685                  * bfq_finish_requeue_request will not be invoked on
4686                  * this request. So, to avoid unbalance, just start
4687                  * this request, without incrementing rq_in_driver. As
4688                  * a negative consequence, rq_in_driver is deceptively
4689                  * lower than it should be while this request is in
4690                  * service. This may cause bfq_schedule_dispatch to be
4691                  * invoked uselessly.
4692                  *
4693                  * As for implementing an exact solution, the
4694                  * bfq_finish_requeue_request hook, if defined, is
4695                  * probably invoked also on this request. So, by
4696                  * exploiting this hook, we could 1) increment
4697                  * rq_in_driver here, and 2) decrement it in
4698                  * bfq_finish_requeue_request. Such a solution would
4699                  * let the value of the counter be always accurate,
4700                  * but it would entail using an extra interface
4701                  * function. This cost seems higher than the benefit,
4702                  * being the frequency of non-elevator-private
4703                  * requests very low.
4704                  */
4705                 goto start_rq;
4706         }
4707
4708         bfq_log(bfqd, "dispatch requests: %d busy queues",
4709                 bfq_tot_busy_queues(bfqd));
4710
4711         if (bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 0)
4712                 goto exit;
4713
4714         /*
4715          * Force device to serve one request at a time if
4716          * strict_guarantees is true. Forcing this service scheme is
4717          * currently the ONLY way to guarantee that the request
4718          * service order enforced by the scheduler is respected by a
4719          * queueing device. Otherwise the device is free even to make
4720          * some unlucky request wait for as long as the device
4721          * wishes.
4722          *
4723          * Of course, serving one request at a time may cause loss of
4724          * throughput.
4725          */
4726         if (bfqd->strict_guarantees && bfqd->rq_in_driver > 0)
4727                 goto exit;
4728
4729         bfqq = bfq_select_queue(bfqd);
4730         if (!bfqq)
4731                 goto exit;
4732
4733         rq = bfq_dispatch_rq_from_bfqq(bfqd, bfqq);
4734
4735         if (rq) {
4736 inc_in_driver_start_rq:
4737                 bfqd->rq_in_driver++;
4738 start_rq:
4739                 rq->rq_flags |= RQF_STARTED;
4740         }
4741 exit:
4742         return rq;
4743 }
4744
4745 #ifdef CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG
4746 static void bfq_update_dispatch_stats(struct request_queue *q,
4747                                       struct request *rq,
4748                                       struct bfq_queue *in_serv_queue,
4749                                       bool idle_timer_disabled)
4750 {
4751         struct bfq_queue *bfqq = rq ? RQ_BFQQ(rq) : NULL;
4752
4753         if (!idle_timer_disabled && !bfqq)
4754                 return;
4755
4756         /*
4757          * rq and bfqq are guaranteed to exist until this function
4758          * ends, for the following reasons. First, rq can be
4759          * dispatched to the device, and then can be completed and
4760          * freed, only after this function ends. Second, rq cannot be
4761          * merged (and thus freed because of a merge) any longer,
4762          * because it has already started. Thus rq cannot be freed
4763          * before this function ends, and, since rq has a reference to
4764          * bfqq, the same guarantee holds for bfqq too.
4765          *
4766          * In addition, the following queue lock guarantees that
4767          * bfqq_group(bfqq) exists as well.
4768          */
4769         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
4770         if (idle_timer_disabled)
4771                 /*
4772                  * Since the idle timer has been disabled,
4773                  * in_serv_queue contained some request when
4774                  * __bfq_dispatch_request was invoked above, which
4775                  * implies that rq was picked exactly from
4776                  * in_serv_queue. Thus in_serv_queue == bfqq, and is
4777                  * therefore guaranteed to exist because of the above
4778                  * arguments.
4779                  */
4780                 bfqg_stats_update_idle_time(bfqq_group(in_serv_queue));
4781         if (bfqq) {
4782                 struct bfq_group *bfqg = bfqq_group(bfqq);
4783
4784                 bfqg_stats_update_avg_queue_size(bfqg);
4785                 bfqg_stats_set_start_empty_time(bfqg);
4786                 bfqg_stats_update_io_remove(bfqg, rq->cmd_flags);
4787         }
4788         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
4789 }
4790 #else
4791 static inline void bfq_update_dispatch_stats(struct request_queue *q,
4792                                              struct request *rq,
4793                                              struct bfq_queue *in_serv_queue,
4794                                              bool idle_timer_disabled) {}
4795 #endif /* CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG */
4796
4797 static struct request *bfq_dispatch_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4798 {
4799         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4800         struct request *rq;
4801         struct bfq_queue *in_serv_queue;
4802         bool waiting_rq, idle_timer_disabled;
4803
4804         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
4805
4806         in_serv_queue = bfqd->in_service_queue;
4807         waiting_rq = in_serv_queue && bfq_bfqq_wait_request(in_serv_queue);
4808
4809         rq = __bfq_dispatch_request(hctx);
4810
4811         idle_timer_disabled =
4812                 waiting_rq && !bfq_bfqq_wait_request(in_serv_queue);
4813
4814         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
4815
4816         bfq_update_dispatch_stats(hctx->queue, rq, in_serv_queue,
4817                                   idle_timer_disabled);
4818
4819         return rq;
4820 }
4821
4822 /*
4823  * Task holds one reference to the queue, dropped when task exits.  Each rq
4824  * in-flight on this queue also holds a reference, dropped when rq is freed.
4825  *
4826  * Scheduler lock must be held here. Recall not to use bfqq after calling
4827  * this function on it.
4828  */
4829 void bfq_put_queue(struct bfq_queue *bfqq)
4830 {
4831         struct bfq_queue *item;
4832         struct hlist_node *n;
4833         struct bfq_group *bfqg = bfqq_group(bfqq);
4834
4835         if (bfqq->bfqd)
4836                 bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "put_queue: %p %d",
4837                              bfqq, bfqq->ref);
4838
4839         bfqq->ref--;
4840         if (bfqq->ref)
4841                 return;
4842
4843         if (!hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node)) {
4844                 hlist_del_init(&bfqq->burst_list_node);
4845                 /*
4846                  * Decrement also burst size after the removal, if the
4847                  * process associated with bfqq is exiting, and thus
4848                  * does not contribute to the burst any longer. This
4849                  * decrement helps filter out false positives of large
4850                  * bursts, when some short-lived process (often due to
4851                  * the execution of commands by some service) happens
4852                  * to start and exit while a complex application is
4853                  * starting, and thus spawning several processes that
4854                  * do I/O (and that *must not* be treated as a large
4855                  * burst, see comments on bfq_handle_burst).
4856                  *
4857                  * In particular, the decrement is performed only if:
4858                  * 1) bfqq is not a merged queue, because, if it is,
4859                  * then this free of bfqq is not triggered by the exit
4860                  * of the process bfqq is associated with, but exactly
4861                  * by the fact that bfqq has just been merged.
4862                  * 2) burst_size is greater than 0, to handle
4863                  * unbalanced decrements. Unbalanced decrements may
4864                  * happen in te following case: bfqq is inserted into
4865                  * the current burst list--without incrementing
4866                  * bust_size--because of a split, but the current
4867                  * burst list is not the burst list bfqq belonged to
4868                  * (see comments on the case of a split in
4869                  * bfq_set_request).
4870                  */
4871                 if (bfqq->bic && bfqq->bfqd->burst_size > 0)
4872                         bfqq->bfqd->burst_size--;
4873         }
4874
4875         /*
4876          * bfqq does not exist any longer, so it cannot be woken by
4877          * any other queue, and cannot wake any other queue. Then bfqq
4878          * must be removed from the woken list of its possible waker
4879          * queue, and all queues in the woken list of bfqq must stop
4880          * having a waker queue. Strictly speaking, these updates
4881          * should be performed when bfqq remains with no I/O source
4882          * attached to it, which happens before bfqq gets freed. In
4883          * particular, this happens when the last process associated
4884          * with bfqq exits or gets associated with a different
4885          * queue. However, both events lead to bfqq being freed soon,
4886          * and dangling references would come out only after bfqq gets
4887          * freed. So these updates are done here, as a simple and safe
4888          * way to handle all cases.
4889          */
4890         /* remove bfqq from woken list */
4891         if (!hlist_unhashed(&bfqq->woken_list_node))
4892                 hlist_del_init(&bfqq->woken_list_node);
4893
4894         /* reset waker for all queues in woken list */
4895         hlist_for_each_entry_safe(item, n, &bfqq->woken_list,
4896                                   woken_list_node) {
4897                 item->waker_bfqq = NULL;
4898                 bfq_clear_bfqq_has_waker(item);
4899                 hlist_del_init(&item->woken_list_node);
4900         }
4901
4902         if (bfqq->bfqd && bfqq->bfqd->last_completed_rq_bfqq == bfqq)
4903                 bfqq->bfqd->last_completed_rq_bfqq = NULL;
4904
4905         kmem_cache_free(bfq_pool, bfqq);
4906         bfqg_and_blkg_put(bfqg);
4907 }
4908
4909 static void bfq_put_cooperator(struct bfq_queue *bfqq)
4910 {
4911         struct bfq_queue *__bfqq, *next;
4912
4913         /*
4914          * If this queue was scheduled to merge with another queue, be
4915          * sure to drop the reference taken on that queue (and others in
4916          * the merge chain). See bfq_setup_merge and bfq_merge_bfqqs.
4917          */
4918         __bfqq = bfqq->new_bfqq;
4919         while (__bfqq) {
4920                 if (__bfqq == bfqq)
4921                         break;
4922                 next = __bfqq->new_bfqq;
4923                 bfq_put_queue(__bfqq);
4924                 __bfqq = next;
4925         }
4926 }
4927
4928 static void bfq_exit_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
4929 {
4930         if (bfqq == bfqd->in_service_queue) {
4931                 __bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
4932                 bfq_schedule_dispatch(bfqd);
4933         }
4934
4935         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "exit_bfqq: %p, %d", bfqq, bfqq->ref);
4936
4937         bfq_put_cooperator(bfqq);
4938
4939         bfq_release_process_ref(bfqd, bfqq);
4940 }
4941
4942 static void bfq_exit_icq_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync)
4943 {
4944         struct bfq_queue *bfqq = bic_to_bfqq(bic, is_sync);
4945         struct bfq_data *bfqd;
4946
4947         if (bfqq)
4948                 bfqd = bfqq->bfqd; /* NULL if scheduler already exited */
4949
4950         if (bfqq && bfqd) {
4951                 unsigned long flags;
4952
4953                 spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
4954                 bfqq->bic = NULL;
4955                 bfq_exit_bfqq(bfqd, bfqq);
4956                 bic_set_bfqq(bic, NULL, is_sync);
4957                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
4958         }
4959 }
4960
4961 static void bfq_exit_icq(struct io_cq *icq)
4962 {
4963         struct bfq_io_cq *bic = icq_to_bic(icq);
4964
4965         bfq_exit_icq_bfqq(bic, true);
4966         bfq_exit_icq_bfqq(bic, false);
4967 }
4968
4969 /*
4970  * Update the entity prio values; note that the new values will not
4971  * be used until the next (re)activation.
4972  */
4973 static void
4974 bfq_set_next_ioprio_data(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_io_cq *bic)
4975 {
4976         struct task_struct *tsk = current;
4977         int ioprio_class;
4978         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
4979
4980         if (!bfqd)
4981                 return;
4982
4983         ioprio_class = IOPRIO_PRIO_CLASS(bic->ioprio);
4984         switch (ioprio_class) {
4985         default:
4986                 pr_err("bdi %s: bfq: bad prio class %d\n",
4987                                 bdi_dev_name(bfqq->bfqd->queue->backing_dev_info),
4988                                 ioprio_class);
4989                 fallthrough;
4990         case IOPRIO_CLASS_NONE:
4991                 /*
4992                  * No prio set, inherit CPU scheduling settings.
4993                  */
4994                 bfqq->new_ioprio = task_nice_ioprio(tsk);
4995                 bfqq->new_ioprio_class = task_nice_ioclass(tsk);
4996                 break;
4997         case IOPRIO_CLASS_RT:
4998                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
4999                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_RT;
5000                 break;
5001         case IOPRIO_CLASS_BE:
5002                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
5003                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_BE;
5004                 break;
5005         case IOPRIO_CLASS_IDLE:
5006                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_IDLE;
5007                 bfqq->new_ioprio = 7;
5008                 break;
5009         }
5010
5011         if (bfqq->new_ioprio >= IOPRIO_BE_NR) {
5012                 pr_crit("bfq_set_next_ioprio_data: new_ioprio %d\n",
5013                         bfqq->new_ioprio);
5014                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_BE_NR - 1;
5015         }
5016
5017         bfqq->entity.new_weight = bfq_ioprio_to_weight(bfqq->new_ioprio);
5018         bfqq->entity.prio_changed = 1;
5019 }
5020
5021 static struct bfq_queue *bfq_get_queue(struct bfq_data *bfqd,
5022                                        struct bio *bio, bool is_sync,
5023                                        struct bfq_io_cq *bic);
5024
5025 static void bfq_check_ioprio_change(struct bfq_io_cq *bic, struct bio *bio)
5026 {
5027         struct bfq_data *bfqd = bic_to_bfqd(bic);
5028         struct bfq_queue *bfqq;
5029         int ioprio = bic->icq.ioc->ioprio;
5030
5031         /*
5032          * This condition may trigger on a newly created bic, be sure to
5033          * drop the lock before returning.
5034          */
5035         if (unlikely(!bfqd) || likely(bic->ioprio == ioprio))
5036                 return;
5037
5038         bic->ioprio = ioprio;
5039
5040         bfqq = bic_to_bfqq(bic, false);
5041         if (bfqq) {
5042                 bfq_release_process_ref(bfqd, bfqq);
5043                 bfqq = bfq_get_queue(bfqd, bio, BLK_RW_ASYNC, bic);
5044                 bic_set_bfqq(bic, bfqq, false);
5045         }
5046
5047         bfqq = bic_to_bfqq(bic, true);
5048         if (bfqq)
5049                 bfq_set_next_ioprio_data(bfqq, bic);
5050 }
5051
5052 static void bfq_init_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
5053                           struct bfq_io_cq *bic, pid_t pid, int is_sync)
5054 {
5055         RB_CLEAR_NODE(&bfqq->entity.rb_node);
5056         INIT_LIST_HEAD(&bfqq->fifo);
5057         INIT_HLIST_NODE(&bfqq->burst_list_node);
5058         INIT_HLIST_NODE(&bfqq->woken_list_node);
5059         INIT_HLIST_HEAD(&bfqq->woken_list);
5060
5061         bfqq->ref = 0;
5062         bfqq->bfqd = bfqd;
5063
5064         if (bic)
5065                 bfq_set_next_ioprio_data(bfqq, bic);
5066
5067         if (is_sync) {
5068                 /*
5069                  * No need to mark as has_short_ttime if in
5070                  * idle_class, because no device idling is performed
5071                  * for queues in idle class
5072                  */
5073                 if (!bfq_class_idle(bfqq))
5074                         /* tentatively mark as has_short_ttime */
5075                         bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5076                 bfq_mark_bfqq_sync(bfqq);
5077                 bfq_mark_bfqq_just_created(bfqq);
5078         } else
5079                 bfq_clear_bfqq_sync(bfqq);
5080
5081         /* set end request to minus infinity from now */
5082         bfqq->ttime.last_end_request = ktime_get_ns() + 1;
5083
5084         bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
5085
5086         bfqq->pid = pid;
5087
5088         /* Tentative initial value to trade off between thr and lat */
5089         bfqq->max_budget = (2 * bfq_max_budget(bfqd)) / 3;
5090         bfqq->budget_timeout = bfq_smallest_from_now();
5091
5092         bfqq->wr_coeff = 1;
5093         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
5094         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt = bfq_smallest_from_now();
5095         bfqq->split_time = bfq_smallest_from_now();
5096
5097         /*
5098          * To not forget the possibly high bandwidth consumed by a
5099          * process/queue in the recent past,
5100          * bfq_bfqq_softrt_next_start() returns a value at least equal
5101          * to the current value of bfqq->soft_rt_next_start (see
5102          * comments on bfq_bfqq_softrt_next_start).  Set
5103          * soft_rt_next_start to now, to mean that bfqq has consumed
5104          * no bandwidth so far.
5105          */
5106         bfqq->soft_rt_next_start = jiffies;
5107
5108         /* first request is almost certainly seeky */
5109         bfqq->seek_history = 1;
5110 }
5111
5112 static struct bfq_queue **bfq_async_queue_prio(struct bfq_data *bfqd,
5113                                                struct bfq_group *bfqg,
5114                                                int ioprio_class, int ioprio)
5115 {
5116         switch (ioprio_class) {
5117         case IOPRIO_CLASS_RT:
5118                 return &bfqg->async_bfqq[0][ioprio];
5119         case IOPRIO_CLASS_NONE:
5120                 ioprio = IOPRIO_NORM;
5121                 fallthrough;
5122         case IOPRIO_CLASS_BE:
5123                 return &bfqg->async_bfqq[1][ioprio];
5124         case IOPRIO_CLASS_IDLE:
5125                 return &bfqg->async_idle_bfqq;
5126         default:
5127                 return NULL;
5128         }
5129 }
5130
5131 static struct bfq_queue *bfq_get_queue(struct bfq_data *bfqd,
5132                                        struct bio *bio, bool is_sync,
5133                                        struct bfq_io_cq *bic)
5134 {
5135         const int ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
5136         const int ioprio_class = IOPRIO_PRIO_CLASS(bic->ioprio);
5137         struct bfq_queue **async_bfqq = NULL;
5138         struct bfq_queue *bfqq;
5139         struct bfq_group *bfqg;
5140
5141         rcu_read_lock();
5142
5143         bfqg = bfq_find_set_group(bfqd, __bio_blkcg(bio));
5144         if (!bfqg) {
5145                 bfqq = &bfqd->oom_bfqq;
5146                 goto out;
5147         }
5148
5149         if (!is_sync) {
5150                 async_bfqq = bfq_async_queue_prio(bfqd, bfqg, ioprio_class,
5151                                                   ioprio);
5152                 bfqq = *async_bfqq;
5153                 if (bfqq)
5154                         goto out;
5155         }
5156
5157         bfqq = kmem_cache_alloc_node(bfq_pool,
5158                                      GFP_NOWAIT | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN,
5159                                      bfqd->queue->node);
5160
5161         if (bfqq) {
5162                 bfq_init_bfqq(bfqd, bfqq, bic, current->pid,
5163                               is_sync);
5164                 bfq_init_entity(&bfqq->entity, bfqg);
5165                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "allocated");
5166         } else {
5167                 bfqq = &bfqd->oom_bfqq;
5168                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "using oom bfqq");
5169                 goto out;
5170         }
5171
5172         /*
5173          * Pin the queue now that it's allocated, scheduler exit will
5174          * prune it.
5175          */
5176         if (async_bfqq) {
5177                 bfqq->ref++; /*
5178                               * Extra group reference, w.r.t. sync
5179                               * queue. This extra reference is removed
5180                               * only if bfqq->bfqg disappears, to
5181                               * guarantee that this queue is not freed
5182                               * until its group goes away.
5183                               */
5184                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_queue, bfqq not in async: %p, %d",
5185                              bfqq, bfqq->ref);
5186                 *async_bfqq = bfqq;
5187         }
5188
5189 out:
5190         bfqq->ref++; /* get a process reference to this queue */
5191         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_queue, at end: %p, %d", bfqq, bfqq->ref);
5192         rcu_read_unlock();
5193         return bfqq;
5194 }
5195
5196 static void bfq_update_io_thinktime(struct bfq_data *bfqd,
5197                                     struct bfq_queue *bfqq)
5198 {
5199         struct bfq_ttime *ttime = &bfqq->ttime;
5200         u64 elapsed = ktime_get_ns() - bfqq->ttime.last_end_request;
5201
5202         elapsed = min_t(u64, elapsed, 2ULL * bfqd->bfq_slice_idle);
5203
5204         ttime->ttime_samples = (7*bfqq->ttime.ttime_samples + 256) / 8;
5205         ttime->ttime_total = div_u64(7*ttime->ttime_total + 256*elapsed,  8);
5206         ttime->ttime_mean = div64_ul(ttime->ttime_total + 128,
5207                                      ttime->ttime_samples);
5208 }
5209
5210 static void
5211 bfq_update_io_seektime(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
5212                        struct request *rq)
5213 {
5214         bfqq->seek_history <<= 1;
5215         bfqq->seek_history |= BFQ_RQ_SEEKY(bfqd, bfqq->last_request_pos, rq);
5216
5217         if (bfqq->wr_coeff > 1 &&
5218             bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
5219             BFQQ_TOTALLY_SEEKY(bfqq))
5220                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
5221 }
5222
5223 static void bfq_update_has_short_ttime(struct bfq_data *bfqd,
5224                                        struct bfq_queue *bfqq,
5225                                        struct bfq_io_cq *bic)
5226 {
5227         bool has_short_ttime = true, state_changed;
5228
5229         /*
5230          * No need to update has_short_ttime if bfqq is async or in
5231          * idle io prio class, or if bfq_slice_idle is zero, because
5232          * no device idling is performed for bfqq in this case.
5233          */
5234         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq) || bfq_class_idle(bfqq) ||
5235             bfqd->bfq_slice_idle == 0)
5236                 return;
5237
5238         /* Idle window just restored, statistics are meaningless. */
5239         if (time_is_after_eq_jiffies(bfqq->split_time +
5240                                      bfqd->bfq_wr_min_idle_time))
5241                 return;
5242
5243         /* Think time is infinite if no process is linked to
5244          * bfqq. Otherwise check average think time to
5245          * decide whether to mark as has_short_ttime
5246          */
5247         if (atomic_read(&bic->icq.ioc->active_ref) == 0 ||
5248             (bfq_sample_valid(bfqq->ttime.ttime_samples) &&
5249              bfqq->ttime.ttime_mean > bfqd->bfq_slice_idle))
5250                 has_short_ttime = false;
5251
5252         state_changed = has_short_ttime != bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5253
5254         if (has_short_ttime)
5255                 bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5256         else
5257                 bfq_clear_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
5258
5259         /*
5260          * Until the base value for the total service time gets
5261          * finally computed for bfqq, the inject limit does depend on
5262          * the think-time state (short|long). In particular, the limit
5263          * is 0 or 1 if the think time is deemed, respectively, as
5264          * short or long (details in the comments in
5265          * bfq_update_inject_limit()). Accordingly, the next
5266          * instructions reset the inject limit if the think-time state
5267          * has changed and the above base value is still to be
5268          * computed.
5269          *
5270          * However, the reset is performed only if more than 100 ms
5271          * have elapsed since the last update of the inject limit, or
5272          * (inclusive) if the change is from short to long think
5273          * time. The reason for this waiting is as follows.
5274          *
5275          * bfqq may have a long think time because of a
5276          * synchronization with some other queue, i.e., because the
5277          * I/O of some other queue may need to be completed for bfqq
5278          * to receive new I/O. Details in the comments on the choice
5279          * of the queue for injection in bfq_select_queue().
5280          *
5281          * As stressed in those comments, if such a synchronization is
5282          * actually in place, then, without injection on bfqq, the
5283          * blocking I/O cannot happen to served while bfqq is in
5284          * service. As a consequence, if bfqq is granted
5285          * I/O-dispatch-plugging, then bfqq remains empty, and no I/O
5286          * is dispatched, until the idle timeout fires. This is likely
5287          * to result in lower bandwidth and higher latencies for bfqq,
5288          * and in a severe loss of total throughput.
5289          *
5290          * On the opposite end, a non-zero inject limit may allow the
5291          * I/O that blocks bfqq to be executed soon, and therefore
5292          * bfqq to receive new I/O soon.
5293          *
5294          * But, if the blocking gets actually eliminated, then the
5295          * next think-time sample for bfqq may be very low. This in
5296          * turn may cause bfqq's think time to be deemed
5297          * short. Without the 100 ms barrier, this new state change
5298          * would cause the body of the next if to be executed
5299          * immediately. But this would set to 0 the inject
5300          * limit. Without injection, the blocking I/O would cause the
5301          * think time of bfqq to become long again, and therefore the
5302          * inject limit to be raised again, and so on. The only effect
5303          * of such a steady oscillation between the two think-time
5304          * states would be to prevent effective injection on bfqq.
5305          *
5306          * In contrast, if the inject limit is not reset during such a
5307          * long time interval as 100 ms, then the number of short
5308          * think time samples can grow significantly before the reset
5309          * is performed. As a consequence, the think time state can
5310          * become stable before the reset. Therefore there will be no
5311          * state change when the 100 ms elapse, and no reset of the
5312          * inject limit. The inject limit remains steadily equal to 1
5313          * both during and after the 100 ms. So injection can be
5314          * performed at all times, and throughput gets boosted.
5315          *
5316          * An inject limit equal to 1 is however in conflict, in
5317          * general, with the fact that the think time of bfqq is
5318          * short, because injection may be likely to delay bfqq's I/O
5319          * (as explained in the comments in
5320          * bfq_update_inject_limit()). But this does not happen in
5321          * this special case, because bfqq's low think time is due to
5322          * an effective handling of a synchronization, through
5323          * injection. In this special case, bfqq's I/O does not get
5324          * delayed by injection; on the contrary, bfqq's I/O is
5325          * brought forward, because it is not blocked for
5326          * milliseconds.
5327          *
5328          * In addition, serving the blocking I/O much sooner, and much
5329          * more frequently than once per I/O-plugging timeout, makes
5330          * it much quicker to detect a waker queue (the concept of
5331          * waker queue is defined in the comments in
5332          * bfq_add_request()). This makes it possible to start sooner
5333          * to boost throughput more effectively, by injecting the I/O
5334          * of the waker queue unconditionally on every
5335          * bfq_dispatch_request().
5336          *
5337          * One last, important benefit of not resetting the inject
5338          * limit before 100 ms is that, during this time interval, the
5339          * base value for the total service time is likely to get
5340          * finally computed for bfqq, freeing the inject limit from
5341          * its relation with the think time.
5342          */
5343         if (state_changed && bfqq->last_serv_time_ns == 0 &&
5344             (time_is_before_eq_jiffies(bfqq->decrease_time_jif +
5345                                       msecs_to_jiffies(100)) ||
5346              !has_short_ttime))
5347                 bfq_reset_inject_limit(bfqd, bfqq);
5348 }
5349
5350 /*
5351  * Called when a new fs request (rq) is added to bfqq.  Check if there's
5352  * something we should do about it.
5353  */
5354 static void bfq_rq_enqueued(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
5355                             struct request *rq)
5356 {
5357         if (rq->cmd_flags & REQ_META)
5358                 bfqq->meta_pending++;
5359
5360         bfqq->last_request_pos = blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq);
5361
5362         if (bfqq == bfqd->in_service_queue && bfq_bfqq_wait_request(bfqq)) {
5363                 bool small_req = bfqq->queued[rq_is_sync(rq)] == 1 &&
5364                                  blk_rq_sectors(rq) < 32;
5365                 bool budget_timeout = bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq);
5366
5367                 /*
5368                  * There is just this request queued: if
5369                  * - the request is small, and
5370                  * - we are idling to boost throughput, and
5371                  * - the queue is not to be expired,
5372                  * then just exit.
5373                  *
5374                  * In this way, if the device is being idled to wait
5375                  * for a new request from the in-service queue, we
5376                  * avoid unplugging the device and committing the
5377                  * device to serve just a small request. In contrast
5378                  * we wait for the block layer to decide when to
5379                  * unplug the device: hopefully, new requests will be
5380                  * merged to this one quickly, then the device will be
5381                  * unplugged and larger requests will be dispatched.
5382                  */
5383                 if (small_req && idling_boosts_thr_without_issues(bfqd, bfqq) &&
5384                     !budget_timeout)
5385                         return;
5386
5387                 /*
5388                  * A large enough request arrived, or idling is being
5389                  * performed to preserve service guarantees, or
5390                  * finally the queue is to be expired: in all these
5391                  * cases disk idling is to be stopped, so clear
5392                  * wait_request flag and reset timer.
5393                  */
5394                 bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
5395                 hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
5396
5397                 /*
5398                  * The queue is not empty, because a new request just
5399                  * arrived. Hence we can safely expire the queue, in
5400                  * case of budget timeout, without risking that the
5401                  * timestamps of the queue are not updated correctly.
5402                  * See [1] for more details.
5403                  */
5404                 if (budget_timeout)
5405                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
5406                                         BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
5407         }
5408 }
5409
5410 /* returns true if it causes the idle timer to be disabled */
5411 static bool __bfq_insert_request(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
5412 {
5413         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq),
5414                 *new_bfqq = bfq_setup_cooperator(bfqd, bfqq, rq, true);
5415         bool waiting, idle_timer_disabled = false;
5416
5417         if (new_bfqq) {
5418                 /*
5419                  * Release the request's reference to the old bfqq
5420                  * and make sure one is taken to the shared queue.
5421                  */
5422                 new_bfqq->allocated++;
5423                 bfqq->allocated--;
5424                 new_bfqq->ref++;
5425                 /*
5426                  * If the bic associated with the process
5427                  * issuing this request still points to bfqq
5428                  * (and thus has not been already redirected
5429                  * to new_bfqq or even some other bfq_queue),
5430                  * then complete the merge and redirect it to
5431                  * new_bfqq.
5432                  */
5433                 if (bic_to_bfqq(RQ_BIC(rq), 1) == bfqq)
5434                         bfq_merge_bfqqs(bfqd, RQ_BIC(rq),
5435                                         bfqq, new_bfqq);
5436
5437                 bfq_clear_bfqq_just_created(bfqq);
5438                 /*
5439                  * rq is about to be enqueued into new_bfqq,
5440                  * release rq reference on bfqq
5441                  */
5442                 bfq_put_queue(bfqq);
5443                 rq->elv.priv[1] = new_bfqq;
5444                 bfqq = new_bfqq;
5445         }
5446
5447         bfq_update_io_thinktime(bfqd, bfqq);
5448         bfq_update_has_short_ttime(bfqd, bfqq, RQ_BIC(rq));
5449         bfq_update_io_seektime(bfqd, bfqq, rq);
5450
5451         waiting = bfqq && bfq_bfqq_wait_request(bfqq);
5452         bfq_add_request(rq);
5453         idle_timer_disabled = waiting && !bfq_bfqq_wait_request(bfqq);
5454
5455         rq->fifo_time = ktime_get_ns() + bfqd->bfq_fifo_expire[rq_is_sync(rq)];
5456         list_add_tail(&rq->queuelist, &bfqq->fifo);
5457
5458         bfq_rq_enqueued(bfqd, bfqq, rq);
5459
5460         return idle_timer_disabled;
5461 }
5462
5463 #ifdef CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG
5464 static void bfq_update_insert_stats(struct request_queue *q,
5465                                     struct bfq_queue *bfqq,
5466                                     bool idle_timer_disabled,
5467                                     unsigned int cmd_flags)
5468 {
5469         if (!bfqq)
5470                 return;
5471
5472         /*
5473          * bfqq still exists, because it can disappear only after
5474          * either it is merged with another queue, or the process it
5475          * is associated with exits. But both actions must be taken by
5476          * the same process currently executing this flow of
5477          * instructions.
5478          *
5479          * In addition, the following queue lock guarantees that
5480          * bfqq_group(bfqq) exists as well.
5481          */
5482         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
5483         bfqg_stats_update_io_add(bfqq_group(bfqq), bfqq, cmd_flags);
5484         if (idle_timer_disabled)
5485                 bfqg_stats_update_idle_time(bfqq_group(bfqq));
5486         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
5487 }
5488 #else
5489 static inline void bfq_update_insert_stats(struct request_queue *q,
5490                                            struct bfq_queue *bfqq,
5491                                            bool idle_timer_disabled,
5492                                            unsigned int cmd_flags) {}
5493 #endif /* CONFIG_BFQ_CGROUP_DEBUG */
5494
5495 static void bfq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
5496                                bool at_head)
5497 {
5498         struct request_queue *q = hctx->queue;
5499         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
5500         struct bfq_queue *bfqq;
5501         bool idle_timer_disabled = false;
5502         unsigned int cmd_flags;
5503
5504 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5505         if (!cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys) && rq->bio)
5506                 bfqg_stats_update_legacy_io(q, rq);
5507 #endif
5508         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
5509         if (blk_mq_sched_try_insert_merge(q, rq)) {
5510                 spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5511                 return;
5512         }
5513
5514         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5515
5516         blk_mq_sched_request_inserted(rq);
5517
5518         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
5519         bfqq = bfq_init_rq(rq);
5520         if (!bfqq || at_head || blk_rq_is_passthrough(rq)) {
5521                 if (at_head)
5522                         list_add(&rq->queuelist, &bfqd->dispatch);
5523                 else
5524                         list_add_tail(&rq->queuelist, &bfqd->dispatch);
5525         } else {
5526                 idle_timer_disabled = __bfq_insert_request(bfqd, rq);
5527                 /*
5528                  * Update bfqq, because, if a queue merge has occurred
5529                  * in __bfq_insert_request, then rq has been
5530                  * redirected into a new queue.
5531                  */
5532                 bfqq = RQ_BFQQ(rq);
5533
5534                 if (rq_mergeable(rq)) {
5535                         elv_rqhash_add(q, rq);
5536                         if (!q->last_merge)
5537                                 q->last_merge = rq;
5538                 }
5539         }
5540
5541         /*
5542          * Cache cmd_flags before releasing scheduler lock, because rq
5543          * may disappear afterwards (for example, because of a request
5544          * merge).
5545          */
5546         cmd_flags = rq->cmd_flags;
5547
5548         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5549
5550         bfq_update_insert_stats(q, bfqq, idle_timer_disabled,
5551                                 cmd_flags);
5552 }
5553
5554 static void bfq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
5555                                 struct list_head *list, bool at_head)
5556 {
5557         while (!list_empty(list)) {
5558                 struct request *rq;
5559
5560                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
5561                 list_del_init(&rq->queuelist);
5562                 bfq_insert_request(hctx, rq, at_head);
5563                 atomic_inc(&hctx->elevator_queued);
5564         }
5565 }
5566
5567 static void bfq_update_hw_tag(struct bfq_data *bfqd)
5568 {
5569         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
5570
5571         bfqd->max_rq_in_driver = max_t(int, bfqd->max_rq_in_driver,
5572                                        bfqd->rq_in_driver);
5573
5574         if (bfqd->hw_tag == 1)
5575                 return;
5576
5577         /*
5578          * This sample is valid if the number of outstanding requests
5579          * is large enough to allow a queueing behavior.  Note that the
5580          * sum is not exact, as it's not taking into account deactivated
5581          * requests.
5582          */
5583         if (bfqd->rq_in_driver + bfqd->queued <= BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD)
5584                 return;
5585
5586         /*
5587          * If active queue hasn't enough requests and can idle, bfq might not
5588          * dispatch sufficient requests to hardware. Don't zero hw_tag in this
5589          * case
5590          */
5591         if (bfqq && bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq) &&
5592             bfqq->dispatched + bfqq->queued[0] + bfqq->queued[1] <
5593             BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD &&
5594             bfqd->rq_in_driver < BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD)
5595                 return;
5596
5597         if (bfqd->hw_tag_samples++ < BFQ_HW_QUEUE_SAMPLES)
5598                 return;
5599
5600         bfqd->hw_tag = bfqd->max_rq_in_driver > BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD;
5601         bfqd->max_rq_in_driver = 0;
5602         bfqd->hw_tag_samples = 0;
5603
5604         bfqd->nonrot_with_queueing =
5605                 blk_queue_nonrot(bfqd->queue) && bfqd->hw_tag;
5606 }
5607
5608 static void bfq_completed_request(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_data *bfqd)
5609 {
5610         u64 now_ns;
5611         u32 delta_us;
5612
5613         bfq_update_hw_tag(bfqd);
5614
5615         bfqd->rq_in_driver--;
5616         bfqq->dispatched--;
5617
5618         if (!bfqq->dispatched && !bfq_bfqq_busy(bfqq)) {
5619                 /*
5620                  * Set budget_timeout (which we overload to store the
5621                  * time at which the queue remains with no backlog and
5622                  * no outstanding request; used by the weight-raising
5623                  * mechanism).
5624                  */
5625                 bfqq->budget_timeout = jiffies;
5626
5627                 bfq_weights_tree_remove(bfqd, bfqq);
5628         }
5629
5630         now_ns = ktime_get_ns();
5631
5632         bfqq->ttime.last_end_request = now_ns;
5633
5634         /*
5635          * Using us instead of ns, to get a reasonable precision in
5636          * computing rate in next check.
5637          */
5638         delta_us = div_u64(now_ns - bfqd->last_completion, NSEC_PER_USEC);
5639
5640         /*
5641          * If the request took rather long to complete, and, according
5642          * to the maximum request size recorded, this completion latency
5643          * implies that the request was certainly served at a very low
5644          * rate (less than 1M sectors/sec), then the whole observation
5645          * interval that lasts up to this time instant cannot be a
5646          * valid time interval for computing a new peak rate.  Invoke
5647          * bfq_update_rate_reset to have the following three steps
5648          * taken:
5649          * - close the observation interval at the last (previous)
5650          *   request dispatch or completion
5651          * - compute rate, if possible, for that observation interval
5652          * - reset to zero samples, which will trigger a proper
5653          *   re-initialization of the observation interval on next
5654          *   dispatch
5655          */
5656         if (delta_us > BFQ_MIN_TT/NSEC_PER_USEC &&
5657            (bfqd->last_rq_max_size<<BFQ_RATE_SHIFT)/delta_us <
5658                         1UL<<(BFQ_RATE_SHIFT - 10))
5659                 bfq_update_rate_reset(bfqd, NULL);
5660         bfqd->last_completion = now_ns;
5661         bfqd->last_completed_rq_bfqq = bfqq;
5662
5663         /*
5664          * If we are waiting to discover whether the request pattern
5665          * of the task associated with the queue is actually
5666          * isochronous, and both requisites for this condition to hold
5667          * are now satisfied, then compute soft_rt_next_start (see the
5668          * comments on the function bfq_bfqq_softrt_next_start()). We
5669          * do not compute soft_rt_next_start if bfqq is in interactive
5670          * weight raising (see the comments in bfq_bfqq_expire() for
5671          * an explanation). We schedule this delayed update when bfqq
5672          * expires, if it still has in-flight requests.
5673          */
5674         if (bfq_bfqq_softrt_update(bfqq) && bfqq->dispatched == 0 &&
5675             RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
5676             bfqq->wr_coeff != bfqd->bfq_wr_coeff)
5677                 bfqq->soft_rt_next_start =
5678                         bfq_bfqq_softrt_next_start(bfqd, bfqq);
5679
5680         /*
5681          * If this is the in-service queue, check if it needs to be expired,
5682          * or if we want to idle in case it has no pending requests.
5683          */
5684         if (bfqd->in_service_queue == bfqq) {
5685                 if (bfq_bfqq_must_idle(bfqq)) {
5686                         if (bfqq->dispatched == 0)
5687                                 bfq_arm_slice_timer(bfqd);
5688                         /*
5689                          * If we get here, we do not expire bfqq, even
5690                          * if bfqq was in budget timeout or had no
5691                          * more requests (as controlled in the next
5692                          * conditional instructions). The reason for
5693                          * not expiring bfqq is as follows.
5694                          *
5695                          * Here bfqq->dispatched > 0 holds, but
5696                          * bfq_bfqq_must_idle() returned true. This
5697                          * implies that, even if no request arrives
5698                          * for bfqq before bfqq->dispatched reaches 0,
5699                          * bfqq will, however, not be expired on the
5700                          * completion event that causes bfqq->dispatch
5701                          * to reach zero. In contrast, on this event,
5702                          * bfqq will start enjoying device idling
5703                          * (I/O-dispatch plugging).
5704                          *
5705                          * But, if we expired bfqq here, bfqq would
5706                          * not have the chance to enjoy device idling
5707                          * when bfqq->dispatched finally reaches
5708                          * zero. This would expose bfqq to violation
5709                          * of its reserved service guarantees.
5710                          */
5711                         return;
5712                 } else if (bfq_may_expire_for_budg_timeout(bfqq))
5713                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
5714                                         BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
5715                 else if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
5716                          (bfqq->dispatched == 0 ||
5717                           !bfq_better_to_idle(bfqq)))
5718                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
5719                                         BFQQE_NO_MORE_REQUESTS);
5720         }
5721
5722         if (!bfqd->rq_in_driver)
5723                 bfq_schedule_dispatch(bfqd);
5724 }
5725
5726 static void bfq_finish_requeue_request_body(struct bfq_queue *bfqq)
5727 {
5728         bfqq->allocated--;
5729
5730         bfq_put_queue(bfqq);
5731 }
5732
5733 /*
5734  * The processes associated with bfqq may happen to generate their
5735  * cumulative I/O at a lower rate than the rate at which the device
5736  * could serve the same I/O. This is rather probable, e.g., if only
5737  * one process is associated with bfqq and the device is an SSD. It
5738  * results in bfqq becoming often empty while in service. In this
5739  * respect, if BFQ is allowed to switch to another queue when bfqq
5740  * remains empty, then the device goes on being fed with I/O requests,
5741  * and the throughput is not affected. In contrast, if BFQ is not
5742  * allowed to switch to another queue---because bfqq is sync and
5743  * I/O-dispatch needs to be plugged while bfqq is temporarily
5744  * empty---then, during the service of bfqq, there will be frequent
5745  * "service holes", i.e., time intervals during which bfqq gets empty
5746  * and the device can only consume the I/O already queued in its
5747  * hardware queues. During service holes, the device may even get to
5748  * remaining idle. In the end, during the service of bfqq, the device
5749  * is driven at a lower speed than the one it can reach with the kind
5750  * of I/O flowing through bfqq.
5751  *
5752  * To counter this loss of throughput, BFQ implements a "request
5753  * injection mechanism", which tries to fill the above service holes
5754  * with I/O requests taken from other queues. The hard part in this
5755  * mechanism is finding the right amount of I/O to inject, so as to
5756  * both boost throughput and not break bfqq's bandwidth and latency
5757  * guarantees. In this respect, the mechanism maintains a per-queue
5758  * inject limit, computed as below. While bfqq is empty, the injection
5759  * mechanism dispatches extra I/O requests only until the total number
5760  * of I/O requests in flight---i.e., already dispatched but not yet
5761  * completed---remains lower than this limit.
5762  *
5763  * A first definition comes in handy to introduce the algorithm by
5764  * which the inject limit is computed.  We define as first request for
5765  * bfqq, an I/O request for bfqq that arrives while bfqq is in
5766  * service, and causes bfqq to switch from empty to non-empty. The
5767  * algorithm updates the limit as a function of the effect of
5768  * injection on the service times of only the first requests of
5769  * bfqq. The reason for this restriction is that these are the
5770  * requests whose service time is affected most, because they are the
5771  * first to arrive after injection possibly occurred.
5772  *
5773  * To evaluate the effect of injection, the algorithm measures the
5774  * "total service time" of first requests. We define as total service
5775  * time of an I/O request, the time that elapses since when the
5776  * request is enqueued into bfqq, to when it is completed. This
5777  * quantity allows the whole effect of injection to be measured. It is
5778  * easy to see why. Suppose that some requests of other queues are
5779  * actually injected while bfqq is empty, and that a new request R
5780  * then arrives for bfqq. If the device does start to serve all or
5781  * part of the injected requests during the service hole, then,
5782  * because of this extra service, it may delay the next invocation of
5783  * the dispatch hook of BFQ. Then, even after R gets eventually
5784  * dispatched, the device may delay the actual service of R if it is
5785  * still busy serving the extra requests, or if it decides to serve,
5786  * before R, some extra request still present in its queues. As a
5787  * conclusion, the cumulative extra delay caused by injection can be
5788  * easily evaluated by just comparing the total service time of first
5789  * requests with and without injection.
5790  *
5791  * The limit-update algorithm works as follows. On the arrival of a
5792  * first request of bfqq, the algorithm measures the total time of the
5793  * request only if one of the three cases below holds, and, for each
5794  * case, it updates the limit as described below:
5795  *
5796  * (1) If there is no in-flight request. This gives a baseline for the
5797  *     total service time of the requests of bfqq. If the baseline has
5798  *     not been computed yet, then, after computing it, the limit is
5799  *     set to 1, to start boosting throughput, and to prepare the
5800  *     ground for the next case. If the baseline has already been
5801  *     computed, then it is updated, in case it results to be lower
5802  *     than the previous value.
5803  *
5804  * (2) If the limit is higher than 0 and there are in-flight
5805  *     requests. By comparing the total service time in this case with
5806  *     the above baseline, it is possible to know at which extent the
5807  *     current value of the limit is inflating the total service
5808  *     time. If the inflation is below a certain threshold, then bfqq
5809  *     is assumed to be suffering from no perceivable loss of its
5810  *     service guarantees, and the limit is even tentatively
5811  *     increased. If the inflation is above the threshold, then the
5812  *     limit is decreased. Due to the lack of any hysteresis, this
5813  *     logic makes the limit oscillate even in steady workload
5814  *     conditions. Yet we opted for it, because it is fast in reaching
5815  *     the best value for the limit, as a function of the current I/O
5816  *     workload. To reduce oscillations, this step is disabled for a
5817  *     short time interval after the limit happens to be decreased.
5818  *
5819  * (3) Periodically, after resetting the limit, to make sure that the
5820  *     limit eventually drops in case the workload changes. This is
5821  *     needed because, after the limit has gone safely up for a
5822  *     certain workload, it is impossible to guess whether the
5823  *     baseline total service time may have changed, without measuring
5824  *     it again without injection. A more effective version of this
5825  *     step might be to just sample the baseline, by interrupting
5826  *     injection only once, and then to reset/lower the limit only if
5827  *     the total service time with the current limit does happen to be
5828  *     too large.
5829  *
5830  * More details on each step are provided in the comments on the
5831  * pieces of code that implement these steps: the branch handling the
5832  * transition from empty to non empty in bfq_add_request(), the branch
5833  * handling injection in bfq_select_queue(), and the function
5834  * bfq_choose_bfqq_for_injection(). These comments also explain some
5835  * exceptions, made by the injection mechanism in some special cases.
5836  */
5837 static void bfq_update_inject_limit(struct bfq_data *bfqd,
5838                                     struct bfq_queue *bfqq)
5839 {
5840         u64 tot_time_ns = ktime_get_ns() - bfqd->last_empty_occupied_ns;
5841         unsigned int old_limit = bfqq->inject_limit;
5842
5843         if (bfqq->last_serv_time_ns > 0 && bfqd->rqs_injected) {
5844                 u64 threshold = (bfqq->last_serv_time_ns * 3)>>1;
5845
5846                 if (tot_time_ns >= threshold && old_limit > 0) {
5847                         bfqq->inject_limit--;
5848                         bfqq->decrease_time_jif = jiffies;
5849                 } else if (tot_time_ns < threshold &&
5850                            old_limit <= bfqd->max_rq_in_driver)
5851                         bfqq->inject_limit++;
5852         }
5853
5854         /*
5855          * Either we still have to compute the base value for the
5856          * total service time, and there seem to be the right
5857          * conditions to do it, or we can lower the last base value
5858          * computed.
5859          *
5860          * NOTE: (bfqd->rq_in_driver == 1) means that there is no I/O
5861          * request in flight, because this function is in the code
5862          * path that handles the completion of a request of bfqq, and,
5863          * in particular, this function is executed before
5864          * bfqd->rq_in_driver is decremented in such a code path.
5865          */
5866         if ((bfqq->last_serv_time_ns == 0 && bfqd->rq_in_driver == 1) ||
5867             tot_time_ns < bfqq->last_serv_time_ns) {
5868                 if (bfqq->last_serv_time_ns == 0) {
5869                         /*
5870                          * Now we certainly have a base value: make sure we
5871                          * start trying injection.
5872                          */
5873                         bfqq->inject_limit = max_t(unsigned int, 1, old_limit);
5874                 }
5875                 bfqq->last_serv_time_ns = tot_time_ns;
5876         } else if (!bfqd->rqs_injected && bfqd->rq_in_driver == 1)
5877                 /*
5878                  * No I/O injected and no request still in service in
5879                  * the drive: these are the exact conditions for
5880                  * computing the base value of the total service time
5881                  * for bfqq. So let's update this value, because it is
5882                  * rather variable. For example, it varies if the size
5883                  * or the spatial locality of the I/O requests in bfqq
5884                  * change.
5885                  */
5886                 bfqq->last_serv_time_ns = tot_time_ns;
5887
5888
5889         /* update complete, not waiting for any request completion any longer */
5890         bfqd->waited_rq = NULL;
5891         bfqd->rqs_injected = false;
5892 }
5893
5894 /*
5895  * Handle either a requeue or a finish for rq. The things to do are
5896  * the same in both cases: all references to rq are to be dropped. In
5897  * particular, rq is considered completed from the point of view of
5898  * the scheduler.
5899  */
5900 static void bfq_finish_requeue_request(struct request *rq)
5901 {
5902         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
5903         struct bfq_data *bfqd;
5904
5905         /*
5906          * rq either is not associated with any icq, or is an already
5907          * requeued request that has not (yet) been re-inserted into
5908          * a bfq_queue.
5909          */
5910         if (!rq->elv.icq || !bfqq)
5911                 return;
5912
5913         bfqd = bfqq->bfqd;
5914
5915         if (rq->rq_flags & RQF_STARTED)
5916                 bfqg_stats_update_completion(bfqq_group(bfqq),
5917                                              rq->start_time_ns,
5918                                              rq->io_start_time_ns,
5919                                              rq->cmd_flags);
5920
5921         if (likely(rq->rq_flags & RQF_STARTED)) {
5922                 unsigned long flags;
5923
5924                 spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
5925
5926                 if (rq == bfqd->waited_rq)
5927                         bfq_update_inject_limit(bfqd, bfqq);
5928
5929                 bfq_completed_request(bfqq, bfqd);
5930                 bfq_finish_requeue_request_body(bfqq);
5931                 atomic_dec(&rq->mq_hctx->elevator_queued);
5932
5933                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
5934         } else {
5935                 /*
5936                  * Request rq may be still/already in the scheduler,
5937                  * in which case we need to remove it (this should
5938                  * never happen in case of requeue). And we cannot
5939                  * defer such a check and removal, to avoid
5940                  * inconsistencies in the time interval from the end
5941                  * of this function to the start of the deferred work.
5942                  * This situation seems to occur only in process
5943                  * context, as a consequence of a merge. In the
5944                  * current version of the code, this implies that the
5945                  * lock is held.
5946                  */
5947
5948                 if (!RB_EMPTY_NODE(&rq->rb_node)) {
5949                         bfq_remove_request(rq->q, rq);
5950                         bfqg_stats_update_io_remove(bfqq_group(bfqq),
5951                                                     rq->cmd_flags);
5952                 }
5953                 bfq_finish_requeue_request_body(bfqq);
5954         }
5955
5956         /*
5957          * Reset private fields. In case of a requeue, this allows
5958          * this function to correctly do nothing if it is spuriously
5959          * invoked again on this same request (see the check at the
5960          * beginning of the function). Probably, a better general
5961          * design would be to prevent blk-mq from invoking the requeue
5962          * or finish hooks of an elevator, for a request that is not
5963          * referred by that elevator.
5964          *
5965          * Resetting the following fields would break the
5966          * request-insertion logic if rq is re-inserted into a bfq
5967          * internal queue, without a re-preparation. Here we assume
5968          * that re-insertions of requeued requests, without
5969          * re-preparation, can happen only for pass_through or at_head
5970          * requests (which are not re-inserted into bfq internal
5971          * queues).
5972          */
5973         rq->elv.priv[0] = NULL;
5974         rq->elv.priv[1] = NULL;
5975 }
5976
5977 /*
5978  * Removes the association between the current task and bfqq, assuming
5979  * that bic points to the bfq iocontext of the task.
5980  * Returns NULL if a new bfqq should be allocated, or the old bfqq if this
5981  * was the last process referring to that bfqq.
5982  */
5983 static struct bfq_queue *
5984 bfq_split_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq)
5985 {
5986         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "splitting queue");
5987
5988         if (bfqq_process_refs(bfqq) == 1) {
5989                 bfqq->pid = current->pid;
5990                 bfq_clear_bfqq_coop(bfqq);
5991                 bfq_clear_bfqq_split_coop(bfqq);
5992                 return bfqq;
5993         }
5994
5995         bic_set_bfqq(bic, NULL, 1);
5996
5997         bfq_put_cooperator(bfqq);
5998
5999         bfq_release_process_ref(bfqq->bfqd, bfqq);
6000         return NULL;
6001 }
6002
6003 static struct bfq_queue *bfq_get_bfqq_handle_split(struct bfq_data *bfqd,
6004                                                    struct bfq_io_cq *bic,
6005                                                    struct bio *bio,
6006                                                    bool split, bool is_sync,
6007                                                    bool *new_queue)
6008 {
6009         struct bfq_queue *bfqq = bic_to_bfqq(bic, is_sync);
6010
6011         if (likely(bfqq && bfqq != &bfqd->oom_bfqq))
6012                 return bfqq;
6013
6014         if (new_queue)
6015                 *new_queue = true;
6016
6017         if (bfqq)
6018                 bfq_put_queue(bfqq);
6019         bfqq = bfq_get_queue(bfqd, bio, is_sync, bic);
6020
6021         bic_set_bfqq(bic, bfqq, is_sync);
6022         if (split && is_sync) {
6023                 if ((bic->was_in_burst_list && bfqd->large_burst) ||
6024                     bic->saved_in_large_burst)
6025                         bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
6026                 else {
6027                         bfq_clear_bfqq_in_large_burst(bfqq);
6028                         if (bic->was_in_burst_list)
6029                                 /*
6030                                  * If bfqq was in the current
6031                                  * burst list before being
6032                                  * merged, then we have to add
6033                                  * it back. And we do not need
6034                                  * to increase burst_size, as
6035                                  * we did not decrement
6036                                  * burst_size when we removed
6037                                  * bfqq from the burst list as
6038                                  * a consequence of a merge
6039                                  * (see comments in
6040                                  * bfq_put_queue). In this
6041                                  * respect, it would be rather
6042                                  * costly to know whether the
6043                                  * current burst list is still
6044                                  * the same burst list from
6045                                  * which bfqq was removed on
6046                                  * the merge. To avoid this
6047                                  * cost, if bfqq was in a
6048                                  * burst list, then we add
6049                                  * bfqq to the current burst
6050                                  * list without any further
6051                                  * check. This can cause
6052                                  * inappropriate insertions,
6053                                  * but rarely enough to not
6054                                  * harm the detection of large
6055                                  * bursts significantly.
6056                                  */
6057                                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node,
6058                                                &bfqd->burst_list);
6059                 }
6060                 bfqq->split_time = jiffies;
6061         }
6062
6063         return bfqq;
6064 }
6065
6066 /*
6067  * Only reset private fields. The actual request preparation will be
6068  * performed by bfq_init_rq, when rq is either inserted or merged. See
6069  * comments on bfq_init_rq for the reason behind this delayed
6070  * preparation.
6071  */
6072 static void bfq_prepare_request(struct request *rq)
6073 {
6074         /*
6075          * Regardless of whether we have an icq attached, we have to
6076          * clear the scheduler pointers, as they might point to
6077          * previously allocated bic/bfqq structs.
6078          */
6079         rq->elv.priv[0] = rq->elv.priv[1] = NULL;
6080 }
6081
6082 /*
6083  * If needed, init rq, allocate bfq data structures associated with
6084  * rq, and increment reference counters in the destination bfq_queue
6085  * for rq. Return the destination bfq_queue for rq, or NULL is rq is
6086  * not associated with any bfq_queue.
6087  *
6088  * This function is invoked by the functions that perform rq insertion
6089  * or merging. One may have expected the above preparation operations
6090  * to be performed in bfq_prepare_request, and not delayed to when rq
6091  * is inserted or merged. The rationale behind this delayed
6092  * preparation is that, after the prepare_request hook is invoked for
6093  * rq, rq may still be transformed into a request with no icq, i.e., a
6094  * request not associated with any queue. No bfq hook is invoked to
6095  * signal this transformation. As a consequence, should these
6096  * preparation operations be performed when the prepare_request hook
6097  * is invoked, and should rq be transformed one moment later, bfq
6098  * would end up in an inconsistent state, because it would have
6099  * incremented some queue counters for an rq destined to
6100  * transformation, without any chance to correctly lower these
6101  * counters back. In contrast, no transformation can still happen for
6102  * rq after rq has been inserted or merged. So, it is safe to execute
6103  * these preparation operations when rq is finally inserted or merged.
6104  */
6105 static struct bfq_queue *bfq_init_rq(struct request *rq)
6106 {
6107         struct request_queue *q = rq->q;
6108         struct bio *bio = rq->bio;
6109         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
6110         struct bfq_io_cq *bic;
6111         const int is_sync = rq_is_sync(rq);
6112         struct bfq_queue *bfqq;
6113         bool new_queue = false;
6114         bool bfqq_already_existing = false, split = false;
6115
6116         if (unlikely(!rq->elv.icq))
6117                 return NULL;
6118
6119         /*
6120          * Assuming that elv.priv[1] is set only if everything is set
6121          * for this rq. This holds true, because this function is
6122          * invoked only for insertion or merging, and, after such
6123          * events, a request cannot be manipulated any longer before
6124          * being removed from bfq.
6125          */
6126         if (rq->elv.priv[1])
6127                 return rq->elv.priv[1];
6128
6129         bic = icq_to_bic(rq->elv.icq);
6130
6131         bfq_check_ioprio_change(bic, bio);
6132
6133         bfq_bic_update_cgroup(bic, bio);
6134
6135         bfqq = bfq_get_bfqq_handle_split(bfqd, bic, bio, false, is_sync,
6136                                          &new_queue);
6137
6138         if (likely(!new_queue)) {
6139                 /* If the queue was seeky for too long, break it apart. */
6140                 if (bfq_bfqq_coop(bfqq) && bfq_bfqq_split_coop(bfqq)) {
6141                         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "breaking apart bfqq");
6142
6143                         /* Update bic before losing reference to bfqq */
6144                         if (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq))
6145                                 bic->saved_in_large_burst = true;
6146
6147                         bfqq = bfq_split_bfqq(bic, bfqq);
6148                         split = true;
6149
6150                         if (!bfqq)
6151                                 bfqq = bfq_get_bfqq_handle_split(bfqd, bic, bio,
6152                                                                  true, is_sync,
6153                                                                  NULL);
6154                         else
6155                                 bfqq_already_existing = true;
6156                 }
6157         }
6158
6159         bfqq->allocated++;
6160         bfqq->ref++;
6161         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_request %p: bfqq %p, %d",
6162                      rq, bfqq, bfqq->ref);
6163
6164         rq->elv.priv[0] = bic;
6165         rq->elv.priv[1] = bfqq;
6166
6167         /*
6168          * If a bfq_queue has only one process reference, it is owned
6169          * by only this bic: we can then set bfqq->bic = bic. in
6170          * addition, if the queue has also just been split, we have to
6171          * resume its state.
6172          */
6173         if (likely(bfqq != &bfqd->oom_bfqq) && bfqq_process_refs(bfqq) == 1) {
6174                 bfqq->bic = bic;
6175                 if (split) {
6176                         /*
6177                          * The queue has just been split from a shared
6178                          * queue: restore the idle window and the
6179                          * possible weight raising period.
6180                          */
6181                         bfq_bfqq_resume_state(bfqq, bfqd, bic,
6182                                               bfqq_already_existing);
6183                 }
6184         }
6185
6186         /*
6187          * Consider bfqq as possibly belonging to a burst of newly
6188          * created queues only if:
6189          * 1) A burst is actually happening (bfqd->burst_size > 0)
6190          * or
6191          * 2) There is no other active queue. In fact, if, in
6192          *    contrast, there are active queues not belonging to the
6193          *    possible burst bfqq may belong to, then there is no gain
6194          *    in considering bfqq as belonging to a burst, and
6195          *    therefore in not weight-raising bfqq. See comments on
6196          *    bfq_handle_burst().
6197          *
6198          * This filtering also helps eliminating false positives,
6199          * occurring when bfqq does not belong to an actual large
6200          * burst, but some background task (e.g., a service) happens
6201          * to trigger the creation of new queues very close to when
6202          * bfqq and its possible companion queues are created. See
6203          * comments on bfq_handle_burst() for further details also on
6204          * this issue.
6205          */
6206         if (unlikely(bfq_bfqq_just_created(bfqq) &&
6207                      (bfqd->burst_size > 0 ||
6208                       bfq_tot_busy_queues(bfqd) == 0)))
6209                 bfq_handle_burst(bfqd, bfqq);
6210
6211         return bfqq;
6212 }
6213
6214 static void
6215 bfq_idle_slice_timer_body(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
6216 {
6217         enum bfqq_expiration reason;
6218         unsigned long flags;
6219
6220         spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
6221
6222         /*
6223          * Considering that bfqq may be in race, we should firstly check
6224          * whether bfqq is in service before doing something on it. If
6225          * the bfqq in race is not in service, it has already been expired
6226          * through __bfq_bfqq_expire func and its wait_request flags has
6227          * been cleared in __bfq_bfqd_reset_in_service func.
6228          */
6229         if (bfqq != bfqd->in_service_queue) {
6230                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
6231                 return;
6232         }
6233
6234         bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
6235
6236         if (bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq))
6237                 /*
6238                  * Also here the queue can be safely expired
6239                  * for budget timeout without wasting
6240                  * guarantees
6241                  */
6242                 reason = BFQQE_BUDGET_TIMEOUT;
6243         else if (bfqq->queued[0] == 0 && bfqq->queued[1] == 0)
6244                 /*
6245                  * The queue may not be empty upon timer expiration,
6246                  * because we may not disable the timer when the
6247                  * first request of the in-service queue arrives
6248                  * during disk idling.
6249                  */
6250                 reason = BFQQE_TOO_IDLE;
6251         else
6252                 goto schedule_dispatch;
6253
6254         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, true, reason);
6255
6256 schedule_dispatch:
6257         spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
6258         bfq_schedule_dispatch(bfqd);
6259 }
6260
6261 /*
6262  * Handler of the expiration of the timer running if the in-service queue
6263  * is idling inside its time slice.
6264  */
6265 static enum hrtimer_restart bfq_idle_slice_timer(struct hrtimer *timer)
6266 {
6267         struct bfq_data *bfqd = container_of(timer, struct bfq_data,
6268                                              idle_slice_timer);
6269         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
6270
6271         /*
6272          * Theoretical race here: the in-service queue can be NULL or
6273          * different from the queue that was idling if a new request
6274          * arrives for the current queue and there is a full dispatch
6275          * cycle that changes the in-service queue.  This can hardly
6276          * happen, but in the worst case we just expire a queue too
6277          * early.
6278          */
6279         if (bfqq)
6280                 bfq_idle_slice_timer_body(bfqd, bfqq);
6281
6282         return HRTIMER_NORESTART;
6283 }
6284
6285 static void __bfq_put_async_bfqq(struct bfq_data *bfqd,
6286                                  struct bfq_queue **bfqq_ptr)
6287 {
6288         struct bfq_queue *bfqq = *bfqq_ptr;
6289
6290         bfq_log(bfqd, "put_async_bfqq: %p", bfqq);
6291         if (bfqq) {
6292                 bfq_bfqq_move(bfqd, bfqq, bfqd->root_group);
6293
6294                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "put_async_bfqq: putting %p, %d",
6295                              bfqq, bfqq->ref);
6296                 bfq_put_queue(bfqq);
6297                 *bfqq_ptr = NULL;
6298         }
6299 }
6300
6301 /*
6302  * Release all the bfqg references to its async queues.  If we are
6303  * deallocating the group these queues may still contain requests, so
6304  * we reparent them to the root cgroup (i.e., the only one that will
6305  * exist for sure until all the requests on a device are gone).
6306  */
6307 void bfq_put_async_queues(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_group *bfqg)
6308 {
6309         int i, j;
6310
6311         for (i = 0; i < 2; i++)
6312                 for (j = 0; j < IOPRIO_BE_NR; j++)
6313                         __bfq_put_async_bfqq(bfqd, &bfqg->async_bfqq[i][j]);
6314
6315         __bfq_put_async_bfqq(bfqd, &bfqg->async_idle_bfqq);
6316 }
6317
6318 /*
6319  * See the comments on bfq_limit_depth for the purpose of
6320  * the depths set in the function. Return minimum shallow depth we'll use.
6321  */
6322 static unsigned int bfq_update_depths(struct bfq_data *bfqd,
6323                                       struct sbitmap_queue *bt)
6324 {
6325         unsigned int i, j, min_shallow = UINT_MAX;
6326
6327         /*
6328          * In-word depths if no bfq_queue is being weight-raised:
6329          * leaving 25% of tags only for sync reads.
6330          *
6331          * In next formulas, right-shift the value
6332          * (1U<<bt->sb.shift), instead of computing directly
6333          * (1U<<(bt->sb.shift - something)), to be robust against
6334          * any possible value of bt->sb.shift, without having to
6335          * limit 'something'.
6336          */
6337         /* no more than 50% of tags for async I/O */
6338         bfqd->word_depths[0][0] = max((1U << bt->sb.shift) >> 1, 1U);
6339         /*
6340          * no more than 75% of tags for sync writes (25% extra tags
6341          * w.r.t. async I/O, to prevent async I/O from starving sync
6342          * writes)
6343          */
6344         bfqd->word_depths[0][1] = max(((1U << bt->sb.shift) * 3) >> 2, 1U);
6345
6346         /*
6347          * In-word depths in case some bfq_queue is being weight-
6348          * raised: leaving ~63% of tags for sync reads. This is the
6349          * highest percentage for which, in our tests, application
6350          * start-up times didn't suffer from any regression due to tag
6351          * shortage.
6352          */
6353         /* no more than ~18% of tags for async I/O */
6354         bfqd->word_depths[1][0] = max(((1U << bt->sb.shift) * 3) >> 4, 1U);
6355         /* no more than ~37% of tags for sync writes (~20% extra tags) */
6356         bfqd->word_depths[1][1] = max(((1U << bt->sb.shift) * 6) >> 4, 1U);
6357
6358         for (i = 0; i < 2; i++)
6359                 for (j = 0; j < 2; j++)
6360                         min_shallow = min(min_shallow, bfqd->word_depths[i][j]);
6361
6362         return min_shallow;
6363 }
6364
6365 static void bfq_depth_updated(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
6366 {
6367         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
6368         struct blk_mq_tags *tags = hctx->sched_tags;
6369         unsigned int min_shallow;
6370
6371         min_shallow = bfq_update_depths(bfqd, tags->bitmap_tags);
6372         sbitmap_queue_min_shallow_depth(tags->bitmap_tags, min_shallow);
6373 }
6374
6375 static int bfq_init_hctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int index)
6376 {
6377         bfq_depth_updated(hctx);
6378         return 0;
6379 }
6380
6381 static void bfq_exit_queue(struct elevator_queue *e)
6382 {
6383         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6384         struct bfq_queue *bfqq, *n;
6385
6386         hrtimer_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
6387
6388         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
6389         list_for_each_entry_safe(bfqq, n, &bfqd->idle_list, bfqq_list)
6390                 bfq_deactivate_bfqq(bfqd, bfqq, false, false);
6391         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
6392
6393         hrtimer_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
6394
6395         /* release oom-queue reference to root group */
6396         bfqg_and_blkg_put(bfqd->root_group);
6397
6398 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6399         blkcg_deactivate_policy(bfqd->queue, &blkcg_policy_bfq);
6400 #else
6401         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
6402         bfq_put_async_queues(bfqd, bfqd->root_group);
6403         kfree(bfqd->root_group);
6404         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
6405 #endif
6406
6407         kfree(bfqd);
6408 }
6409
6410 static void bfq_init_root_group(struct bfq_group *root_group,
6411                                 struct bfq_data *bfqd)
6412 {
6413         int i;
6414
6415 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6416         root_group->entity.parent = NULL;
6417         root_group->my_entity = NULL;
6418         root_group->bfqd = bfqd;
6419 #endif
6420         root_group->rq_pos_tree = RB_ROOT;
6421         for (i = 0; i < BFQ_IOPRIO_CLASSES; i++)
6422                 root_group->sched_data.service_tree[i] = BFQ_SERVICE_TREE_INIT;
6423         root_group->sched_data.bfq_class_idle_last_service = jiffies;
6424 }
6425
6426 static int bfq_init_queue(struct request_queue *q, struct elevator_type *e)
6427 {
6428         struct bfq_data *bfqd;
6429         struct elevator_queue *eq;
6430
6431         eq = elevator_alloc(q, e);
6432         if (!eq)
6433                 return -ENOMEM;
6434
6435         bfqd = kzalloc_node(sizeof(*bfqd), GFP_KERNEL, q->node);
6436         if (!bfqd) {
6437                 kobject_put(&eq->kobj);
6438                 return -ENOMEM;
6439         }
6440         eq->elevator_data = bfqd;
6441
6442         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
6443         q->elevator = eq;
6444         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
6445
6446         /*
6447          * Our fallback bfqq if bfq_find_alloc_queue() runs into OOM issues.
6448          * Grab a permanent reference to it, so that the normal code flow
6449          * will not attempt to free it.
6450          */
6451         bfq_init_bfqq(bfqd, &bfqd->oom_bfqq, NULL, 1, 0);
6452         bfqd->oom_bfqq.ref++;
6453         bfqd->oom_bfqq.new_ioprio = BFQ_DEFAULT_QUEUE_IOPRIO;
6454         bfqd->oom_bfqq.new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_BE;
6455         bfqd->oom_bfqq.entity.new_weight =
6456                 bfq_ioprio_to_weight(bfqd->oom_bfqq.new_ioprio);
6457
6458         /* oom_bfqq does not participate to bursts */
6459         bfq_clear_bfqq_just_created(&bfqd->oom_bfqq);
6460
6461         /*
6462          * Trigger weight initialization, according to ioprio, at the
6463          * oom_bfqq's first activation. The oom_bfqq's ioprio and ioprio
6464          * class won't be changed any more.
6465          */
6466         bfqd->oom_bfqq.entity.prio_changed = 1;
6467
6468         bfqd->queue = q;
6469
6470         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->dispatch);
6471
6472         hrtimer_init(&bfqd->idle_slice_timer, CLOCK_MONOTONIC,
6473                      HRTIMER_MODE_REL);
6474         bfqd->idle_slice_timer.function = bfq_idle_slice_timer;
6475
6476         bfqd->queue_weights_tree = RB_ROOT_CACHED;
6477         bfqd->num_groups_with_pending_reqs = 0;
6478
6479         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->active_list);
6480         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->idle_list);
6481         INIT_HLIST_HEAD(&bfqd->burst_list);
6482
6483         bfqd->hw_tag = -1;
6484         bfqd->nonrot_with_queueing = blk_queue_nonrot(bfqd->queue);
6485
6486         bfqd->bfq_max_budget = bfq_default_max_budget;
6487
6488         bfqd->bfq_fifo_expire[0] = bfq_fifo_expire[0];
6489         bfqd->bfq_fifo_expire[1] = bfq_fifo_expire[1];
6490         bfqd->bfq_back_max = bfq_back_max;
6491         bfqd->bfq_back_penalty = bfq_back_penalty;
6492         bfqd->bfq_slice_idle = bfq_slice_idle;
6493         bfqd->bfq_timeout = bfq_timeout;
6494
6495         bfqd->bfq_requests_within_timer = 120;
6496
6497         bfqd->bfq_large_burst_thresh = 8;
6498         bfqd->bfq_burst_interval = msecs_to_jiffies(180);
6499
6500         bfqd->low_latency = true;
6501
6502         /*
6503          * Trade-off between responsiveness and fairness.
6504          */
6505         bfqd->bfq_wr_coeff = 30;
6506         bfqd->bfq_wr_rt_max_time = msecs_to_jiffies(300);
6507         bfqd->bfq_wr_max_time = 0;
6508         bfqd->bfq_wr_min_idle_time = msecs_to_jiffies(2000);
6509         bfqd->bfq_wr_min_inter_arr_async = msecs_to_jiffies(500);
6510         bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate = 7000; /*
6511                                               * Approximate rate required
6512                                               * to playback or record a
6513                                               * high-definition compressed
6514                                               * video.
6515                                               */
6516         bfqd->wr_busy_queues = 0;
6517
6518         /*
6519          * Begin by assuming, optimistically, that the device peak
6520          * rate is equal to 2/3 of the highest reference rate.
6521          */
6522         bfqd->rate_dur_prod = ref_rate[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)] *
6523                 ref_wr_duration[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)];
6524         bfqd->peak_rate = ref_rate[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)] * 2 / 3;
6525
6526         spin_lock_init(&bfqd->lock);
6527
6528         /*
6529          * The invocation of the next bfq_create_group_hierarchy
6530          * function is the head of a chain of function calls
6531          * (bfq_create_group_hierarchy->blkcg_activate_policy->
6532          * blk_mq_freeze_queue) that may lead to the invocation of the
6533          * has_work hook function. For this reason,
6534          * bfq_create_group_hierarchy is invoked only after all
6535          * scheduler data has been initialized, apart from the fields
6536          * that can be initialized only after invoking
6537          * bfq_create_group_hierarchy. This, in particular, enables
6538          * has_work to correctly return false. Of course, to avoid
6539          * other inconsistencies, the blk-mq stack must then refrain
6540          * from invoking further scheduler hooks before this init
6541          * function is finished.
6542          */
6543         bfqd->root_group = bfq_create_group_hierarchy(bfqd, q->node);
6544         if (!bfqd->root_group)
6545                 goto out_free;
6546         bfq_init_root_group(bfqd->root_group, bfqd);
6547         bfq_init_entity(&bfqd->oom_bfqq.entity, bfqd->root_group);
6548
6549         wbt_disable_default(q);
6550         return 0;
6551
6552 out_free:
6553         kfree(bfqd);
6554         kobject_put(&eq->kobj);
6555         return -ENOMEM;
6556 }
6557
6558 static void bfq_slab_kill(void)
6559 {
6560         kmem_cache_destroy(bfq_pool);
6561 }
6562
6563 static int __init bfq_slab_setup(void)
6564 {
6565         bfq_pool = KMEM_CACHE(bfq_queue, 0);
6566         if (!bfq_pool)
6567                 return -ENOMEM;
6568         return 0;
6569 }
6570
6571 static ssize_t bfq_var_show(unsigned int var, char *page)
6572 {
6573         return sprintf(page, "%u\n", var);
6574 }
6575
6576 static int bfq_var_store(unsigned long *var, const char *page)
6577 {
6578         unsigned long new_val;
6579         int ret = kstrtoul(page, 10, &new_val);
6580
6581         if (ret)
6582                 return ret;
6583         *var = new_val;
6584         return 0;
6585 }
6586
6587 #define SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR, __CONV)                            \
6588 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, char *page)             \
6589 {                                                                       \
6590         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6591         u64 __data = __VAR;                                             \
6592         if (__CONV == 1)                                                \
6593                 __data = jiffies_to_msecs(__data);                      \
6594         else if (__CONV == 2)                                           \
6595                 __data = div_u64(__data, NSEC_PER_MSEC);                \
6596         return bfq_var_show(__data, (page));                            \
6597 }
6598 SHOW_FUNCTION(bfq_fifo_expire_sync_show, bfqd->bfq_fifo_expire[1], 2);
6599 SHOW_FUNCTION(bfq_fifo_expire_async_show, bfqd->bfq_fifo_expire[0], 2);
6600 SHOW_FUNCTION(bfq_back_seek_max_show, bfqd->bfq_back_max, 0);
6601 SHOW_FUNCTION(bfq_back_seek_penalty_show, bfqd->bfq_back_penalty, 0);
6602 SHOW_FUNCTION(bfq_slice_idle_show, bfqd->bfq_slice_idle, 2);
6603 SHOW_FUNCTION(bfq_max_budget_show, bfqd->bfq_user_max_budget, 0);
6604 SHOW_FUNCTION(bfq_timeout_sync_show, bfqd->bfq_timeout, 1);
6605 SHOW_FUNCTION(bfq_strict_guarantees_show, bfqd->strict_guarantees, 0);
6606 SHOW_FUNCTION(bfq_low_latency_show, bfqd->low_latency, 0);
6607 #undef SHOW_FUNCTION
6608
6609 #define USEC_SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR)                               \
6610 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, char *page)             \
6611 {                                                                       \
6612         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6613         u64 __data = __VAR;                                             \
6614         __data = div_u64(__data, NSEC_PER_USEC);                        \
6615         return bfq_var_show(__data, (page));                            \
6616 }
6617 USEC_SHOW_FUNCTION(bfq_slice_idle_us_show, bfqd->bfq_slice_idle);
6618 #undef USEC_SHOW_FUNCTION
6619
6620 #define STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX, __CONV)                 \
6621 static ssize_t                                                          \
6622 __FUNC(struct elevator_queue *e, const char *page, size_t count)        \
6623 {                                                                       \
6624         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6625         unsigned long __data, __min = (MIN), __max = (MAX);             \
6626         int ret;                                                        \
6627                                                                         \
6628         ret = bfq_var_store(&__data, (page));                           \
6629         if (ret)                                                        \
6630                 return ret;                                             \
6631         if (__data < __min)                                             \
6632                 __data = __min;                                         \
6633         else if (__data > __max)                                        \
6634                 __data = __max;                                         \
6635         if (__CONV == 1)                                                \
6636                 *(__PTR) = msecs_to_jiffies(__data);                    \
6637         else if (__CONV == 2)                                           \
6638                 *(__PTR) = (u64)__data * NSEC_PER_MSEC;                 \
6639         else                                                            \
6640                 *(__PTR) = __data;                                      \
6641         return count;                                                   \
6642 }
6643 STORE_FUNCTION(bfq_fifo_expire_sync_store, &bfqd->bfq_fifo_expire[1], 1,
6644                 INT_MAX, 2);
6645 STORE_FUNCTION(bfq_fifo_expire_async_store, &bfqd->bfq_fifo_expire[0], 1,
6646                 INT_MAX, 2);
6647 STORE_FUNCTION(bfq_back_seek_max_store, &bfqd->bfq_back_max, 0, INT_MAX, 0);
6648 STORE_FUNCTION(bfq_back_seek_penalty_store, &bfqd->bfq_back_penalty, 1,
6649                 INT_MAX, 0);
6650 STORE_FUNCTION(bfq_slice_idle_store, &bfqd->bfq_slice_idle, 0, INT_MAX, 2);
6651 #undef STORE_FUNCTION
6652
6653 #define USEC_STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX)                    \
6654 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, const char *page, size_t count)\
6655 {                                                                       \
6656         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
6657         unsigned long __data, __min = (MIN), __max = (MAX);             \
6658         int ret;                                                        \
6659                                                                         \
6660         ret = bfq_var_store(&__data, (page));                           \
6661         if (ret)                                                        \
6662                 return ret;                                             \
6663         if (__data < __min)                                             \
6664                 __data = __min;                                         \
6665         else if (__data > __max)                                        \
6666                 __data = __max;                                         \
6667         *(__PTR) = (u64)__data * NSEC_PER_USEC;                         \
6668         return count;                                                   \
6669 }
6670 USEC_STORE_FUNCTION(bfq_slice_idle_us_store, &bfqd->bfq_slice_idle, 0,
6671                     UINT_MAX);
6672 #undef USEC_STORE_FUNCTION
6673
6674 static ssize_t bfq_max_budget_store(struct elevator_queue *e,
6675                                     const char *page, size_t count)
6676 {
6677         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6678         unsigned long __data;
6679         int ret;
6680
6681         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6682         if (ret)
6683                 return ret;
6684
6685         if (__data == 0)
6686                 bfqd->bfq_max_budget = bfq_calc_max_budget(bfqd);
6687         else {
6688                 if (__data > INT_MAX)
6689                         __data = INT_MAX;
6690                 bfqd->bfq_max_budget = __data;
6691         }
6692
6693         bfqd->bfq_user_max_budget = __data;
6694
6695         return count;
6696 }
6697
6698 /*
6699  * Leaving this name to preserve name compatibility with cfq
6700  * parameters, but this timeout is used for both sync and async.
6701  */
6702 static ssize_t bfq_timeout_sync_store(struct elevator_queue *e,
6703                                       const char *page, size_t count)
6704 {
6705         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6706         unsigned long __data;
6707         int ret;
6708
6709         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6710         if (ret)
6711                 return ret;
6712
6713         if (__data < 1)
6714                 __data = 1;
6715         else if (__data > INT_MAX)
6716                 __data = INT_MAX;
6717
6718         bfqd->bfq_timeout = msecs_to_jiffies(__data);
6719         if (bfqd->bfq_user_max_budget == 0)
6720                 bfqd->bfq_max_budget = bfq_calc_max_budget(bfqd);
6721
6722         return count;
6723 }
6724
6725 static ssize_t bfq_strict_guarantees_store(struct elevator_queue *e,
6726                                      const char *page, size_t count)
6727 {
6728         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6729         unsigned long __data;
6730         int ret;
6731
6732         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6733         if (ret)
6734                 return ret;
6735
6736         if (__data > 1)
6737                 __data = 1;
6738         if (!bfqd->strict_guarantees && __data == 1
6739             && bfqd->bfq_slice_idle < 8 * NSEC_PER_MSEC)
6740                 bfqd->bfq_slice_idle = 8 * NSEC_PER_MSEC;
6741
6742         bfqd->strict_guarantees = __data;
6743
6744         return count;
6745 }
6746
6747 static ssize_t bfq_low_latency_store(struct elevator_queue *e,
6748                                      const char *page, size_t count)
6749 {
6750         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
6751         unsigned long __data;
6752         int ret;
6753
6754         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
6755         if (ret)
6756                 return ret;
6757
6758         if (__data > 1)
6759                 __data = 1;
6760         if (__data == 0 && bfqd->low_latency != 0)
6761                 bfq_end_wr(bfqd);
6762         bfqd->low_latency = __data;
6763
6764         return count;
6765 }
6766
6767 #define BFQ_ATTR(name) \
6768         __ATTR(name, 0644, bfq_##name##_show, bfq_##name##_store)
6769
6770 static struct elv_fs_entry bfq_attrs[] = {
6771         BFQ_ATTR(fifo_expire_sync),
6772         BFQ_ATTR(fifo_expire_async),
6773         BFQ_ATTR(back_seek_max),
6774         BFQ_ATTR(back_seek_penalty),
6775         BFQ_ATTR(slice_idle),
6776         BFQ_ATTR(slice_idle_us),
6777         BFQ_ATTR(max_budget),
6778         BFQ_ATTR(timeout_sync),
6779         BFQ_ATTR(strict_guarantees),
6780         BFQ_ATTR(low_latency),
6781         __ATTR_NULL
6782 };
6783
6784 static struct elevator_type iosched_bfq_mq = {
6785         .ops = {
6786                 .limit_depth            = bfq_limit_depth,
6787                 .prepare_request        = bfq_prepare_request,
6788                 .requeue_request        = bfq_finish_requeue_request,
6789                 .finish_request         = bfq_finish_requeue_request,
6790                 .exit_icq               = bfq_exit_icq,
6791                 .insert_requests        = bfq_insert_requests,
6792                 .dispatch_request       = bfq_dispatch_request,
6793                 .next_request           = elv_rb_latter_request,
6794                 .former_request         = elv_rb_former_request,
6795                 .allow_merge            = bfq_allow_bio_merge,
6796                 .bio_merge              = bfq_bio_merge,
6797                 .request_merge          = bfq_request_merge,
6798                 .requests_merged        = bfq_requests_merged,
6799                 .request_merged         = bfq_request_merged,
6800                 .has_work               = bfq_has_work,
6801                 .depth_updated          = bfq_depth_updated,
6802                 .init_hctx              = bfq_init_hctx,
6803                 .init_sched             = bfq_init_queue,
6804                 .exit_sched             = bfq_exit_queue,
6805         },
6806
6807         .icq_size =             sizeof(struct bfq_io_cq),
6808         .icq_align =            __alignof__(struct bfq_io_cq),
6809         .elevator_attrs =       bfq_attrs,
6810         .elevator_name =        "bfq",
6811         .elevator_owner =       THIS_MODULE,
6812 };
6813 MODULE_ALIAS("bfq-iosched");
6814
6815 static int __init bfq_init(void)
6816 {
6817         int ret;
6818
6819 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6820         ret = blkcg_policy_register(&blkcg_policy_bfq);
6821         if (ret)
6822                 return ret;
6823 #endif
6824
6825         ret = -ENOMEM;
6826         if (bfq_slab_setup())
6827                 goto err_pol_unreg;
6828
6829         /*
6830          * Times to load large popular applications for the typical
6831          * systems installed on the reference devices (see the
6832          * comments before the definition of the next
6833          * array). Actually, we use slightly lower values, as the
6834          * estimated peak rate tends to be smaller than the actual
6835          * peak rate.  The reason for this last fact is that estimates
6836          * are computed over much shorter time intervals than the long
6837          * intervals typically used for benchmarking. Why? First, to
6838          * adapt more quickly to variations. Second, because an I/O
6839          * scheduler cannot rely on a peak-rate-evaluation workload to
6840          * be run for a long time.
6841          */
6842         ref_wr_duration[0] = msecs_to_jiffies(7000); /* actually 8 sec */
6843         ref_wr_duration[1] = msecs_to_jiffies(2500); /* actually 3 sec */
6844
6845         ret = elv_register(&iosched_bfq_mq);
6846         if (ret)
6847                 goto slab_kill;
6848
6849         return 0;
6850
6851 slab_kill:
6852         bfq_slab_kill();
6853 err_pol_unreg:
6854 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6855         blkcg_policy_unregister(&blkcg_policy_bfq);
6856 #endif
6857         return ret;
6858 }
6859
6860 static void __exit bfq_exit(void)
6861 {
6862         elv_unregister(&iosched_bfq_mq);
6863 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
6864         blkcg_policy_unregister(&blkcg_policy_bfq);
6865 #endif
6866         bfq_slab_kill();
6867 }
6868
6869 module_init(bfq_init);
6870 module_exit(bfq_exit);
6871
6872 MODULE_AUTHOR("Paolo Valente");
6873 MODULE_LICENSE("GPL");
6874 MODULE_DESCRIPTION("MQ Budget Fair Queueing I/O Scheduler");