Merge tag 'rtc-4.21' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/abelloni/linux
[platform/kernel/linux-starfive.git] / block / bfq-iosched.c
1 /*
2  * Budget Fair Queueing (BFQ) I/O scheduler.
3  *
4  * Based on ideas and code from CFQ:
5  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
6  *
7  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
8  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
9  *
10  * Copyright (C) 2010 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
11  *                    Arianna Avanzini <avanzini@google.com>
12  *
13  * Copyright (C) 2017 Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
14  *
15  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
16  *  modify it under the terms of the GNU General Public License as
17  *  published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
18  *  License, or (at your option) any later version.
19  *
20  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
21  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
23  *  General Public License for more details.
24  *
25  * BFQ is a proportional-share I/O scheduler, with some extra
26  * low-latency capabilities. BFQ also supports full hierarchical
27  * scheduling through cgroups. Next paragraphs provide an introduction
28  * on BFQ inner workings. Details on BFQ benefits, usage and
29  * limitations can be found in Documentation/block/bfq-iosched.txt.
30  *
31  * BFQ is a proportional-share storage-I/O scheduling algorithm based
32  * on the slice-by-slice service scheme of CFQ. But BFQ assigns
33  * budgets, measured in number of sectors, to processes instead of
34  * time slices. The device is not granted to the in-service process
35  * for a given time slice, but until it has exhausted its assigned
36  * budget. This change from the time to the service domain enables BFQ
37  * to distribute the device throughput among processes as desired,
38  * without any distortion due to throughput fluctuations, or to device
39  * internal queueing. BFQ uses an ad hoc internal scheduler, called
40  * B-WF2Q+, to schedule processes according to their budgets. More
41  * precisely, BFQ schedules queues associated with processes. Each
42  * process/queue is assigned a user-configurable weight, and B-WF2Q+
43  * guarantees that each queue receives a fraction of the throughput
44  * proportional to its weight. Thanks to the accurate policy of
45  * B-WF2Q+, BFQ can afford to assign high budgets to I/O-bound
46  * processes issuing sequential requests (to boost the throughput),
47  * and yet guarantee a low latency to interactive and soft real-time
48  * applications.
49  *
50  * In particular, to provide these low-latency guarantees, BFQ
51  * explicitly privileges the I/O of two classes of time-sensitive
52  * applications: interactive and soft real-time. In more detail, BFQ
53  * behaves this way if the low_latency parameter is set (default
54  * configuration). This feature enables BFQ to provide applications in
55  * these classes with a very low latency.
56  *
57  * To implement this feature, BFQ constantly tries to detect whether
58  * the I/O requests in a bfq_queue come from an interactive or a soft
59  * real-time application. For brevity, in these cases, the queue is
60  * said to be interactive or soft real-time. In both cases, BFQ
61  * privileges the service of the queue, over that of non-interactive
62  * and non-soft-real-time queues. This privileging is performed,
63  * mainly, by raising the weight of the queue. So, for brevity, we
64  * call just weight-raising periods the time periods during which a
65  * queue is privileged, because deemed interactive or soft real-time.
66  *
67  * The detection of soft real-time queues/applications is described in
68  * detail in the comments on the function
69  * bfq_bfqq_softrt_next_start. On the other hand, the detection of an
70  * interactive queue works as follows: a queue is deemed interactive
71  * if it is constantly non empty only for a limited time interval,
72  * after which it does become empty. The queue may be deemed
73  * interactive again (for a limited time), if it restarts being
74  * constantly non empty, provided that this happens only after the
75  * queue has remained empty for a given minimum idle time.
76  *
77  * By default, BFQ computes automatically the above maximum time
78  * interval, i.e., the time interval after which a constantly
79  * non-empty queue stops being deemed interactive. Since a queue is
80  * weight-raised while it is deemed interactive, this maximum time
81  * interval happens to coincide with the (maximum) duration of the
82  * weight-raising for interactive queues.
83  *
84  * Finally, BFQ also features additional heuristics for
85  * preserving both a low latency and a high throughput on NCQ-capable,
86  * rotational or flash-based devices, and to get the job done quickly
87  * for applications consisting in many I/O-bound processes.
88  *
89  * NOTE: if the main or only goal, with a given device, is to achieve
90  * the maximum-possible throughput at all times, then do switch off
91  * all low-latency heuristics for that device, by setting low_latency
92  * to 0.
93  *
94  * BFQ is described in [1], where also a reference to the initial,
95  * more theoretical paper on BFQ can be found. The interested reader
96  * can find in the latter paper full details on the main algorithm, as
97  * well as formulas of the guarantees and formal proofs of all the
98  * properties.  With respect to the version of BFQ presented in these
99  * papers, this implementation adds a few more heuristics, such as the
100  * ones that guarantee a low latency to interactive and soft real-time
101  * applications, and a hierarchical extension based on H-WF2Q+.
102  *
103  * B-WF2Q+ is based on WF2Q+, which is described in [2], together with
104  * H-WF2Q+, while the augmented tree used here to implement B-WF2Q+
105  * with O(log N) complexity derives from the one introduced with EEVDF
106  * in [3].
107  *
108  * [1] P. Valente, A. Avanzini, "Evolution of the BFQ Storage I/O
109  *     Scheduler", Proceedings of the First Workshop on Mobile System
110  *     Technologies (MST-2015), May 2015.
111  *     http://algogroup.unimore.it/people/paolo/disk_sched/mst-2015.pdf
112  *
113  * [2] Jon C.R. Bennett and H. Zhang, "Hierarchical Packet Fair Queueing
114  *     Algorithms", IEEE/ACM Transactions on Networking, 5(5):675-689,
115  *     Oct 1997.
116  *
117  * http://www.cs.cmu.edu/~hzhang/papers/TON-97-Oct.ps.gz
118  *
119  * [3] I. Stoica and H. Abdel-Wahab, "Earliest Eligible Virtual Deadline
120  *     First: A Flexible and Accurate Mechanism for Proportional Share
121  *     Resource Allocation", technical report.
122  *
123  * http://www.cs.berkeley.edu/~istoica/papers/eevdf-tr-95.pdf
124  */
125 #include <linux/module.h>
126 #include <linux/slab.h>
127 #include <linux/blkdev.h>
128 #include <linux/cgroup.h>
129 #include <linux/elevator.h>
130 #include <linux/ktime.h>
131 #include <linux/rbtree.h>
132 #include <linux/ioprio.h>
133 #include <linux/sbitmap.h>
134 #include <linux/delay.h>
135
136 #include "blk.h"
137 #include "blk-mq.h"
138 #include "blk-mq-tag.h"
139 #include "blk-mq-sched.h"
140 #include "bfq-iosched.h"
141 #include "blk-wbt.h"
142
143 #define BFQ_BFQQ_FNS(name)                                              \
144 void bfq_mark_bfqq_##name(struct bfq_queue *bfqq)                       \
145 {                                                                       \
146         __set_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);                        \
147 }                                                                       \
148 void bfq_clear_bfqq_##name(struct bfq_queue *bfqq)                      \
149 {                                                                       \
150         __clear_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);              \
151 }                                                                       \
152 int bfq_bfqq_##name(const struct bfq_queue *bfqq)                       \
153 {                                                                       \
154         return test_bit(BFQQF_##name, &(bfqq)->flags);          \
155 }
156
157 BFQ_BFQQ_FNS(just_created);
158 BFQ_BFQQ_FNS(busy);
159 BFQ_BFQQ_FNS(wait_request);
160 BFQ_BFQQ_FNS(non_blocking_wait_rq);
161 BFQ_BFQQ_FNS(fifo_expire);
162 BFQ_BFQQ_FNS(has_short_ttime);
163 BFQ_BFQQ_FNS(sync);
164 BFQ_BFQQ_FNS(IO_bound);
165 BFQ_BFQQ_FNS(in_large_burst);
166 BFQ_BFQQ_FNS(coop);
167 BFQ_BFQQ_FNS(split_coop);
168 BFQ_BFQQ_FNS(softrt_update);
169 #undef BFQ_BFQQ_FNS                                             \
170
171 /* Expiration time of sync (0) and async (1) requests, in ns. */
172 static const u64 bfq_fifo_expire[2] = { NSEC_PER_SEC / 4, NSEC_PER_SEC / 8 };
173
174 /* Maximum backwards seek (magic number lifted from CFQ), in KiB. */
175 static const int bfq_back_max = 16 * 1024;
176
177 /* Penalty of a backwards seek, in number of sectors. */
178 static const int bfq_back_penalty = 2;
179
180 /* Idling period duration, in ns. */
181 static u64 bfq_slice_idle = NSEC_PER_SEC / 125;
182
183 /* Minimum number of assigned budgets for which stats are safe to compute. */
184 static const int bfq_stats_min_budgets = 194;
185
186 /* Default maximum budget values, in sectors and number of requests. */
187 static const int bfq_default_max_budget = 16 * 1024;
188
189 /*
190  * When a sync request is dispatched, the queue that contains that
191  * request, and all the ancestor entities of that queue, are charged
192  * with the number of sectors of the request. In constrast, if the
193  * request is async, then the queue and its ancestor entities are
194  * charged with the number of sectors of the request, multiplied by
195  * the factor below. This throttles the bandwidth for async I/O,
196  * w.r.t. to sync I/O, and it is done to counter the tendency of async
197  * writes to steal I/O throughput to reads.
198  *
199  * The current value of this parameter is the result of a tuning with
200  * several hardware and software configurations. We tried to find the
201  * lowest value for which writes do not cause noticeable problems to
202  * reads. In fact, the lower this parameter, the stabler I/O control,
203  * in the following respect.  The lower this parameter is, the less
204  * the bandwidth enjoyed by a group decreases
205  * - when the group does writes, w.r.t. to when it does reads;
206  * - when other groups do reads, w.r.t. to when they do writes.
207  */
208 static const int bfq_async_charge_factor = 3;
209
210 /* Default timeout values, in jiffies, approximating CFQ defaults. */
211 const int bfq_timeout = HZ / 8;
212
213 /*
214  * Time limit for merging (see comments in bfq_setup_cooperator). Set
215  * to the slowest value that, in our tests, proved to be effective in
216  * removing false positives, while not causing true positives to miss
217  * queue merging.
218  *
219  * As can be deduced from the low time limit below, queue merging, if
220  * successful, happens at the very beggining of the I/O of the involved
221  * cooperating processes, as a consequence of the arrival of the very
222  * first requests from each cooperator.  After that, there is very
223  * little chance to find cooperators.
224  */
225 static const unsigned long bfq_merge_time_limit = HZ/10;
226
227 static struct kmem_cache *bfq_pool;
228
229 /* Below this threshold (in ns), we consider thinktime immediate. */
230 #define BFQ_MIN_TT              (2 * NSEC_PER_MSEC)
231
232 /* hw_tag detection: parallel requests threshold and min samples needed. */
233 #define BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD  4
234 #define BFQ_HW_QUEUE_SAMPLES    32
235
236 #define BFQQ_SEEK_THR           (sector_t)(8 * 100)
237 #define BFQQ_SECT_THR_NONROT    (sector_t)(2 * 32)
238 #define BFQQ_CLOSE_THR          (sector_t)(8 * 1024)
239 #define BFQQ_SEEKY(bfqq)        (hweight32(bfqq->seek_history) > 19)
240
241 /* Min number of samples required to perform peak-rate update */
242 #define BFQ_RATE_MIN_SAMPLES    32
243 /* Min observation time interval required to perform a peak-rate update (ns) */
244 #define BFQ_RATE_MIN_INTERVAL   (300*NSEC_PER_MSEC)
245 /* Target observation time interval for a peak-rate update (ns) */
246 #define BFQ_RATE_REF_INTERVAL   NSEC_PER_SEC
247
248 /*
249  * Shift used for peak-rate fixed precision calculations.
250  * With
251  * - the current shift: 16 positions
252  * - the current type used to store rate: u32
253  * - the current unit of measure for rate: [sectors/usec], or, more precisely,
254  *   [(sectors/usec) / 2^BFQ_RATE_SHIFT] to take into account the shift,
255  * the range of rates that can be stored is
256  * [1 / 2^BFQ_RATE_SHIFT, 2^(32 - BFQ_RATE_SHIFT)] sectors/usec =
257  * [1 / 2^16, 2^16] sectors/usec = [15e-6, 65536] sectors/usec =
258  * [15, 65G] sectors/sec
259  * Which, assuming a sector size of 512B, corresponds to a range of
260  * [7.5K, 33T] B/sec
261  */
262 #define BFQ_RATE_SHIFT          16
263
264 /*
265  * When configured for computing the duration of the weight-raising
266  * for interactive queues automatically (see the comments at the
267  * beginning of this file), BFQ does it using the following formula:
268  * duration = (ref_rate / r) * ref_wr_duration,
269  * where r is the peak rate of the device, and ref_rate and
270  * ref_wr_duration are two reference parameters.  In particular,
271  * ref_rate is the peak rate of the reference storage device (see
272  * below), and ref_wr_duration is about the maximum time needed, with
273  * BFQ and while reading two files in parallel, to load typical large
274  * applications on the reference device (see the comments on
275  * max_service_from_wr below, for more details on how ref_wr_duration
276  * is obtained).  In practice, the slower/faster the device at hand
277  * is, the more/less it takes to load applications with respect to the
278  * reference device.  Accordingly, the longer/shorter BFQ grants
279  * weight raising to interactive applications.
280  *
281  * BFQ uses two different reference pairs (ref_rate, ref_wr_duration),
282  * depending on whether the device is rotational or non-rotational.
283  *
284  * In the following definitions, ref_rate[0] and ref_wr_duration[0]
285  * are the reference values for a rotational device, whereas
286  * ref_rate[1] and ref_wr_duration[1] are the reference values for a
287  * non-rotational device. The reference rates are not the actual peak
288  * rates of the devices used as a reference, but slightly lower
289  * values. The reason for using slightly lower values is that the
290  * peak-rate estimator tends to yield slightly lower values than the
291  * actual peak rate (it can yield the actual peak rate only if there
292  * is only one process doing I/O, and the process does sequential
293  * I/O).
294  *
295  * The reference peak rates are measured in sectors/usec, left-shifted
296  * by BFQ_RATE_SHIFT.
297  */
298 static int ref_rate[2] = {14000, 33000};
299 /*
300  * To improve readability, a conversion function is used to initialize
301  * the following array, which entails that the array can be
302  * initialized only in a function.
303  */
304 static int ref_wr_duration[2];
305
306 /*
307  * BFQ uses the above-detailed, time-based weight-raising mechanism to
308  * privilege interactive tasks. This mechanism is vulnerable to the
309  * following false positives: I/O-bound applications that will go on
310  * doing I/O for much longer than the duration of weight
311  * raising. These applications have basically no benefit from being
312  * weight-raised at the beginning of their I/O. On the opposite end,
313  * while being weight-raised, these applications
314  * a) unjustly steal throughput to applications that may actually need
315  * low latency;
316  * b) make BFQ uselessly perform device idling; device idling results
317  * in loss of device throughput with most flash-based storage, and may
318  * increase latencies when used purposelessly.
319  *
320  * BFQ tries to reduce these problems, by adopting the following
321  * countermeasure. To introduce this countermeasure, we need first to
322  * finish explaining how the duration of weight-raising for
323  * interactive tasks is computed.
324  *
325  * For a bfq_queue deemed as interactive, the duration of weight
326  * raising is dynamically adjusted, as a function of the estimated
327  * peak rate of the device, so as to be equal to the time needed to
328  * execute the 'largest' interactive task we benchmarked so far. By
329  * largest task, we mean the task for which each involved process has
330  * to do more I/O than for any of the other tasks we benchmarked. This
331  * reference interactive task is the start-up of LibreOffice Writer,
332  * and in this task each process/bfq_queue needs to have at most ~110K
333  * sectors transferred.
334  *
335  * This last piece of information enables BFQ to reduce the actual
336  * duration of weight-raising for at least one class of I/O-bound
337  * applications: those doing sequential or quasi-sequential I/O. An
338  * example is file copy. In fact, once started, the main I/O-bound
339  * processes of these applications usually consume the above 110K
340  * sectors in much less time than the processes of an application that
341  * is starting, because these I/O-bound processes will greedily devote
342  * almost all their CPU cycles only to their target,
343  * throughput-friendly I/O operations. This is even more true if BFQ
344  * happens to be underestimating the device peak rate, and thus
345  * overestimating the duration of weight raising. But, according to
346  * our measurements, once transferred 110K sectors, these processes
347  * have no right to be weight-raised any longer.
348  *
349  * Basing on the last consideration, BFQ ends weight-raising for a
350  * bfq_queue if the latter happens to have received an amount of
351  * service at least equal to the following constant. The constant is
352  * set to slightly more than 110K, to have a minimum safety margin.
353  *
354  * This early ending of weight-raising reduces the amount of time
355  * during which interactive false positives cause the two problems
356  * described at the beginning of these comments.
357  */
358 static const unsigned long max_service_from_wr = 120000;
359
360 #define RQ_BIC(rq)              icq_to_bic((rq)->elv.priv[0])
361 #define RQ_BFQQ(rq)             ((rq)->elv.priv[1])
362
363 struct bfq_queue *bic_to_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync)
364 {
365         return bic->bfqq[is_sync];
366 }
367
368 void bic_set_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq, bool is_sync)
369 {
370         bic->bfqq[is_sync] = bfqq;
371 }
372
373 struct bfq_data *bic_to_bfqd(struct bfq_io_cq *bic)
374 {
375         return bic->icq.q->elevator->elevator_data;
376 }
377
378 /**
379  * icq_to_bic - convert iocontext queue structure to bfq_io_cq.
380  * @icq: the iocontext queue.
381  */
382 static struct bfq_io_cq *icq_to_bic(struct io_cq *icq)
383 {
384         /* bic->icq is the first member, %NULL will convert to %NULL */
385         return container_of(icq, struct bfq_io_cq, icq);
386 }
387
388 /**
389  * bfq_bic_lookup - search into @ioc a bic associated to @bfqd.
390  * @bfqd: the lookup key.
391  * @ioc: the io_context of the process doing I/O.
392  * @q: the request queue.
393  */
394 static struct bfq_io_cq *bfq_bic_lookup(struct bfq_data *bfqd,
395                                         struct io_context *ioc,
396                                         struct request_queue *q)
397 {
398         if (ioc) {
399                 unsigned long flags;
400                 struct bfq_io_cq *icq;
401
402                 spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
403                 icq = icq_to_bic(ioc_lookup_icq(ioc, q));
404                 spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
405
406                 return icq;
407         }
408
409         return NULL;
410 }
411
412 /*
413  * Scheduler run of queue, if there are requests pending and no one in the
414  * driver that will restart queueing.
415  */
416 void bfq_schedule_dispatch(struct bfq_data *bfqd)
417 {
418         if (bfqd->queued != 0) {
419                 bfq_log(bfqd, "schedule dispatch");
420                 blk_mq_run_hw_queues(bfqd->queue, true);
421         }
422 }
423
424 #define bfq_class_idle(bfqq)    ((bfqq)->ioprio_class == IOPRIO_CLASS_IDLE)
425 #define bfq_class_rt(bfqq)      ((bfqq)->ioprio_class == IOPRIO_CLASS_RT)
426
427 #define bfq_sample_valid(samples)       ((samples) > 80)
428
429 /*
430  * Lifted from AS - choose which of rq1 and rq2 that is best served now.
431  * We choose the request that is closesr to the head right now.  Distance
432  * behind the head is penalized and only allowed to a certain extent.
433  */
434 static struct request *bfq_choose_req(struct bfq_data *bfqd,
435                                       struct request *rq1,
436                                       struct request *rq2,
437                                       sector_t last)
438 {
439         sector_t s1, s2, d1 = 0, d2 = 0;
440         unsigned long back_max;
441 #define BFQ_RQ1_WRAP    0x01 /* request 1 wraps */
442 #define BFQ_RQ2_WRAP    0x02 /* request 2 wraps */
443         unsigned int wrap = 0; /* bit mask: requests behind the disk head? */
444
445         if (!rq1 || rq1 == rq2)
446                 return rq2;
447         if (!rq2)
448                 return rq1;
449
450         if (rq_is_sync(rq1) && !rq_is_sync(rq2))
451                 return rq1;
452         else if (rq_is_sync(rq2) && !rq_is_sync(rq1))
453                 return rq2;
454         if ((rq1->cmd_flags & REQ_META) && !(rq2->cmd_flags & REQ_META))
455                 return rq1;
456         else if ((rq2->cmd_flags & REQ_META) && !(rq1->cmd_flags & REQ_META))
457                 return rq2;
458
459         s1 = blk_rq_pos(rq1);
460         s2 = blk_rq_pos(rq2);
461
462         /*
463          * By definition, 1KiB is 2 sectors.
464          */
465         back_max = bfqd->bfq_back_max * 2;
466
467         /*
468          * Strict one way elevator _except_ in the case where we allow
469          * short backward seeks which are biased as twice the cost of a
470          * similar forward seek.
471          */
472         if (s1 >= last)
473                 d1 = s1 - last;
474         else if (s1 + back_max >= last)
475                 d1 = (last - s1) * bfqd->bfq_back_penalty;
476         else
477                 wrap |= BFQ_RQ1_WRAP;
478
479         if (s2 >= last)
480                 d2 = s2 - last;
481         else if (s2 + back_max >= last)
482                 d2 = (last - s2) * bfqd->bfq_back_penalty;
483         else
484                 wrap |= BFQ_RQ2_WRAP;
485
486         /* Found required data */
487
488         /*
489          * By doing switch() on the bit mask "wrap" we avoid having to
490          * check two variables for all permutations: --> faster!
491          */
492         switch (wrap) {
493         case 0: /* common case for CFQ: rq1 and rq2 not wrapped */
494                 if (d1 < d2)
495                         return rq1;
496                 else if (d2 < d1)
497                         return rq2;
498
499                 if (s1 >= s2)
500                         return rq1;
501                 else
502                         return rq2;
503
504         case BFQ_RQ2_WRAP:
505                 return rq1;
506         case BFQ_RQ1_WRAP:
507                 return rq2;
508         case BFQ_RQ1_WRAP|BFQ_RQ2_WRAP: /* both rqs wrapped */
509         default:
510                 /*
511                  * Since both rqs are wrapped,
512                  * start with the one that's further behind head
513                  * (--> only *one* back seek required),
514                  * since back seek takes more time than forward.
515                  */
516                 if (s1 <= s2)
517                         return rq1;
518                 else
519                         return rq2;
520         }
521 }
522
523 /*
524  * Async I/O can easily starve sync I/O (both sync reads and sync
525  * writes), by consuming all tags. Similarly, storms of sync writes,
526  * such as those that sync(2) may trigger, can starve sync reads.
527  * Limit depths of async I/O and sync writes so as to counter both
528  * problems.
529  */
530 static void bfq_limit_depth(unsigned int op, struct blk_mq_alloc_data *data)
531 {
532         struct bfq_data *bfqd = data->q->elevator->elevator_data;
533
534         if (op_is_sync(op) && !op_is_write(op))
535                 return;
536
537         data->shallow_depth =
538                 bfqd->word_depths[!!bfqd->wr_busy_queues][op_is_sync(op)];
539
540         bfq_log(bfqd, "[%s] wr_busy %d sync %d depth %u",
541                         __func__, bfqd->wr_busy_queues, op_is_sync(op),
542                         data->shallow_depth);
543 }
544
545 static struct bfq_queue *
546 bfq_rq_pos_tree_lookup(struct bfq_data *bfqd, struct rb_root *root,
547                      sector_t sector, struct rb_node **ret_parent,
548                      struct rb_node ***rb_link)
549 {
550         struct rb_node **p, *parent;
551         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
552
553         parent = NULL;
554         p = &root->rb_node;
555         while (*p) {
556                 struct rb_node **n;
557
558                 parent = *p;
559                 bfqq = rb_entry(parent, struct bfq_queue, pos_node);
560
561                 /*
562                  * Sort strictly based on sector. Smallest to the left,
563                  * largest to the right.
564                  */
565                 if (sector > blk_rq_pos(bfqq->next_rq))
566                         n = &(*p)->rb_right;
567                 else if (sector < blk_rq_pos(bfqq->next_rq))
568                         n = &(*p)->rb_left;
569                 else
570                         break;
571                 p = n;
572                 bfqq = NULL;
573         }
574
575         *ret_parent = parent;
576         if (rb_link)
577                 *rb_link = p;
578
579         bfq_log(bfqd, "rq_pos_tree_lookup %llu: returning %d",
580                 (unsigned long long)sector,
581                 bfqq ? bfqq->pid : 0);
582
583         return bfqq;
584 }
585
586 static bool bfq_too_late_for_merging(struct bfq_queue *bfqq)
587 {
588         return bfqq->service_from_backlogged > 0 &&
589                 time_is_before_jiffies(bfqq->first_IO_time +
590                                        bfq_merge_time_limit);
591 }
592
593 void bfq_pos_tree_add_move(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
594 {
595         struct rb_node **p, *parent;
596         struct bfq_queue *__bfqq;
597
598         if (bfqq->pos_root) {
599                 rb_erase(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
600                 bfqq->pos_root = NULL;
601         }
602
603         /*
604          * bfqq cannot be merged any longer (see comments in
605          * bfq_setup_cooperator): no point in adding bfqq into the
606          * position tree.
607          */
608         if (bfq_too_late_for_merging(bfqq))
609                 return;
610
611         if (bfq_class_idle(bfqq))
612                 return;
613         if (!bfqq->next_rq)
614                 return;
615
616         bfqq->pos_root = &bfq_bfqq_to_bfqg(bfqq)->rq_pos_tree;
617         __bfqq = bfq_rq_pos_tree_lookup(bfqd, bfqq->pos_root,
618                         blk_rq_pos(bfqq->next_rq), &parent, &p);
619         if (!__bfqq) {
620                 rb_link_node(&bfqq->pos_node, parent, p);
621                 rb_insert_color(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
622         } else
623                 bfqq->pos_root = NULL;
624 }
625
626 /*
627  * Tell whether there are active queues with different weights or
628  * active groups.
629  */
630 static bool bfq_varied_queue_weights_or_active_groups(struct bfq_data *bfqd)
631 {
632         /*
633          * For queue weights to differ, queue_weights_tree must contain
634          * at least two nodes.
635          */
636         return (!RB_EMPTY_ROOT(&bfqd->queue_weights_tree) &&
637                 (bfqd->queue_weights_tree.rb_node->rb_left ||
638                  bfqd->queue_weights_tree.rb_node->rb_right)
639 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
640                ) ||
641                 (bfqd->num_groups_with_pending_reqs > 0
642 #endif
643                );
644 }
645
646 /*
647  * The following function returns true if every queue must receive the
648  * same share of the throughput (this condition is used when deciding
649  * whether idling may be disabled, see the comments in the function
650  * bfq_better_to_idle()).
651  *
652  * Such a scenario occurs when:
653  * 1) all active queues have the same weight,
654  * 2) all active groups at the same level in the groups tree have the same
655  *    weight,
656  * 3) all active groups at the same level in the groups tree have the same
657  *    number of children.
658  *
659  * Unfortunately, keeping the necessary state for evaluating exactly
660  * the last two symmetry sub-conditions above would be quite complex
661  * and time consuming.  Therefore this function evaluates, instead,
662  * only the following stronger two sub-conditions, for which it is
663  * much easier to maintain the needed state:
664  * 1) all active queues have the same weight,
665  * 2) there are no active groups.
666  * In particular, the last condition is always true if hierarchical
667  * support or the cgroups interface are not enabled, thus no state
668  * needs to be maintained in this case.
669  */
670 static bool bfq_symmetric_scenario(struct bfq_data *bfqd)
671 {
672         return !bfq_varied_queue_weights_or_active_groups(bfqd);
673 }
674
675 /*
676  * If the weight-counter tree passed as input contains no counter for
677  * the weight of the input queue, then add that counter; otherwise just
678  * increment the existing counter.
679  *
680  * Note that weight-counter trees contain few nodes in mostly symmetric
681  * scenarios. For example, if all queues have the same weight, then the
682  * weight-counter tree for the queues may contain at most one node.
683  * This holds even if low_latency is on, because weight-raised queues
684  * are not inserted in the tree.
685  * In most scenarios, the rate at which nodes are created/destroyed
686  * should be low too.
687  */
688 void bfq_weights_tree_add(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
689                           struct rb_root *root)
690 {
691         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
692         struct rb_node **new = &(root->rb_node), *parent = NULL;
693
694         /*
695          * Do not insert if the queue is already associated with a
696          * counter, which happens if:
697          *   1) a request arrival has caused the queue to become both
698          *      non-weight-raised, and hence change its weight, and
699          *      backlogged; in this respect, each of the two events
700          *      causes an invocation of this function,
701          *   2) this is the invocation of this function caused by the
702          *      second event. This second invocation is actually useless,
703          *      and we handle this fact by exiting immediately. More
704          *      efficient or clearer solutions might possibly be adopted.
705          */
706         if (bfqq->weight_counter)
707                 return;
708
709         while (*new) {
710                 struct bfq_weight_counter *__counter = container_of(*new,
711                                                 struct bfq_weight_counter,
712                                                 weights_node);
713                 parent = *new;
714
715                 if (entity->weight == __counter->weight) {
716                         bfqq->weight_counter = __counter;
717                         goto inc_counter;
718                 }
719                 if (entity->weight < __counter->weight)
720                         new = &((*new)->rb_left);
721                 else
722                         new = &((*new)->rb_right);
723         }
724
725         bfqq->weight_counter = kzalloc(sizeof(struct bfq_weight_counter),
726                                        GFP_ATOMIC);
727
728         /*
729          * In the unlucky event of an allocation failure, we just
730          * exit. This will cause the weight of queue to not be
731          * considered in bfq_varied_queue_weights_or_active_groups,
732          * which, in its turn, causes the scenario to be deemed
733          * wrongly symmetric in case bfqq's weight would have been
734          * the only weight making the scenario asymmetric.  On the
735          * bright side, no unbalance will however occur when bfqq
736          * becomes inactive again (the invocation of this function
737          * is triggered by an activation of queue).  In fact,
738          * bfq_weights_tree_remove does nothing if
739          * !bfqq->weight_counter.
740          */
741         if (unlikely(!bfqq->weight_counter))
742                 return;
743
744         bfqq->weight_counter->weight = entity->weight;
745         rb_link_node(&bfqq->weight_counter->weights_node, parent, new);
746         rb_insert_color(&bfqq->weight_counter->weights_node, root);
747
748 inc_counter:
749         bfqq->weight_counter->num_active++;
750 }
751
752 /*
753  * Decrement the weight counter associated with the queue, and, if the
754  * counter reaches 0, remove the counter from the tree.
755  * See the comments to the function bfq_weights_tree_add() for considerations
756  * about overhead.
757  */
758 void __bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
759                                struct bfq_queue *bfqq,
760                                struct rb_root *root)
761 {
762         if (!bfqq->weight_counter)
763                 return;
764
765         bfqq->weight_counter->num_active--;
766         if (bfqq->weight_counter->num_active > 0)
767                 goto reset_entity_pointer;
768
769         rb_erase(&bfqq->weight_counter->weights_node, root);
770         kfree(bfqq->weight_counter);
771
772 reset_entity_pointer:
773         bfqq->weight_counter = NULL;
774 }
775
776 /*
777  * Invoke __bfq_weights_tree_remove on bfqq and decrement the number
778  * of active groups for each queue's inactive parent entity.
779  */
780 void bfq_weights_tree_remove(struct bfq_data *bfqd,
781                              struct bfq_queue *bfqq)
782 {
783         struct bfq_entity *entity = bfqq->entity.parent;
784
785         __bfq_weights_tree_remove(bfqd, bfqq,
786                                   &bfqd->queue_weights_tree);
787
788         for_each_entity(entity) {
789                 struct bfq_sched_data *sd = entity->my_sched_data;
790
791                 if (sd->next_in_service || sd->in_service_entity) {
792                         /*
793                          * entity is still active, because either
794                          * next_in_service or in_service_entity is not
795                          * NULL (see the comments on the definition of
796                          * next_in_service for details on why
797                          * in_service_entity must be checked too).
798                          *
799                          * As a consequence, its parent entities are
800                          * active as well, and thus this loop must
801                          * stop here.
802                          */
803                         break;
804                 }
805
806                 /*
807                  * The decrement of num_groups_with_pending_reqs is
808                  * not performed immediately upon the deactivation of
809                  * entity, but it is delayed to when it also happens
810                  * that the first leaf descendant bfqq of entity gets
811                  * all its pending requests completed. The following
812                  * instructions perform this delayed decrement, if
813                  * needed. See the comments on
814                  * num_groups_with_pending_reqs for details.
815                  */
816                 if (entity->in_groups_with_pending_reqs) {
817                         entity->in_groups_with_pending_reqs = false;
818                         bfqd->num_groups_with_pending_reqs--;
819                 }
820         }
821 }
822
823 /*
824  * Return expired entry, or NULL to just start from scratch in rbtree.
825  */
826 static struct request *bfq_check_fifo(struct bfq_queue *bfqq,
827                                       struct request *last)
828 {
829         struct request *rq;
830
831         if (bfq_bfqq_fifo_expire(bfqq))
832                 return NULL;
833
834         bfq_mark_bfqq_fifo_expire(bfqq);
835
836         rq = rq_entry_fifo(bfqq->fifo.next);
837
838         if (rq == last || ktime_get_ns() < rq->fifo_time)
839                 return NULL;
840
841         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "check_fifo: returned %p", rq);
842         return rq;
843 }
844
845 static struct request *bfq_find_next_rq(struct bfq_data *bfqd,
846                                         struct bfq_queue *bfqq,
847                                         struct request *last)
848 {
849         struct rb_node *rbnext = rb_next(&last->rb_node);
850         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&last->rb_node);
851         struct request *next, *prev = NULL;
852
853         /* Follow expired path, else get first next available. */
854         next = bfq_check_fifo(bfqq, last);
855         if (next)
856                 return next;
857
858         if (rbprev)
859                 prev = rb_entry_rq(rbprev);
860
861         if (rbnext)
862                 next = rb_entry_rq(rbnext);
863         else {
864                 rbnext = rb_first(&bfqq->sort_list);
865                 if (rbnext && rbnext != &last->rb_node)
866                         next = rb_entry_rq(rbnext);
867         }
868
869         return bfq_choose_req(bfqd, next, prev, blk_rq_pos(last));
870 }
871
872 /* see the definition of bfq_async_charge_factor for details */
873 static unsigned long bfq_serv_to_charge(struct request *rq,
874                                         struct bfq_queue *bfqq)
875 {
876         if (bfq_bfqq_sync(bfqq) || bfqq->wr_coeff > 1)
877                 return blk_rq_sectors(rq);
878
879         return blk_rq_sectors(rq) * bfq_async_charge_factor;
880 }
881
882 /**
883  * bfq_updated_next_req - update the queue after a new next_rq selection.
884  * @bfqd: the device data the queue belongs to.
885  * @bfqq: the queue to update.
886  *
887  * If the first request of a queue changes we make sure that the queue
888  * has enough budget to serve at least its first request (if the
889  * request has grown).  We do this because if the queue has not enough
890  * budget for its first request, it has to go through two dispatch
891  * rounds to actually get it dispatched.
892  */
893 static void bfq_updated_next_req(struct bfq_data *bfqd,
894                                  struct bfq_queue *bfqq)
895 {
896         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
897         struct request *next_rq = bfqq->next_rq;
898         unsigned long new_budget;
899
900         if (!next_rq)
901                 return;
902
903         if (bfqq == bfqd->in_service_queue)
904                 /*
905                  * In order not to break guarantees, budgets cannot be
906                  * changed after an entity has been selected.
907                  */
908                 return;
909
910         new_budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
911                            bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq));
912         if (entity->budget != new_budget) {
913                 entity->budget = new_budget;
914                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "updated next rq: new budget %lu",
915                                          new_budget);
916                 bfq_requeue_bfqq(bfqd, bfqq, false);
917         }
918 }
919
920 static unsigned int bfq_wr_duration(struct bfq_data *bfqd)
921 {
922         u64 dur;
923
924         if (bfqd->bfq_wr_max_time > 0)
925                 return bfqd->bfq_wr_max_time;
926
927         dur = bfqd->rate_dur_prod;
928         do_div(dur, bfqd->peak_rate);
929
930         /*
931          * Limit duration between 3 and 25 seconds. The upper limit
932          * has been conservatively set after the following worst case:
933          * on a QEMU/KVM virtual machine
934          * - running in a slow PC
935          * - with a virtual disk stacked on a slow low-end 5400rpm HDD
936          * - serving a heavy I/O workload, such as the sequential reading
937          *   of several files
938          * mplayer took 23 seconds to start, if constantly weight-raised.
939          *
940          * As for higher values than that accomodating the above bad
941          * scenario, tests show that higher values would often yield
942          * the opposite of the desired result, i.e., would worsen
943          * responsiveness by allowing non-interactive applications to
944          * preserve weight raising for too long.
945          *
946          * On the other end, lower values than 3 seconds make it
947          * difficult for most interactive tasks to complete their jobs
948          * before weight-raising finishes.
949          */
950         return clamp_val(dur, msecs_to_jiffies(3000), msecs_to_jiffies(25000));
951 }
952
953 /* switch back from soft real-time to interactive weight raising */
954 static void switch_back_to_interactive_wr(struct bfq_queue *bfqq,
955                                           struct bfq_data *bfqd)
956 {
957         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
958         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
959         bfqq->last_wr_start_finish = bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
960 }
961
962 static void
963 bfq_bfqq_resume_state(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_data *bfqd,
964                       struct bfq_io_cq *bic, bool bfq_already_existing)
965 {
966         unsigned int old_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
967         bool busy = bfq_already_existing && bfq_bfqq_busy(bfqq);
968
969         if (bic->saved_has_short_ttime)
970                 bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
971         else
972                 bfq_clear_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
973
974         if (bic->saved_IO_bound)
975                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
976         else
977                 bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
978
979         bfqq->ttime = bic->saved_ttime;
980         bfqq->wr_coeff = bic->saved_wr_coeff;
981         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt = bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt;
982         bfqq->last_wr_start_finish = bic->saved_last_wr_start_finish;
983         bfqq->wr_cur_max_time = bic->saved_wr_cur_max_time;
984
985         if (bfqq->wr_coeff > 1 && (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) ||
986             time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish +
987                                    bfqq->wr_cur_max_time))) {
988                 if (bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
989                     !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) &&
990                     time_is_after_eq_jiffies(bfqq->wr_start_at_switch_to_srt +
991                                              bfq_wr_duration(bfqd))) {
992                         switch_back_to_interactive_wr(bfqq, bfqd);
993                 } else {
994                         bfqq->wr_coeff = 1;
995                         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
996                                      "resume state: switching off wr");
997                 }
998         }
999
1000         /* make sure weight will be updated, however we got here */
1001         bfqq->entity.prio_changed = 1;
1002
1003         if (likely(!busy))
1004                 return;
1005
1006         if (old_wr_coeff == 1 && bfqq->wr_coeff > 1)
1007                 bfqd->wr_busy_queues++;
1008         else if (old_wr_coeff > 1 && bfqq->wr_coeff == 1)
1009                 bfqd->wr_busy_queues--;
1010 }
1011
1012 static int bfqq_process_refs(struct bfq_queue *bfqq)
1013 {
1014         return bfqq->ref - bfqq->allocated - bfqq->entity.on_st;
1015 }
1016
1017 /* Empty burst list and add just bfqq (see comments on bfq_handle_burst) */
1018 static void bfq_reset_burst_list(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1019 {
1020         struct bfq_queue *item;
1021         struct hlist_node *n;
1022
1023         hlist_for_each_entry_safe(item, n, &bfqd->burst_list, burst_list_node)
1024                 hlist_del_init(&item->burst_list_node);
1025         hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node, &bfqd->burst_list);
1026         bfqd->burst_size = 1;
1027         bfqd->burst_parent_entity = bfqq->entity.parent;
1028 }
1029
1030 /* Add bfqq to the list of queues in current burst (see bfq_handle_burst) */
1031 static void bfq_add_to_burst(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1032 {
1033         /* Increment burst size to take into account also bfqq */
1034         bfqd->burst_size++;
1035
1036         if (bfqd->burst_size == bfqd->bfq_large_burst_thresh) {
1037                 struct bfq_queue *pos, *bfqq_item;
1038                 struct hlist_node *n;
1039
1040                 /*
1041                  * Enough queues have been activated shortly after each
1042                  * other to consider this burst as large.
1043                  */
1044                 bfqd->large_burst = true;
1045
1046                 /*
1047                  * We can now mark all queues in the burst list as
1048                  * belonging to a large burst.
1049                  */
1050                 hlist_for_each_entry(bfqq_item, &bfqd->burst_list,
1051                                      burst_list_node)
1052                         bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq_item);
1053                 bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1054
1055                 /*
1056                  * From now on, and until the current burst finishes, any
1057                  * new queue being activated shortly after the last queue
1058                  * was inserted in the burst can be immediately marked as
1059                  * belonging to a large burst. So the burst list is not
1060                  * needed any more. Remove it.
1061                  */
1062                 hlist_for_each_entry_safe(pos, n, &bfqd->burst_list,
1063                                           burst_list_node)
1064                         hlist_del_init(&pos->burst_list_node);
1065         } else /*
1066                 * Burst not yet large: add bfqq to the burst list. Do
1067                 * not increment the ref counter for bfqq, because bfqq
1068                 * is removed from the burst list before freeing bfqq
1069                 * in put_queue.
1070                 */
1071                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node, &bfqd->burst_list);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * If many queues belonging to the same group happen to be created
1076  * shortly after each other, then the processes associated with these
1077  * queues have typically a common goal. In particular, bursts of queue
1078  * creations are usually caused by services or applications that spawn
1079  * many parallel threads/processes. Examples are systemd during boot,
1080  * or git grep. To help these processes get their job done as soon as
1081  * possible, it is usually better to not grant either weight-raising
1082  * or device idling to their queues.
1083  *
1084  * In this comment we describe, firstly, the reasons why this fact
1085  * holds, and, secondly, the next function, which implements the main
1086  * steps needed to properly mark these queues so that they can then be
1087  * treated in a different way.
1088  *
1089  * The above services or applications benefit mostly from a high
1090  * throughput: the quicker the requests of the activated queues are
1091  * cumulatively served, the sooner the target job of these queues gets
1092  * completed. As a consequence, weight-raising any of these queues,
1093  * which also implies idling the device for it, is almost always
1094  * counterproductive. In most cases it just lowers throughput.
1095  *
1096  * On the other hand, a burst of queue creations may be caused also by
1097  * the start of an application that does not consist of a lot of
1098  * parallel I/O-bound threads. In fact, with a complex application,
1099  * several short processes may need to be executed to start-up the
1100  * application. In this respect, to start an application as quickly as
1101  * possible, the best thing to do is in any case to privilege the I/O
1102  * related to the application with respect to all other
1103  * I/O. Therefore, the best strategy to start as quickly as possible
1104  * an application that causes a burst of queue creations is to
1105  * weight-raise all the queues created during the burst. This is the
1106  * exact opposite of the best strategy for the other type of bursts.
1107  *
1108  * In the end, to take the best action for each of the two cases, the
1109  * two types of bursts need to be distinguished. Fortunately, this
1110  * seems relatively easy, by looking at the sizes of the bursts. In
1111  * particular, we found a threshold such that only bursts with a
1112  * larger size than that threshold are apparently caused by
1113  * services or commands such as systemd or git grep. For brevity,
1114  * hereafter we call just 'large' these bursts. BFQ *does not*
1115  * weight-raise queues whose creation occurs in a large burst. In
1116  * addition, for each of these queues BFQ performs or does not perform
1117  * idling depending on which choice boosts the throughput more. The
1118  * exact choice depends on the device and request pattern at
1119  * hand.
1120  *
1121  * Unfortunately, false positives may occur while an interactive task
1122  * is starting (e.g., an application is being started). The
1123  * consequence is that the queues associated with the task do not
1124  * enjoy weight raising as expected. Fortunately these false positives
1125  * are very rare. They typically occur if some service happens to
1126  * start doing I/O exactly when the interactive task starts.
1127  *
1128  * Turning back to the next function, it implements all the steps
1129  * needed to detect the occurrence of a large burst and to properly
1130  * mark all the queues belonging to it (so that they can then be
1131  * treated in a different way). This goal is achieved by maintaining a
1132  * "burst list" that holds, temporarily, the queues that belong to the
1133  * burst in progress. The list is then used to mark these queues as
1134  * belonging to a large burst if the burst does become large. The main
1135  * steps are the following.
1136  *
1137  * . when the very first queue is created, the queue is inserted into the
1138  *   list (as it could be the first queue in a possible burst)
1139  *
1140  * . if the current burst has not yet become large, and a queue Q that does
1141  *   not yet belong to the burst is activated shortly after the last time
1142  *   at which a new queue entered the burst list, then the function appends
1143  *   Q to the burst list
1144  *
1145  * . if, as a consequence of the previous step, the burst size reaches
1146  *   the large-burst threshold, then
1147  *
1148  *     . all the queues in the burst list are marked as belonging to a
1149  *       large burst
1150  *
1151  *     . the burst list is deleted; in fact, the burst list already served
1152  *       its purpose (keeping temporarily track of the queues in a burst,
1153  *       so as to be able to mark them as belonging to a large burst in the
1154  *       previous sub-step), and now is not needed any more
1155  *
1156  *     . the device enters a large-burst mode
1157  *
1158  * . if a queue Q that does not belong to the burst is created while
1159  *   the device is in large-burst mode and shortly after the last time
1160  *   at which a queue either entered the burst list or was marked as
1161  *   belonging to the current large burst, then Q is immediately marked
1162  *   as belonging to a large burst.
1163  *
1164  * . if a queue Q that does not belong to the burst is created a while
1165  *   later, i.e., not shortly after, than the last time at which a queue
1166  *   either entered the burst list or was marked as belonging to the
1167  *   current large burst, then the current burst is deemed as finished and:
1168  *
1169  *        . the large-burst mode is reset if set
1170  *
1171  *        . the burst list is emptied
1172  *
1173  *        . Q is inserted in the burst list, as Q may be the first queue
1174  *          in a possible new burst (then the burst list contains just Q
1175  *          after this step).
1176  */
1177 static void bfq_handle_burst(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
1178 {
1179         /*
1180          * If bfqq is already in the burst list or is part of a large
1181          * burst, or finally has just been split, then there is
1182          * nothing else to do.
1183          */
1184         if (!hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node) ||
1185             bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) ||
1186             time_is_after_eq_jiffies(bfqq->split_time +
1187                                      msecs_to_jiffies(10)))
1188                 return;
1189
1190         /*
1191          * If bfqq's creation happens late enough, or bfqq belongs to
1192          * a different group than the burst group, then the current
1193          * burst is finished, and related data structures must be
1194          * reset.
1195          *
1196          * In this respect, consider the special case where bfqq is
1197          * the very first queue created after BFQ is selected for this
1198          * device. In this case, last_ins_in_burst and
1199          * burst_parent_entity are not yet significant when we get
1200          * here. But it is easy to verify that, whether or not the
1201          * following condition is true, bfqq will end up being
1202          * inserted into the burst list. In particular the list will
1203          * happen to contain only bfqq. And this is exactly what has
1204          * to happen, as bfqq may be the first queue of the first
1205          * burst.
1206          */
1207         if (time_is_before_jiffies(bfqd->last_ins_in_burst +
1208             bfqd->bfq_burst_interval) ||
1209             bfqq->entity.parent != bfqd->burst_parent_entity) {
1210                 bfqd->large_burst = false;
1211                 bfq_reset_burst_list(bfqd, bfqq);
1212                 goto end;
1213         }
1214
1215         /*
1216          * If we get here, then bfqq is being activated shortly after the
1217          * last queue. So, if the current burst is also large, we can mark
1218          * bfqq as belonging to this large burst immediately.
1219          */
1220         if (bfqd->large_burst) {
1221                 bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1222                 goto end;
1223         }
1224
1225         /*
1226          * If we get here, then a large-burst state has not yet been
1227          * reached, but bfqq is being activated shortly after the last
1228          * queue. Then we add bfqq to the burst.
1229          */
1230         bfq_add_to_burst(bfqd, bfqq);
1231 end:
1232         /*
1233          * At this point, bfqq either has been added to the current
1234          * burst or has caused the current burst to terminate and a
1235          * possible new burst to start. In particular, in the second
1236          * case, bfqq has become the first queue in the possible new
1237          * burst.  In both cases last_ins_in_burst needs to be moved
1238          * forward.
1239          */
1240         bfqd->last_ins_in_burst = jiffies;
1241 }
1242
1243 static int bfq_bfqq_budget_left(struct bfq_queue *bfqq)
1244 {
1245         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1246
1247         return entity->budget - entity->service;
1248 }
1249
1250 /*
1251  * If enough samples have been computed, return the current max budget
1252  * stored in bfqd, which is dynamically updated according to the
1253  * estimated disk peak rate; otherwise return the default max budget
1254  */
1255 static int bfq_max_budget(struct bfq_data *bfqd)
1256 {
1257         if (bfqd->budgets_assigned < bfq_stats_min_budgets)
1258                 return bfq_default_max_budget;
1259         else
1260                 return bfqd->bfq_max_budget;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * Return min budget, which is a fraction of the current or default
1265  * max budget (trying with 1/32)
1266  */
1267 static int bfq_min_budget(struct bfq_data *bfqd)
1268 {
1269         if (bfqd->budgets_assigned < bfq_stats_min_budgets)
1270                 return bfq_default_max_budget / 32;
1271         else
1272                 return bfqd->bfq_max_budget / 32;
1273 }
1274
1275 /*
1276  * The next function, invoked after the input queue bfqq switches from
1277  * idle to busy, updates the budget of bfqq. The function also tells
1278  * whether the in-service queue should be expired, by returning
1279  * true. The purpose of expiring the in-service queue is to give bfqq
1280  * the chance to possibly preempt the in-service queue, and the reason
1281  * for preempting the in-service queue is to achieve one of the two
1282  * goals below.
1283  *
1284  * 1. Guarantee to bfqq its reserved bandwidth even if bfqq has
1285  * expired because it has remained idle. In particular, bfqq may have
1286  * expired for one of the following two reasons:
1287  *
1288  * - BFQQE_NO_MORE_REQUESTS bfqq did not enjoy any device idling
1289  *   and did not make it to issue a new request before its last
1290  *   request was served;
1291  *
1292  * - BFQQE_TOO_IDLE bfqq did enjoy device idling, but did not issue
1293  *   a new request before the expiration of the idling-time.
1294  *
1295  * Even if bfqq has expired for one of the above reasons, the process
1296  * associated with the queue may be however issuing requests greedily,
1297  * and thus be sensitive to the bandwidth it receives (bfqq may have
1298  * remained idle for other reasons: CPU high load, bfqq not enjoying
1299  * idling, I/O throttling somewhere in the path from the process to
1300  * the I/O scheduler, ...). But if, after every expiration for one of
1301  * the above two reasons, bfqq has to wait for the service of at least
1302  * one full budget of another queue before being served again, then
1303  * bfqq is likely to get a much lower bandwidth or resource time than
1304  * its reserved ones. To address this issue, two countermeasures need
1305  * to be taken.
1306  *
1307  * First, the budget and the timestamps of bfqq need to be updated in
1308  * a special way on bfqq reactivation: they need to be updated as if
1309  * bfqq did not remain idle and did not expire. In fact, if they are
1310  * computed as if bfqq expired and remained idle until reactivation,
1311  * then the process associated with bfqq is treated as if, instead of
1312  * being greedy, it stopped issuing requests when bfqq remained idle,
1313  * and restarts issuing requests only on this reactivation. In other
1314  * words, the scheduler does not help the process recover the "service
1315  * hole" between bfqq expiration and reactivation. As a consequence,
1316  * the process receives a lower bandwidth than its reserved one. In
1317  * contrast, to recover this hole, the budget must be updated as if
1318  * bfqq was not expired at all before this reactivation, i.e., it must
1319  * be set to the value of the remaining budget when bfqq was
1320  * expired. Along the same line, timestamps need to be assigned the
1321  * value they had the last time bfqq was selected for service, i.e.,
1322  * before last expiration. Thus timestamps need to be back-shifted
1323  * with respect to their normal computation (see [1] for more details
1324  * on this tricky aspect).
1325  *
1326  * Secondly, to allow the process to recover the hole, the in-service
1327  * queue must be expired too, to give bfqq the chance to preempt it
1328  * immediately. In fact, if bfqq has to wait for a full budget of the
1329  * in-service queue to be completed, then it may become impossible to
1330  * let the process recover the hole, even if the back-shifted
1331  * timestamps of bfqq are lower than those of the in-service queue. If
1332  * this happens for most or all of the holes, then the process may not
1333  * receive its reserved bandwidth. In this respect, it is worth noting
1334  * that, being the service of outstanding requests unpreemptible, a
1335  * little fraction of the holes may however be unrecoverable, thereby
1336  * causing a little loss of bandwidth.
1337  *
1338  * The last important point is detecting whether bfqq does need this
1339  * bandwidth recovery. In this respect, the next function deems the
1340  * process associated with bfqq greedy, and thus allows it to recover
1341  * the hole, if: 1) the process is waiting for the arrival of a new
1342  * request (which implies that bfqq expired for one of the above two
1343  * reasons), and 2) such a request has arrived soon. The first
1344  * condition is controlled through the flag non_blocking_wait_rq,
1345  * while the second through the flag arrived_in_time. If both
1346  * conditions hold, then the function computes the budget in the
1347  * above-described special way, and signals that the in-service queue
1348  * should be expired. Timestamp back-shifting is done later in
1349  * __bfq_activate_entity.
1350  *
1351  * 2. Reduce latency. Even if timestamps are not backshifted to let
1352  * the process associated with bfqq recover a service hole, bfqq may
1353  * however happen to have, after being (re)activated, a lower finish
1354  * timestamp than the in-service queue.  That is, the next budget of
1355  * bfqq may have to be completed before the one of the in-service
1356  * queue. If this is the case, then preempting the in-service queue
1357  * allows this goal to be achieved, apart from the unpreemptible,
1358  * outstanding requests mentioned above.
1359  *
1360  * Unfortunately, regardless of which of the above two goals one wants
1361  * to achieve, service trees need first to be updated to know whether
1362  * the in-service queue must be preempted. To have service trees
1363  * correctly updated, the in-service queue must be expired and
1364  * rescheduled, and bfqq must be scheduled too. This is one of the
1365  * most costly operations (in future versions, the scheduling
1366  * mechanism may be re-designed in such a way to make it possible to
1367  * know whether preemption is needed without needing to update service
1368  * trees). In addition, queue preemptions almost always cause random
1369  * I/O, and thus loss of throughput. Because of these facts, the next
1370  * function adopts the following simple scheme to avoid both costly
1371  * operations and too frequent preemptions: it requests the expiration
1372  * of the in-service queue (unconditionally) only for queues that need
1373  * to recover a hole, or that either are weight-raised or deserve to
1374  * be weight-raised.
1375  */
1376 static bool bfq_bfqq_update_budg_for_activation(struct bfq_data *bfqd,
1377                                                 struct bfq_queue *bfqq,
1378                                                 bool arrived_in_time,
1379                                                 bool wr_or_deserves_wr)
1380 {
1381         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
1382
1383         if (bfq_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq) && arrived_in_time) {
1384                 /*
1385                  * We do not clear the flag non_blocking_wait_rq here, as
1386                  * the latter is used in bfq_activate_bfqq to signal
1387                  * that timestamps need to be back-shifted (and is
1388                  * cleared right after).
1389                  */
1390
1391                 /*
1392                  * In next assignment we rely on that either
1393                  * entity->service or entity->budget are not updated
1394                  * on expiration if bfqq is empty (see
1395                  * __bfq_bfqq_recalc_budget). Thus both quantities
1396                  * remain unchanged after such an expiration, and the
1397                  * following statement therefore assigns to
1398                  * entity->budget the remaining budget on such an
1399                  * expiration.
1400                  */
1401                 entity->budget = min_t(unsigned long,
1402                                        bfq_bfqq_budget_left(bfqq),
1403                                        bfqq->max_budget);
1404
1405                 /*
1406                  * At this point, we have used entity->service to get
1407                  * the budget left (needed for updating
1408                  * entity->budget). Thus we finally can, and have to,
1409                  * reset entity->service. The latter must be reset
1410                  * because bfqq would otherwise be charged again for
1411                  * the service it has received during its previous
1412                  * service slot(s).
1413                  */
1414                 entity->service = 0;
1415
1416                 return true;
1417         }
1418
1419         /*
1420          * We can finally complete expiration, by setting service to 0.
1421          */
1422         entity->service = 0;
1423         entity->budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
1424                                bfq_serv_to_charge(bfqq->next_rq, bfqq));
1425         bfq_clear_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
1426         return wr_or_deserves_wr;
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Return the farthest past time instant according to jiffies
1431  * macros.
1432  */
1433 static unsigned long bfq_smallest_from_now(void)
1434 {
1435         return jiffies - MAX_JIFFY_OFFSET;
1436 }
1437
1438 static void bfq_update_bfqq_wr_on_rq_arrival(struct bfq_data *bfqd,
1439                                              struct bfq_queue *bfqq,
1440                                              unsigned int old_wr_coeff,
1441                                              bool wr_or_deserves_wr,
1442                                              bool interactive,
1443                                              bool in_burst,
1444                                              bool soft_rt)
1445 {
1446         if (old_wr_coeff == 1 && wr_or_deserves_wr) {
1447                 /* start a weight-raising period */
1448                 if (interactive) {
1449                         bfqq->service_from_wr = 0;
1450                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1451                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1452                 } else {
1453                         /*
1454                          * No interactive weight raising in progress
1455                          * here: assign minus infinity to
1456                          * wr_start_at_switch_to_srt, to make sure
1457                          * that, at the end of the soft-real-time
1458                          * weight raising periods that is starting
1459                          * now, no interactive weight-raising period
1460                          * may be wrongly considered as still in
1461                          * progress (and thus actually started by
1462                          * mistake).
1463                          */
1464                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
1465                                 bfq_smallest_from_now();
1466                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff *
1467                                 BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR;
1468                         bfqq->wr_cur_max_time =
1469                                 bfqd->bfq_wr_rt_max_time;
1470                 }
1471
1472                 /*
1473                  * If needed, further reduce budget to make sure it is
1474                  * close to bfqq's backlog, so as to reduce the
1475                  * scheduling-error component due to a too large
1476                  * budget. Do not care about throughput consequences,
1477                  * but only about latency. Finally, do not assign a
1478                  * too small budget either, to avoid increasing
1479                  * latency by causing too frequent expirations.
1480                  */
1481                 bfqq->entity.budget = min_t(unsigned long,
1482                                             bfqq->entity.budget,
1483                                             2 * bfq_min_budget(bfqd));
1484         } else if (old_wr_coeff > 1) {
1485                 if (interactive) { /* update wr coeff and duration */
1486                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1487                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1488                 } else if (in_burst)
1489                         bfqq->wr_coeff = 1;
1490                 else if (soft_rt) {
1491                         /*
1492                          * The application is now or still meeting the
1493                          * requirements for being deemed soft rt.  We
1494                          * can then correctly and safely (re)charge
1495                          * the weight-raising duration for the
1496                          * application with the weight-raising
1497                          * duration for soft rt applications.
1498                          *
1499                          * In particular, doing this recharge now, i.e.,
1500                          * before the weight-raising period for the
1501                          * application finishes, reduces the probability
1502                          * of the following negative scenario:
1503                          * 1) the weight of a soft rt application is
1504                          *    raised at startup (as for any newly
1505                          *    created application),
1506                          * 2) since the application is not interactive,
1507                          *    at a certain time weight-raising is
1508                          *    stopped for the application,
1509                          * 3) at that time the application happens to
1510                          *    still have pending requests, and hence
1511                          *    is destined to not have a chance to be
1512                          *    deemed soft rt before these requests are
1513                          *    completed (see the comments to the
1514                          *    function bfq_bfqq_softrt_next_start()
1515                          *    for details on soft rt detection),
1516                          * 4) these pending requests experience a high
1517                          *    latency because the application is not
1518                          *    weight-raised while they are pending.
1519                          */
1520                         if (bfqq->wr_cur_max_time !=
1521                                 bfqd->bfq_wr_rt_max_time) {
1522                                 bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
1523                                         bfqq->last_wr_start_finish;
1524
1525                                 bfqq->wr_cur_max_time =
1526                                         bfqd->bfq_wr_rt_max_time;
1527                                 bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff *
1528                                         BFQ_SOFTRT_WEIGHT_FACTOR;
1529                         }
1530                         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
1531                 }
1532         }
1533 }
1534
1535 static bool bfq_bfqq_idle_for_long_time(struct bfq_data *bfqd,
1536                                         struct bfq_queue *bfqq)
1537 {
1538         return bfqq->dispatched == 0 &&
1539                 time_is_before_jiffies(
1540                         bfqq->budget_timeout +
1541                         bfqd->bfq_wr_min_idle_time);
1542 }
1543
1544 static void bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch(struct bfq_data *bfqd,
1545                                              struct bfq_queue *bfqq,
1546                                              int old_wr_coeff,
1547                                              struct request *rq,
1548                                              bool *interactive)
1549 {
1550         bool soft_rt, in_burst, wr_or_deserves_wr,
1551                 bfqq_wants_to_preempt,
1552                 idle_for_long_time = bfq_bfqq_idle_for_long_time(bfqd, bfqq),
1553                 /*
1554                  * See the comments on
1555                  * bfq_bfqq_update_budg_for_activation for
1556                  * details on the usage of the next variable.
1557                  */
1558                 arrived_in_time =  ktime_get_ns() <=
1559                         bfqq->ttime.last_end_request +
1560                         bfqd->bfq_slice_idle * 3;
1561
1562
1563         /*
1564          * bfqq deserves to be weight-raised if:
1565          * - it is sync,
1566          * - it does not belong to a large burst,
1567          * - it has been idle for enough time or is soft real-time,
1568          * - is linked to a bfq_io_cq (it is not shared in any sense).
1569          */
1570         in_burst = bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1571         soft_rt = bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate > 0 &&
1572                 !in_burst &&
1573                 time_is_before_jiffies(bfqq->soft_rt_next_start) &&
1574                 bfqq->dispatched == 0;
1575         *interactive = !in_burst && idle_for_long_time;
1576         wr_or_deserves_wr = bfqd->low_latency &&
1577                 (bfqq->wr_coeff > 1 ||
1578                  (bfq_bfqq_sync(bfqq) &&
1579                   bfqq->bic && (*interactive || soft_rt)));
1580
1581         /*
1582          * Using the last flag, update budget and check whether bfqq
1583          * may want to preempt the in-service queue.
1584          */
1585         bfqq_wants_to_preempt =
1586                 bfq_bfqq_update_budg_for_activation(bfqd, bfqq,
1587                                                     arrived_in_time,
1588                                                     wr_or_deserves_wr);
1589
1590         /*
1591          * If bfqq happened to be activated in a burst, but has been
1592          * idle for much more than an interactive queue, then we
1593          * assume that, in the overall I/O initiated in the burst, the
1594          * I/O associated with bfqq is finished. So bfqq does not need
1595          * to be treated as a queue belonging to a burst
1596          * anymore. Accordingly, we reset bfqq's in_large_burst flag
1597          * if set, and remove bfqq from the burst list if it's
1598          * there. We do not decrement burst_size, because the fact
1599          * that bfqq does not need to belong to the burst list any
1600          * more does not invalidate the fact that bfqq was created in
1601          * a burst.
1602          */
1603         if (likely(!bfq_bfqq_just_created(bfqq)) &&
1604             idle_for_long_time &&
1605             time_is_before_jiffies(
1606                     bfqq->budget_timeout +
1607                     msecs_to_jiffies(10000))) {
1608                 hlist_del_init(&bfqq->burst_list_node);
1609                 bfq_clear_bfqq_in_large_burst(bfqq);
1610         }
1611
1612         bfq_clear_bfqq_just_created(bfqq);
1613
1614
1615         if (!bfq_bfqq_IO_bound(bfqq)) {
1616                 if (arrived_in_time) {
1617                         bfqq->requests_within_timer++;
1618                         if (bfqq->requests_within_timer >=
1619                             bfqd->bfq_requests_within_timer)
1620                                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
1621                 } else
1622                         bfqq->requests_within_timer = 0;
1623         }
1624
1625         if (bfqd->low_latency) {
1626                 if (unlikely(time_is_after_jiffies(bfqq->split_time)))
1627                         /* wraparound */
1628                         bfqq->split_time =
1629                                 jiffies - bfqd->bfq_wr_min_idle_time - 1;
1630
1631                 if (time_is_before_jiffies(bfqq->split_time +
1632                                            bfqd->bfq_wr_min_idle_time)) {
1633                         bfq_update_bfqq_wr_on_rq_arrival(bfqd, bfqq,
1634                                                          old_wr_coeff,
1635                                                          wr_or_deserves_wr,
1636                                                          *interactive,
1637                                                          in_burst,
1638                                                          soft_rt);
1639
1640                         if (old_wr_coeff != bfqq->wr_coeff)
1641                                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
1642                 }
1643         }
1644
1645         bfqq->last_idle_bklogged = jiffies;
1646         bfqq->service_from_backlogged = 0;
1647         bfq_clear_bfqq_softrt_update(bfqq);
1648
1649         bfq_add_bfqq_busy(bfqd, bfqq);
1650
1651         /*
1652          * Expire in-service queue only if preemption may be needed
1653          * for guarantees. In this respect, the function
1654          * next_queue_may_preempt just checks a simple, necessary
1655          * condition, and not a sufficient condition based on
1656          * timestamps. In fact, for the latter condition to be
1657          * evaluated, timestamps would need first to be updated, and
1658          * this operation is quite costly (see the comments on the
1659          * function bfq_bfqq_update_budg_for_activation).
1660          */
1661         if (bfqd->in_service_queue && bfqq_wants_to_preempt &&
1662             bfqd->in_service_queue->wr_coeff < bfqq->wr_coeff &&
1663             next_queue_may_preempt(bfqd))
1664                 bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqd->in_service_queue,
1665                                 false, BFQQE_PREEMPTED);
1666 }
1667
1668 static void bfq_add_request(struct request *rq)
1669 {
1670         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
1671         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
1672         struct request *next_rq, *prev;
1673         unsigned int old_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
1674         bool interactive = false;
1675
1676         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "add_request %d", rq_is_sync(rq));
1677         bfqq->queued[rq_is_sync(rq)]++;
1678         bfqd->queued++;
1679
1680         elv_rb_add(&bfqq->sort_list, rq);
1681
1682         /*
1683          * Check if this request is a better next-serve candidate.
1684          */
1685         prev = bfqq->next_rq;
1686         next_rq = bfq_choose_req(bfqd, bfqq->next_rq, rq, bfqd->last_position);
1687         bfqq->next_rq = next_rq;
1688
1689         /*
1690          * Adjust priority tree position, if next_rq changes.
1691          */
1692         if (prev != bfqq->next_rq)
1693                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
1694
1695         if (!bfq_bfqq_busy(bfqq)) /* switching to busy ... */
1696                 bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch(bfqd, bfqq, old_wr_coeff,
1697                                                  rq, &interactive);
1698         else {
1699                 if (bfqd->low_latency && old_wr_coeff == 1 && !rq_is_sync(rq) &&
1700                     time_is_before_jiffies(
1701                                 bfqq->last_wr_start_finish +
1702                                 bfqd->bfq_wr_min_inter_arr_async)) {
1703                         bfqq->wr_coeff = bfqd->bfq_wr_coeff;
1704                         bfqq->wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqd);
1705
1706                         bfqd->wr_busy_queues++;
1707                         bfqq->entity.prio_changed = 1;
1708                 }
1709                 if (prev != bfqq->next_rq)
1710                         bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
1711         }
1712
1713         /*
1714          * Assign jiffies to last_wr_start_finish in the following
1715          * cases:
1716          *
1717          * . if bfqq is not going to be weight-raised, because, for
1718          *   non weight-raised queues, last_wr_start_finish stores the
1719          *   arrival time of the last request; as of now, this piece
1720          *   of information is used only for deciding whether to
1721          *   weight-raise async queues
1722          *
1723          * . if bfqq is not weight-raised, because, if bfqq is now
1724          *   switching to weight-raised, then last_wr_start_finish
1725          *   stores the time when weight-raising starts
1726          *
1727          * . if bfqq is interactive, because, regardless of whether
1728          *   bfqq is currently weight-raised, the weight-raising
1729          *   period must start or restart (this case is considered
1730          *   separately because it is not detected by the above
1731          *   conditions, if bfqq is already weight-raised)
1732          *
1733          * last_wr_start_finish has to be updated also if bfqq is soft
1734          * real-time, because the weight-raising period is constantly
1735          * restarted on idle-to-busy transitions for these queues, but
1736          * this is already done in bfq_bfqq_handle_idle_busy_switch if
1737          * needed.
1738          */
1739         if (bfqd->low_latency &&
1740                 (old_wr_coeff == 1 || bfqq->wr_coeff == 1 || interactive))
1741                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
1742 }
1743
1744 static struct request *bfq_find_rq_fmerge(struct bfq_data *bfqd,
1745                                           struct bio *bio,
1746                                           struct request_queue *q)
1747 {
1748         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->bio_bfqq;
1749
1750
1751         if (bfqq)
1752                 return elv_rb_find(&bfqq->sort_list, bio_end_sector(bio));
1753
1754         return NULL;
1755 }
1756
1757 static sector_t get_sdist(sector_t last_pos, struct request *rq)
1758 {
1759         if (last_pos)
1760                 return abs(blk_rq_pos(rq) - last_pos);
1761
1762         return 0;
1763 }
1764
1765 #if 0 /* Still not clear if we can do without next two functions */
1766 static void bfq_activate_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
1767 {
1768         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
1769
1770         bfqd->rq_in_driver++;
1771 }
1772
1773 static void bfq_deactivate_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
1774 {
1775         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
1776
1777         bfqd->rq_in_driver--;
1778 }
1779 #endif
1780
1781 static void bfq_remove_request(struct request_queue *q,
1782                                struct request *rq)
1783 {
1784         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
1785         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
1786         const int sync = rq_is_sync(rq);
1787
1788         if (bfqq->next_rq == rq) {
1789                 bfqq->next_rq = bfq_find_next_rq(bfqd, bfqq, rq);
1790                 bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
1791         }
1792
1793         if (rq->queuelist.prev != &rq->queuelist)
1794                 list_del_init(&rq->queuelist);
1795         bfqq->queued[sync]--;
1796         bfqd->queued--;
1797         elv_rb_del(&bfqq->sort_list, rq);
1798
1799         elv_rqhash_del(q, rq);
1800         if (q->last_merge == rq)
1801                 q->last_merge = NULL;
1802
1803         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
1804                 bfqq->next_rq = NULL;
1805
1806                 if (bfq_bfqq_busy(bfqq) && bfqq != bfqd->in_service_queue) {
1807                         bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, false);
1808                         /*
1809                          * bfqq emptied. In normal operation, when
1810                          * bfqq is empty, bfqq->entity.service and
1811                          * bfqq->entity.budget must contain,
1812                          * respectively, the service received and the
1813                          * budget used last time bfqq emptied. These
1814                          * facts do not hold in this case, as at least
1815                          * this last removal occurred while bfqq is
1816                          * not in service. To avoid inconsistencies,
1817                          * reset both bfqq->entity.service and
1818                          * bfqq->entity.budget, if bfqq has still a
1819                          * process that may issue I/O requests to it.
1820                          */
1821                         bfqq->entity.budget = bfqq->entity.service = 0;
1822                 }
1823
1824                 /*
1825                  * Remove queue from request-position tree as it is empty.
1826                  */
1827                 if (bfqq->pos_root) {
1828                         rb_erase(&bfqq->pos_node, bfqq->pos_root);
1829                         bfqq->pos_root = NULL;
1830                 }
1831         } else {
1832                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
1833         }
1834
1835         if (rq->cmd_flags & REQ_META)
1836                 bfqq->meta_pending--;
1837
1838 }
1839
1840 static bool bfq_bio_merge(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct bio *bio)
1841 {
1842         struct request_queue *q = hctx->queue;
1843         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
1844         struct request *free = NULL;
1845         /*
1846          * bfq_bic_lookup grabs the queue_lock: invoke it now and
1847          * store its return value for later use, to avoid nesting
1848          * queue_lock inside the bfqd->lock. We assume that the bic
1849          * returned by bfq_bic_lookup does not go away before
1850          * bfqd->lock is taken.
1851          */
1852         struct bfq_io_cq *bic = bfq_bic_lookup(bfqd, current->io_context, q);
1853         bool ret;
1854
1855         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
1856
1857         if (bic)
1858                 bfqd->bio_bfqq = bic_to_bfqq(bic, op_is_sync(bio->bi_opf));
1859         else
1860                 bfqd->bio_bfqq = NULL;
1861         bfqd->bio_bic = bic;
1862
1863         ret = blk_mq_sched_try_merge(q, bio, &free);
1864
1865         if (free)
1866                 blk_mq_free_request(free);
1867         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
1868
1869         return ret;
1870 }
1871
1872 static int bfq_request_merge(struct request_queue *q, struct request **req,
1873                              struct bio *bio)
1874 {
1875         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
1876         struct request *__rq;
1877
1878         __rq = bfq_find_rq_fmerge(bfqd, bio, q);
1879         if (__rq && elv_bio_merge_ok(__rq, bio)) {
1880                 *req = __rq;
1881                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
1882         }
1883
1884         return ELEVATOR_NO_MERGE;
1885 }
1886
1887 static struct bfq_queue *bfq_init_rq(struct request *rq);
1888
1889 static void bfq_request_merged(struct request_queue *q, struct request *req,
1890                                enum elv_merge type)
1891 {
1892         if (type == ELEVATOR_FRONT_MERGE &&
1893             rb_prev(&req->rb_node) &&
1894             blk_rq_pos(req) <
1895             blk_rq_pos(container_of(rb_prev(&req->rb_node),
1896                                     struct request, rb_node))) {
1897                 struct bfq_queue *bfqq = bfq_init_rq(req);
1898                 struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
1899                 struct request *prev, *next_rq;
1900
1901                 /* Reposition request in its sort_list */
1902                 elv_rb_del(&bfqq->sort_list, req);
1903                 elv_rb_add(&bfqq->sort_list, req);
1904
1905                 /* Choose next request to be served for bfqq */
1906                 prev = bfqq->next_rq;
1907                 next_rq = bfq_choose_req(bfqd, bfqq->next_rq, req,
1908                                          bfqd->last_position);
1909                 bfqq->next_rq = next_rq;
1910                 /*
1911                  * If next_rq changes, update both the queue's budget to
1912                  * fit the new request and the queue's position in its
1913                  * rq_pos_tree.
1914                  */
1915                 if (prev != bfqq->next_rq) {
1916                         bfq_updated_next_req(bfqd, bfqq);
1917                         bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
1918                 }
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * This function is called to notify the scheduler that the requests
1924  * rq and 'next' have been merged, with 'next' going away.  BFQ
1925  * exploits this hook to address the following issue: if 'next' has a
1926  * fifo_time lower that rq, then the fifo_time of rq must be set to
1927  * the value of 'next', to not forget the greater age of 'next'.
1928  *
1929  * NOTE: in this function we assume that rq is in a bfq_queue, basing
1930  * on that rq is picked from the hash table q->elevator->hash, which,
1931  * in its turn, is filled only with I/O requests present in
1932  * bfq_queues, while BFQ is in use for the request queue q. In fact,
1933  * the function that fills this hash table (elv_rqhash_add) is called
1934  * only by bfq_insert_request.
1935  */
1936 static void bfq_requests_merged(struct request_queue *q, struct request *rq,
1937                                 struct request *next)
1938 {
1939         struct bfq_queue *bfqq = bfq_init_rq(rq),
1940                 *next_bfqq = bfq_init_rq(next);
1941
1942         /*
1943          * If next and rq belong to the same bfq_queue and next is older
1944          * than rq, then reposition rq in the fifo (by substituting next
1945          * with rq). Otherwise, if next and rq belong to different
1946          * bfq_queues, never reposition rq: in fact, we would have to
1947          * reposition it with respect to next's position in its own fifo,
1948          * which would most certainly be too expensive with respect to
1949          * the benefits.
1950          */
1951         if (bfqq == next_bfqq &&
1952             !list_empty(&rq->queuelist) && !list_empty(&next->queuelist) &&
1953             next->fifo_time < rq->fifo_time) {
1954                 list_del_init(&rq->queuelist);
1955                 list_replace_init(&next->queuelist, &rq->queuelist);
1956                 rq->fifo_time = next->fifo_time;
1957         }
1958
1959         if (bfqq->next_rq == next)
1960                 bfqq->next_rq = rq;
1961
1962         bfqg_stats_update_io_merged(bfqq_group(bfqq), next->cmd_flags);
1963 }
1964
1965 /* Must be called with bfqq != NULL */
1966 static void bfq_bfqq_end_wr(struct bfq_queue *bfqq)
1967 {
1968         if (bfq_bfqq_busy(bfqq))
1969                 bfqq->bfqd->wr_busy_queues--;
1970         bfqq->wr_coeff = 1;
1971         bfqq->wr_cur_max_time = 0;
1972         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
1973         /*
1974          * Trigger a weight change on the next invocation of
1975          * __bfq_entity_update_weight_prio.
1976          */
1977         bfqq->entity.prio_changed = 1;
1978 }
1979
1980 void bfq_end_wr_async_queues(struct bfq_data *bfqd,
1981                              struct bfq_group *bfqg)
1982 {
1983         int i, j;
1984
1985         for (i = 0; i < 2; i++)
1986                 for (j = 0; j < IOPRIO_BE_NR; j++)
1987                         if (bfqg->async_bfqq[i][j])
1988                                 bfq_bfqq_end_wr(bfqg->async_bfqq[i][j]);
1989         if (bfqg->async_idle_bfqq)
1990                 bfq_bfqq_end_wr(bfqg->async_idle_bfqq);
1991 }
1992
1993 static void bfq_end_wr(struct bfq_data *bfqd)
1994 {
1995         struct bfq_queue *bfqq;
1996
1997         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
1998
1999         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->active_list, bfqq_list)
2000                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
2001         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->idle_list, bfqq_list)
2002                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
2003         bfq_end_wr_async(bfqd);
2004
2005         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
2006 }
2007
2008 static sector_t bfq_io_struct_pos(void *io_struct, bool request)
2009 {
2010         if (request)
2011                 return blk_rq_pos(io_struct);
2012         else
2013                 return ((struct bio *)io_struct)->bi_iter.bi_sector;
2014 }
2015
2016 static int bfq_rq_close_to_sector(void *io_struct, bool request,
2017                                   sector_t sector)
2018 {
2019         return abs(bfq_io_struct_pos(io_struct, request) - sector) <=
2020                BFQQ_CLOSE_THR;
2021 }
2022
2023 static struct bfq_queue *bfqq_find_close(struct bfq_data *bfqd,
2024                                          struct bfq_queue *bfqq,
2025                                          sector_t sector)
2026 {
2027         struct rb_root *root = &bfq_bfqq_to_bfqg(bfqq)->rq_pos_tree;
2028         struct rb_node *parent, *node;
2029         struct bfq_queue *__bfqq;
2030
2031         if (RB_EMPTY_ROOT(root))
2032                 return NULL;
2033
2034         /*
2035          * First, if we find a request starting at the end of the last
2036          * request, choose it.
2037          */
2038         __bfqq = bfq_rq_pos_tree_lookup(bfqd, root, sector, &parent, NULL);
2039         if (__bfqq)
2040                 return __bfqq;
2041
2042         /*
2043          * If the exact sector wasn't found, the parent of the NULL leaf
2044          * will contain the closest sector (rq_pos_tree sorted by
2045          * next_request position).
2046          */
2047         __bfqq = rb_entry(parent, struct bfq_queue, pos_node);
2048         if (bfq_rq_close_to_sector(__bfqq->next_rq, true, sector))
2049                 return __bfqq;
2050
2051         if (blk_rq_pos(__bfqq->next_rq) < sector)
2052                 node = rb_next(&__bfqq->pos_node);
2053         else
2054                 node = rb_prev(&__bfqq->pos_node);
2055         if (!node)
2056                 return NULL;
2057
2058         __bfqq = rb_entry(node, struct bfq_queue, pos_node);
2059         if (bfq_rq_close_to_sector(__bfqq->next_rq, true, sector))
2060                 return __bfqq;
2061
2062         return NULL;
2063 }
2064
2065 static struct bfq_queue *bfq_find_close_cooperator(struct bfq_data *bfqd,
2066                                                    struct bfq_queue *cur_bfqq,
2067                                                    sector_t sector)
2068 {
2069         struct bfq_queue *bfqq;
2070
2071         /*
2072          * We shall notice if some of the queues are cooperating,
2073          * e.g., working closely on the same area of the device. In
2074          * that case, we can group them together and: 1) don't waste
2075          * time idling, and 2) serve the union of their requests in
2076          * the best possible order for throughput.
2077          */
2078         bfqq = bfqq_find_close(bfqd, cur_bfqq, sector);
2079         if (!bfqq || bfqq == cur_bfqq)
2080                 return NULL;
2081
2082         return bfqq;
2083 }
2084
2085 static struct bfq_queue *
2086 bfq_setup_merge(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_queue *new_bfqq)
2087 {
2088         int process_refs, new_process_refs;
2089         struct bfq_queue *__bfqq;
2090
2091         /*
2092          * If there are no process references on the new_bfqq, then it is
2093          * unsafe to follow the ->new_bfqq chain as other bfqq's in the chain
2094          * may have dropped their last reference (not just their last process
2095          * reference).
2096          */
2097         if (!bfqq_process_refs(new_bfqq))
2098                 return NULL;
2099
2100         /* Avoid a circular list and skip interim queue merges. */
2101         while ((__bfqq = new_bfqq->new_bfqq)) {
2102                 if (__bfqq == bfqq)
2103                         return NULL;
2104                 new_bfqq = __bfqq;
2105         }
2106
2107         process_refs = bfqq_process_refs(bfqq);
2108         new_process_refs = bfqq_process_refs(new_bfqq);
2109         /*
2110          * If the process for the bfqq has gone away, there is no
2111          * sense in merging the queues.
2112          */
2113         if (process_refs == 0 || new_process_refs == 0)
2114                 return NULL;
2115
2116         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "scheduling merge with queue %d",
2117                 new_bfqq->pid);
2118
2119         /*
2120          * Merging is just a redirection: the requests of the process
2121          * owning one of the two queues are redirected to the other queue.
2122          * The latter queue, in its turn, is set as shared if this is the
2123          * first time that the requests of some process are redirected to
2124          * it.
2125          *
2126          * We redirect bfqq to new_bfqq and not the opposite, because
2127          * we are in the context of the process owning bfqq, thus we
2128          * have the io_cq of this process. So we can immediately
2129          * configure this io_cq to redirect the requests of the
2130          * process to new_bfqq. In contrast, the io_cq of new_bfqq is
2131          * not available any more (new_bfqq->bic == NULL).
2132          *
2133          * Anyway, even in case new_bfqq coincides with the in-service
2134          * queue, redirecting requests the in-service queue is the
2135          * best option, as we feed the in-service queue with new
2136          * requests close to the last request served and, by doing so,
2137          * are likely to increase the throughput.
2138          */
2139         bfqq->new_bfqq = new_bfqq;
2140         new_bfqq->ref += process_refs;
2141         return new_bfqq;
2142 }
2143
2144 static bool bfq_may_be_close_cooperator(struct bfq_queue *bfqq,
2145                                         struct bfq_queue *new_bfqq)
2146 {
2147         if (bfq_too_late_for_merging(new_bfqq))
2148                 return false;
2149
2150         if (bfq_class_idle(bfqq) || bfq_class_idle(new_bfqq) ||
2151             (bfqq->ioprio_class != new_bfqq->ioprio_class))
2152                 return false;
2153
2154         /*
2155          * If either of the queues has already been detected as seeky,
2156          * then merging it with the other queue is unlikely to lead to
2157          * sequential I/O.
2158          */
2159         if (BFQQ_SEEKY(bfqq) || BFQQ_SEEKY(new_bfqq))
2160                 return false;
2161
2162         /*
2163          * Interleaved I/O is known to be done by (some) applications
2164          * only for reads, so it does not make sense to merge async
2165          * queues.
2166          */
2167         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq) || !bfq_bfqq_sync(new_bfqq))
2168                 return false;
2169
2170         return true;
2171 }
2172
2173 /*
2174  * Attempt to schedule a merge of bfqq with the currently in-service
2175  * queue or with a close queue among the scheduled queues.  Return
2176  * NULL if no merge was scheduled, a pointer to the shared bfq_queue
2177  * structure otherwise.
2178  *
2179  * The OOM queue is not allowed to participate to cooperation: in fact, since
2180  * the requests temporarily redirected to the OOM queue could be redirected
2181  * again to dedicated queues at any time, the state needed to correctly
2182  * handle merging with the OOM queue would be quite complex and expensive
2183  * to maintain. Besides, in such a critical condition as an out of memory,
2184  * the benefits of queue merging may be little relevant, or even negligible.
2185  *
2186  * WARNING: queue merging may impair fairness among non-weight raised
2187  * queues, for at least two reasons: 1) the original weight of a
2188  * merged queue may change during the merged state, 2) even being the
2189  * weight the same, a merged queue may be bloated with many more
2190  * requests than the ones produced by its originally-associated
2191  * process.
2192  */
2193 static struct bfq_queue *
2194 bfq_setup_cooperator(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
2195                      void *io_struct, bool request)
2196 {
2197         struct bfq_queue *in_service_bfqq, *new_bfqq;
2198
2199         /*
2200          * Prevent bfqq from being merged if it has been created too
2201          * long ago. The idea is that true cooperating processes, and
2202          * thus their associated bfq_queues, are supposed to be
2203          * created shortly after each other. This is the case, e.g.,
2204          * for KVM/QEMU and dump I/O threads. Basing on this
2205          * assumption, the following filtering greatly reduces the
2206          * probability that two non-cooperating processes, which just
2207          * happen to do close I/O for some short time interval, have
2208          * their queues merged by mistake.
2209          */
2210         if (bfq_too_late_for_merging(bfqq))
2211                 return NULL;
2212
2213         if (bfqq->new_bfqq)
2214                 return bfqq->new_bfqq;
2215
2216         if (!io_struct || unlikely(bfqq == &bfqd->oom_bfqq))
2217                 return NULL;
2218
2219         /* If there is only one backlogged queue, don't search. */
2220         if (bfqd->busy_queues == 1)
2221                 return NULL;
2222
2223         in_service_bfqq = bfqd->in_service_queue;
2224
2225         if (in_service_bfqq && in_service_bfqq != bfqq &&
2226             likely(in_service_bfqq != &bfqd->oom_bfqq) &&
2227             bfq_rq_close_to_sector(io_struct, request, bfqd->last_position) &&
2228             bfqq->entity.parent == in_service_bfqq->entity.parent &&
2229             bfq_may_be_close_cooperator(bfqq, in_service_bfqq)) {
2230                 new_bfqq = bfq_setup_merge(bfqq, in_service_bfqq);
2231                 if (new_bfqq)
2232                         return new_bfqq;
2233         }
2234         /*
2235          * Check whether there is a cooperator among currently scheduled
2236          * queues. The only thing we need is that the bio/request is not
2237          * NULL, as we need it to establish whether a cooperator exists.
2238          */
2239         new_bfqq = bfq_find_close_cooperator(bfqd, bfqq,
2240                         bfq_io_struct_pos(io_struct, request));
2241
2242         if (new_bfqq && likely(new_bfqq != &bfqd->oom_bfqq) &&
2243             bfq_may_be_close_cooperator(bfqq, new_bfqq))
2244                 return bfq_setup_merge(bfqq, new_bfqq);
2245
2246         return NULL;
2247 }
2248
2249 static void bfq_bfqq_save_state(struct bfq_queue *bfqq)
2250 {
2251         struct bfq_io_cq *bic = bfqq->bic;
2252
2253         /*
2254          * If !bfqq->bic, the queue is already shared or its requests
2255          * have already been redirected to a shared queue; both idle window
2256          * and weight raising state have already been saved. Do nothing.
2257          */
2258         if (!bic)
2259                 return;
2260
2261         bic->saved_ttime = bfqq->ttime;
2262         bic->saved_has_short_ttime = bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
2263         bic->saved_IO_bound = bfq_bfqq_IO_bound(bfqq);
2264         bic->saved_in_large_burst = bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
2265         bic->was_in_burst_list = !hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node);
2266         if (unlikely(bfq_bfqq_just_created(bfqq) &&
2267                      !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq) &&
2268                      bfqq->bfqd->low_latency)) {
2269                 /*
2270                  * bfqq being merged right after being created: bfqq
2271                  * would have deserved interactive weight raising, but
2272                  * did not make it to be set in a weight-raised state,
2273                  * because of this early merge. Store directly the
2274                  * weight-raising state that would have been assigned
2275                  * to bfqq, so that to avoid that bfqq unjustly fails
2276                  * to enjoy weight raising if split soon.
2277                  */
2278                 bic->saved_wr_coeff = bfqq->bfqd->bfq_wr_coeff;
2279                 bic->saved_wr_cur_max_time = bfq_wr_duration(bfqq->bfqd);
2280                 bic->saved_last_wr_start_finish = jiffies;
2281         } else {
2282                 bic->saved_wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
2283                 bic->saved_wr_start_at_switch_to_srt =
2284                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
2285                 bic->saved_last_wr_start_finish = bfqq->last_wr_start_finish;
2286                 bic->saved_wr_cur_max_time = bfqq->wr_cur_max_time;
2287         }
2288 }
2289
2290 static void
2291 bfq_merge_bfqqs(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_io_cq *bic,
2292                 struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_queue *new_bfqq)
2293 {
2294         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "merging with queue %lu",
2295                 (unsigned long)new_bfqq->pid);
2296         /* Save weight raising and idle window of the merged queues */
2297         bfq_bfqq_save_state(bfqq);
2298         bfq_bfqq_save_state(new_bfqq);
2299         if (bfq_bfqq_IO_bound(bfqq))
2300                 bfq_mark_bfqq_IO_bound(new_bfqq);
2301         bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
2302
2303         /*
2304          * If bfqq is weight-raised, then let new_bfqq inherit
2305          * weight-raising. To reduce false positives, neglect the case
2306          * where bfqq has just been created, but has not yet made it
2307          * to be weight-raised (which may happen because EQM may merge
2308          * bfqq even before bfq_add_request is executed for the first
2309          * time for bfqq). Handling this case would however be very
2310          * easy, thanks to the flag just_created.
2311          */
2312         if (new_bfqq->wr_coeff == 1 && bfqq->wr_coeff > 1) {
2313                 new_bfqq->wr_coeff = bfqq->wr_coeff;
2314                 new_bfqq->wr_cur_max_time = bfqq->wr_cur_max_time;
2315                 new_bfqq->last_wr_start_finish = bfqq->last_wr_start_finish;
2316                 new_bfqq->wr_start_at_switch_to_srt =
2317                         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt;
2318                 if (bfq_bfqq_busy(new_bfqq))
2319                         bfqd->wr_busy_queues++;
2320                 new_bfqq->entity.prio_changed = 1;
2321         }
2322
2323         if (bfqq->wr_coeff > 1) { /* bfqq has given its wr to new_bfqq */
2324                 bfqq->wr_coeff = 1;
2325                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
2326                 if (bfq_bfqq_busy(bfqq))
2327                         bfqd->wr_busy_queues--;
2328         }
2329
2330         bfq_log_bfqq(bfqd, new_bfqq, "merge_bfqqs: wr_busy %d",
2331                      bfqd->wr_busy_queues);
2332
2333         /*
2334          * Merge queues (that is, let bic redirect its requests to new_bfqq)
2335          */
2336         bic_set_bfqq(bic, new_bfqq, 1);
2337         bfq_mark_bfqq_coop(new_bfqq);
2338         /*
2339          * new_bfqq now belongs to at least two bics (it is a shared queue):
2340          * set new_bfqq->bic to NULL. bfqq either:
2341          * - does not belong to any bic any more, and hence bfqq->bic must
2342          *   be set to NULL, or
2343          * - is a queue whose owning bics have already been redirected to a
2344          *   different queue, hence the queue is destined to not belong to
2345          *   any bic soon and bfqq->bic is already NULL (therefore the next
2346          *   assignment causes no harm).
2347          */
2348         new_bfqq->bic = NULL;
2349         bfqq->bic = NULL;
2350         /* release process reference to bfqq */
2351         bfq_put_queue(bfqq);
2352 }
2353
2354 static bool bfq_allow_bio_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
2355                                 struct bio *bio)
2356 {
2357         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
2358         bool is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
2359         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->bio_bfqq, *new_bfqq;
2360
2361         /*
2362          * Disallow merge of a sync bio into an async request.
2363          */
2364         if (is_sync && !rq_is_sync(rq))
2365                 return false;
2366
2367         /*
2368          * Lookup the bfqq that this bio will be queued with. Allow
2369          * merge only if rq is queued there.
2370          */
2371         if (!bfqq)
2372                 return false;
2373
2374         /*
2375          * We take advantage of this function to perform an early merge
2376          * of the queues of possible cooperating processes.
2377          */
2378         new_bfqq = bfq_setup_cooperator(bfqd, bfqq, bio, false);
2379         if (new_bfqq) {
2380                 /*
2381                  * bic still points to bfqq, then it has not yet been
2382                  * redirected to some other bfq_queue, and a queue
2383                  * merge beween bfqq and new_bfqq can be safely
2384                  * fulfillled, i.e., bic can be redirected to new_bfqq
2385                  * and bfqq can be put.
2386                  */
2387                 bfq_merge_bfqqs(bfqd, bfqd->bio_bic, bfqq,
2388                                 new_bfqq);
2389                 /*
2390                  * If we get here, bio will be queued into new_queue,
2391                  * so use new_bfqq to decide whether bio and rq can be
2392                  * merged.
2393                  */
2394                 bfqq = new_bfqq;
2395
2396                 /*
2397                  * Change also bqfd->bio_bfqq, as
2398                  * bfqd->bio_bic now points to new_bfqq, and
2399                  * this function may be invoked again (and then may
2400                  * use again bqfd->bio_bfqq).
2401                  */
2402                 bfqd->bio_bfqq = bfqq;
2403         }
2404
2405         return bfqq == RQ_BFQQ(rq);
2406 }
2407
2408 /*
2409  * Set the maximum time for the in-service queue to consume its
2410  * budget. This prevents seeky processes from lowering the throughput.
2411  * In practice, a time-slice service scheme is used with seeky
2412  * processes.
2413  */
2414 static void bfq_set_budget_timeout(struct bfq_data *bfqd,
2415                                    struct bfq_queue *bfqq)
2416 {
2417         unsigned int timeout_coeff;
2418
2419         if (bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time)
2420                 timeout_coeff = 1;
2421         else
2422                 timeout_coeff = bfqq->entity.weight / bfqq->entity.orig_weight;
2423
2424         bfqd->last_budget_start = ktime_get();
2425
2426         bfqq->budget_timeout = jiffies +
2427                 bfqd->bfq_timeout * timeout_coeff;
2428 }
2429
2430 static void __bfq_set_in_service_queue(struct bfq_data *bfqd,
2431                                        struct bfq_queue *bfqq)
2432 {
2433         if (bfqq) {
2434                 bfq_clear_bfqq_fifo_expire(bfqq);
2435
2436                 bfqd->budgets_assigned = (bfqd->budgets_assigned * 7 + 256) / 8;
2437
2438                 if (time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish) &&
2439                     bfqq->wr_coeff > 1 &&
2440                     bfqq->wr_cur_max_time == bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
2441                     time_is_before_jiffies(bfqq->budget_timeout)) {
2442                         /*
2443                          * For soft real-time queues, move the start
2444                          * of the weight-raising period forward by the
2445                          * time the queue has not received any
2446                          * service. Otherwise, a relatively long
2447                          * service delay is likely to cause the
2448                          * weight-raising period of the queue to end,
2449                          * because of the short duration of the
2450                          * weight-raising period of a soft real-time
2451                          * queue.  It is worth noting that this move
2452                          * is not so dangerous for the other queues,
2453                          * because soft real-time queues are not
2454                          * greedy.
2455                          *
2456                          * To not add a further variable, we use the
2457                          * overloaded field budget_timeout to
2458                          * determine for how long the queue has not
2459                          * received service, i.e., how much time has
2460                          * elapsed since the queue expired. However,
2461                          * this is a little imprecise, because
2462                          * budget_timeout is set to jiffies if bfqq
2463                          * not only expires, but also remains with no
2464                          * request.
2465                          */
2466                         if (time_after(bfqq->budget_timeout,
2467                                        bfqq->last_wr_start_finish))
2468                                 bfqq->last_wr_start_finish +=
2469                                         jiffies - bfqq->budget_timeout;
2470                         else
2471                                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
2472                 }
2473
2474                 bfq_set_budget_timeout(bfqd, bfqq);
2475                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
2476                              "set_in_service_queue, cur-budget = %d",
2477                              bfqq->entity.budget);
2478         }
2479
2480         bfqd->in_service_queue = bfqq;
2481 }
2482
2483 /*
2484  * Get and set a new queue for service.
2485  */
2486 static struct bfq_queue *bfq_set_in_service_queue(struct bfq_data *bfqd)
2487 {
2488         struct bfq_queue *bfqq = bfq_get_next_queue(bfqd);
2489
2490         __bfq_set_in_service_queue(bfqd, bfqq);
2491         return bfqq;
2492 }
2493
2494 static void bfq_arm_slice_timer(struct bfq_data *bfqd)
2495 {
2496         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
2497         u32 sl;
2498
2499         bfq_mark_bfqq_wait_request(bfqq);
2500
2501         /*
2502          * We don't want to idle for seeks, but we do want to allow
2503          * fair distribution of slice time for a process doing back-to-back
2504          * seeks. So allow a little bit of time for him to submit a new rq.
2505          */
2506         sl = bfqd->bfq_slice_idle;
2507         /*
2508          * Unless the queue is being weight-raised or the scenario is
2509          * asymmetric, grant only minimum idle time if the queue
2510          * is seeky. A long idling is preserved for a weight-raised
2511          * queue, or, more in general, in an asymmetric scenario,
2512          * because a long idling is needed for guaranteeing to a queue
2513          * its reserved share of the throughput (in particular, it is
2514          * needed if the queue has a higher weight than some other
2515          * queue).
2516          */
2517         if (BFQQ_SEEKY(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1 &&
2518             bfq_symmetric_scenario(bfqd))
2519                 sl = min_t(u64, sl, BFQ_MIN_TT);
2520
2521         bfqd->last_idling_start = ktime_get();
2522         hrtimer_start(&bfqd->idle_slice_timer, ns_to_ktime(sl),
2523                       HRTIMER_MODE_REL);
2524         bfqg_stats_set_start_idle_time(bfqq_group(bfqq));
2525 }
2526
2527 /*
2528  * In autotuning mode, max_budget is dynamically recomputed as the
2529  * amount of sectors transferred in timeout at the estimated peak
2530  * rate. This enables BFQ to utilize a full timeslice with a full
2531  * budget, even if the in-service queue is served at peak rate. And
2532  * this maximises throughput with sequential workloads.
2533  */
2534 static unsigned long bfq_calc_max_budget(struct bfq_data *bfqd)
2535 {
2536         return (u64)bfqd->peak_rate * USEC_PER_MSEC *
2537                 jiffies_to_msecs(bfqd->bfq_timeout)>>BFQ_RATE_SHIFT;
2538 }
2539
2540 /*
2541  * Update parameters related to throughput and responsiveness, as a
2542  * function of the estimated peak rate. See comments on
2543  * bfq_calc_max_budget(), and on the ref_wr_duration array.
2544  */
2545 static void update_thr_responsiveness_params(struct bfq_data *bfqd)
2546 {
2547         if (bfqd->bfq_user_max_budget == 0) {
2548                 bfqd->bfq_max_budget =
2549                         bfq_calc_max_budget(bfqd);
2550                 bfq_log(bfqd, "new max_budget = %d", bfqd->bfq_max_budget);
2551         }
2552 }
2553
2554 static void bfq_reset_rate_computation(struct bfq_data *bfqd,
2555                                        struct request *rq)
2556 {
2557         if (rq != NULL) { /* new rq dispatch now, reset accordingly */
2558                 bfqd->last_dispatch = bfqd->first_dispatch = ktime_get_ns();
2559                 bfqd->peak_rate_samples = 1;
2560                 bfqd->sequential_samples = 0;
2561                 bfqd->tot_sectors_dispatched = bfqd->last_rq_max_size =
2562                         blk_rq_sectors(rq);
2563         } else /* no new rq dispatched, just reset the number of samples */
2564                 bfqd->peak_rate_samples = 0; /* full re-init on next disp. */
2565
2566         bfq_log(bfqd,
2567                 "reset_rate_computation at end, sample %u/%u tot_sects %llu",
2568                 bfqd->peak_rate_samples, bfqd->sequential_samples,
2569                 bfqd->tot_sectors_dispatched);
2570 }
2571
2572 static void bfq_update_rate_reset(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
2573 {
2574         u32 rate, weight, divisor;
2575
2576         /*
2577          * For the convergence property to hold (see comments on
2578          * bfq_update_peak_rate()) and for the assessment to be
2579          * reliable, a minimum number of samples must be present, and
2580          * a minimum amount of time must have elapsed. If not so, do
2581          * not compute new rate. Just reset parameters, to get ready
2582          * for a new evaluation attempt.
2583          */
2584         if (bfqd->peak_rate_samples < BFQ_RATE_MIN_SAMPLES ||
2585             bfqd->delta_from_first < BFQ_RATE_MIN_INTERVAL)
2586                 goto reset_computation;
2587
2588         /*
2589          * If a new request completion has occurred after last
2590          * dispatch, then, to approximate the rate at which requests
2591          * have been served by the device, it is more precise to
2592          * extend the observation interval to the last completion.
2593          */
2594         bfqd->delta_from_first =
2595                 max_t(u64, bfqd->delta_from_first,
2596                       bfqd->last_completion - bfqd->first_dispatch);
2597
2598         /*
2599          * Rate computed in sects/usec, and not sects/nsec, for
2600          * precision issues.
2601          */
2602         rate = div64_ul(bfqd->tot_sectors_dispatched<<BFQ_RATE_SHIFT,
2603                         div_u64(bfqd->delta_from_first, NSEC_PER_USEC));
2604
2605         /*
2606          * Peak rate not updated if:
2607          * - the percentage of sequential dispatches is below 3/4 of the
2608          *   total, and rate is below the current estimated peak rate
2609          * - rate is unreasonably high (> 20M sectors/sec)
2610          */
2611         if ((bfqd->sequential_samples < (3 * bfqd->peak_rate_samples)>>2 &&
2612              rate <= bfqd->peak_rate) ||
2613                 rate > 20<<BFQ_RATE_SHIFT)
2614                 goto reset_computation;
2615
2616         /*
2617          * We have to update the peak rate, at last! To this purpose,
2618          * we use a low-pass filter. We compute the smoothing constant
2619          * of the filter as a function of the 'weight' of the new
2620          * measured rate.
2621          *
2622          * As can be seen in next formulas, we define this weight as a
2623          * quantity proportional to how sequential the workload is,
2624          * and to how long the observation time interval is.
2625          *
2626          * The weight runs from 0 to 8. The maximum value of the
2627          * weight, 8, yields the minimum value for the smoothing
2628          * constant. At this minimum value for the smoothing constant,
2629          * the measured rate contributes for half of the next value of
2630          * the estimated peak rate.
2631          *
2632          * So, the first step is to compute the weight as a function
2633          * of how sequential the workload is. Note that the weight
2634          * cannot reach 9, because bfqd->sequential_samples cannot
2635          * become equal to bfqd->peak_rate_samples, which, in its
2636          * turn, holds true because bfqd->sequential_samples is not
2637          * incremented for the first sample.
2638          */
2639         weight = (9 * bfqd->sequential_samples) / bfqd->peak_rate_samples;
2640
2641         /*
2642          * Second step: further refine the weight as a function of the
2643          * duration of the observation interval.
2644          */
2645         weight = min_t(u32, 8,
2646                        div_u64(weight * bfqd->delta_from_first,
2647                                BFQ_RATE_REF_INTERVAL));
2648
2649         /*
2650          * Divisor ranging from 10, for minimum weight, to 2, for
2651          * maximum weight.
2652          */
2653         divisor = 10 - weight;
2654
2655         /*
2656          * Finally, update peak rate:
2657          *
2658          * peak_rate = peak_rate * (divisor-1) / divisor  +  rate / divisor
2659          */
2660         bfqd->peak_rate *= divisor-1;
2661         bfqd->peak_rate /= divisor;
2662         rate /= divisor; /* smoothing constant alpha = 1/divisor */
2663
2664         bfqd->peak_rate += rate;
2665
2666         /*
2667          * For a very slow device, bfqd->peak_rate can reach 0 (see
2668          * the minimum representable values reported in the comments
2669          * on BFQ_RATE_SHIFT). Push to 1 if this happens, to avoid
2670          * divisions by zero where bfqd->peak_rate is used as a
2671          * divisor.
2672          */
2673         bfqd->peak_rate = max_t(u32, 1, bfqd->peak_rate);
2674
2675         update_thr_responsiveness_params(bfqd);
2676
2677 reset_computation:
2678         bfq_reset_rate_computation(bfqd, rq);
2679 }
2680
2681 /*
2682  * Update the read/write peak rate (the main quantity used for
2683  * auto-tuning, see update_thr_responsiveness_params()).
2684  *
2685  * It is not trivial to estimate the peak rate (correctly): because of
2686  * the presence of sw and hw queues between the scheduler and the
2687  * device components that finally serve I/O requests, it is hard to
2688  * say exactly when a given dispatched request is served inside the
2689  * device, and for how long. As a consequence, it is hard to know
2690  * precisely at what rate a given set of requests is actually served
2691  * by the device.
2692  *
2693  * On the opposite end, the dispatch time of any request is trivially
2694  * available, and, from this piece of information, the "dispatch rate"
2695  * of requests can be immediately computed. So, the idea in the next
2696  * function is to use what is known, namely request dispatch times
2697  * (plus, when useful, request completion times), to estimate what is
2698  * unknown, namely in-device request service rate.
2699  *
2700  * The main issue is that, because of the above facts, the rate at
2701  * which a certain set of requests is dispatched over a certain time
2702  * interval can vary greatly with respect to the rate at which the
2703  * same requests are then served. But, since the size of any
2704  * intermediate queue is limited, and the service scheme is lossless
2705  * (no request is silently dropped), the following obvious convergence
2706  * property holds: the number of requests dispatched MUST become
2707  * closer and closer to the number of requests completed as the
2708  * observation interval grows. This is the key property used in
2709  * the next function to estimate the peak service rate as a function
2710  * of the observed dispatch rate. The function assumes to be invoked
2711  * on every request dispatch.
2712  */
2713 static void bfq_update_peak_rate(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
2714 {
2715         u64 now_ns = ktime_get_ns();
2716
2717         if (bfqd->peak_rate_samples == 0) { /* first dispatch */
2718                 bfq_log(bfqd, "update_peak_rate: goto reset, samples %d",
2719                         bfqd->peak_rate_samples);
2720                 bfq_reset_rate_computation(bfqd, rq);
2721                 goto update_last_values; /* will add one sample */
2722         }
2723
2724         /*
2725          * Device idle for very long: the observation interval lasting
2726          * up to this dispatch cannot be a valid observation interval
2727          * for computing a new peak rate (similarly to the late-
2728          * completion event in bfq_completed_request()). Go to
2729          * update_rate_and_reset to have the following three steps
2730          * taken:
2731          * - close the observation interval at the last (previous)
2732          *   request dispatch or completion
2733          * - compute rate, if possible, for that observation interval
2734          * - start a new observation interval with this dispatch
2735          */
2736         if (now_ns - bfqd->last_dispatch > 100*NSEC_PER_MSEC &&
2737             bfqd->rq_in_driver == 0)
2738                 goto update_rate_and_reset;
2739
2740         /* Update sampling information */
2741         bfqd->peak_rate_samples++;
2742
2743         if ((bfqd->rq_in_driver > 0 ||
2744                 now_ns - bfqd->last_completion < BFQ_MIN_TT)
2745              && get_sdist(bfqd->last_position, rq) < BFQQ_SEEK_THR)
2746                 bfqd->sequential_samples++;
2747
2748         bfqd->tot_sectors_dispatched += blk_rq_sectors(rq);
2749
2750         /* Reset max observed rq size every 32 dispatches */
2751         if (likely(bfqd->peak_rate_samples % 32))
2752                 bfqd->last_rq_max_size =
2753                         max_t(u32, blk_rq_sectors(rq), bfqd->last_rq_max_size);
2754         else
2755                 bfqd->last_rq_max_size = blk_rq_sectors(rq);
2756
2757         bfqd->delta_from_first = now_ns - bfqd->first_dispatch;
2758
2759         /* Target observation interval not yet reached, go on sampling */
2760         if (bfqd->delta_from_first < BFQ_RATE_REF_INTERVAL)
2761                 goto update_last_values;
2762
2763 update_rate_and_reset:
2764         bfq_update_rate_reset(bfqd, rq);
2765 update_last_values:
2766         bfqd->last_position = blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq);
2767         bfqd->last_dispatch = now_ns;
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Remove request from internal lists.
2772  */
2773 static void bfq_dispatch_remove(struct request_queue *q, struct request *rq)
2774 {
2775         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
2776
2777         /*
2778          * For consistency, the next instruction should have been
2779          * executed after removing the request from the queue and
2780          * dispatching it.  We execute instead this instruction before
2781          * bfq_remove_request() (and hence introduce a temporary
2782          * inconsistency), for efficiency.  In fact, should this
2783          * dispatch occur for a non in-service bfqq, this anticipated
2784          * increment prevents two counters related to bfqq->dispatched
2785          * from risking to be, first, uselessly decremented, and then
2786          * incremented again when the (new) value of bfqq->dispatched
2787          * happens to be taken into account.
2788          */
2789         bfqq->dispatched++;
2790         bfq_update_peak_rate(q->elevator->elevator_data, rq);
2791
2792         bfq_remove_request(q, rq);
2793 }
2794
2795 static void __bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
2796 {
2797         /*
2798          * If this bfqq is shared between multiple processes, check
2799          * to make sure that those processes are still issuing I/Os
2800          * within the mean seek distance. If not, it may be time to
2801          * break the queues apart again.
2802          */
2803         if (bfq_bfqq_coop(bfqq) && BFQQ_SEEKY(bfqq))
2804                 bfq_mark_bfqq_split_coop(bfqq);
2805
2806         if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
2807                 if (bfqq->dispatched == 0)
2808                         /*
2809                          * Overloading budget_timeout field to store
2810                          * the time at which the queue remains with no
2811                          * backlog and no outstanding request; used by
2812                          * the weight-raising mechanism.
2813                          */
2814                         bfqq->budget_timeout = jiffies;
2815
2816                 bfq_del_bfqq_busy(bfqd, bfqq, true);
2817         } else {
2818                 bfq_requeue_bfqq(bfqd, bfqq, true);
2819                 /*
2820                  * Resort priority tree of potential close cooperators.
2821                  */
2822                 bfq_pos_tree_add_move(bfqd, bfqq);
2823         }
2824
2825         /*
2826          * All in-service entities must have been properly deactivated
2827          * or requeued before executing the next function, which
2828          * resets all in-service entites as no more in service.
2829          */
2830         __bfq_bfqd_reset_in_service(bfqd);
2831 }
2832
2833 /**
2834  * __bfq_bfqq_recalc_budget - try to adapt the budget to the @bfqq behavior.
2835  * @bfqd: device data.
2836  * @bfqq: queue to update.
2837  * @reason: reason for expiration.
2838  *
2839  * Handle the feedback on @bfqq budget at queue expiration.
2840  * See the body for detailed comments.
2841  */
2842 static void __bfq_bfqq_recalc_budget(struct bfq_data *bfqd,
2843                                      struct bfq_queue *bfqq,
2844                                      enum bfqq_expiration reason)
2845 {
2846         struct request *next_rq;
2847         int budget, min_budget;
2848
2849         min_budget = bfq_min_budget(bfqd);
2850
2851         if (bfqq->wr_coeff == 1)
2852                 budget = bfqq->max_budget;
2853         else /*
2854               * Use a constant, low budget for weight-raised queues,
2855               * to help achieve a low latency. Keep it slightly higher
2856               * than the minimum possible budget, to cause a little
2857               * bit fewer expirations.
2858               */
2859                 budget = 2 * min_budget;
2860
2861         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: last budg %d, budg left %d",
2862                 bfqq->entity.budget, bfq_bfqq_budget_left(bfqq));
2863         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: last max_budg %d, min budg %d",
2864                 budget, bfq_min_budget(bfqd));
2865         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "recalc_budg: sync %d, seeky %d",
2866                 bfq_bfqq_sync(bfqq), BFQQ_SEEKY(bfqd->in_service_queue));
2867
2868         if (bfq_bfqq_sync(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1) {
2869                 switch (reason) {
2870                 /*
2871                  * Caveat: in all the following cases we trade latency
2872                  * for throughput.
2873                  */
2874                 case BFQQE_TOO_IDLE:
2875                         /*
2876                          * This is the only case where we may reduce
2877                          * the budget: if there is no request of the
2878                          * process still waiting for completion, then
2879                          * we assume (tentatively) that the timer has
2880                          * expired because the batch of requests of
2881                          * the process could have been served with a
2882                          * smaller budget.  Hence, betting that
2883                          * process will behave in the same way when it
2884                          * becomes backlogged again, we reduce its
2885                          * next budget.  As long as we guess right,
2886                          * this budget cut reduces the latency
2887                          * experienced by the process.
2888                          *
2889                          * However, if there are still outstanding
2890                          * requests, then the process may have not yet
2891                          * issued its next request just because it is
2892                          * still waiting for the completion of some of
2893                          * the still outstanding ones.  So in this
2894                          * subcase we do not reduce its budget, on the
2895                          * contrary we increase it to possibly boost
2896                          * the throughput, as discussed in the
2897                          * comments to the BUDGET_TIMEOUT case.
2898                          */
2899                         if (bfqq->dispatched > 0) /* still outstanding reqs */
2900                                 budget = min(budget * 2, bfqd->bfq_max_budget);
2901                         else {
2902                                 if (budget > 5 * min_budget)
2903                                         budget -= 4 * min_budget;
2904                                 else
2905                                         budget = min_budget;
2906                         }
2907                         break;
2908                 case BFQQE_BUDGET_TIMEOUT:
2909                         /*
2910                          * We double the budget here because it gives
2911                          * the chance to boost the throughput if this
2912                          * is not a seeky process (and has bumped into
2913                          * this timeout because of, e.g., ZBR).
2914                          */
2915                         budget = min(budget * 2, bfqd->bfq_max_budget);
2916                         break;
2917                 case BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED:
2918                         /*
2919                          * The process still has backlog, and did not
2920                          * let either the budget timeout or the disk
2921                          * idling timeout expire. Hence it is not
2922                          * seeky, has a short thinktime and may be
2923                          * happy with a higher budget too. So
2924                          * definitely increase the budget of this good
2925                          * candidate to boost the disk throughput.
2926                          */
2927                         budget = min(budget * 4, bfqd->bfq_max_budget);
2928                         break;
2929                 case BFQQE_NO_MORE_REQUESTS:
2930                         /*
2931                          * For queues that expire for this reason, it
2932                          * is particularly important to keep the
2933                          * budget close to the actual service they
2934                          * need. Doing so reduces the timestamp
2935                          * misalignment problem described in the
2936                          * comments in the body of
2937                          * __bfq_activate_entity. In fact, suppose
2938                          * that a queue systematically expires for
2939                          * BFQQE_NO_MORE_REQUESTS and presents a
2940                          * new request in time to enjoy timestamp
2941                          * back-shifting. The larger the budget of the
2942                          * queue is with respect to the service the
2943                          * queue actually requests in each service
2944                          * slot, the more times the queue can be
2945                          * reactivated with the same virtual finish
2946                          * time. It follows that, even if this finish
2947                          * time is pushed to the system virtual time
2948                          * to reduce the consequent timestamp
2949                          * misalignment, the queue unjustly enjoys for
2950                          * many re-activations a lower finish time
2951                          * than all newly activated queues.
2952                          *
2953                          * The service needed by bfqq is measured
2954                          * quite precisely by bfqq->entity.service.
2955                          * Since bfqq does not enjoy device idling,
2956                          * bfqq->entity.service is equal to the number
2957                          * of sectors that the process associated with
2958                          * bfqq requested to read/write before waiting
2959                          * for request completions, or blocking for
2960                          * other reasons.
2961                          */
2962                         budget = max_t(int, bfqq->entity.service, min_budget);
2963                         break;
2964                 default:
2965                         return;
2966                 }
2967         } else if (!bfq_bfqq_sync(bfqq)) {
2968                 /*
2969                  * Async queues get always the maximum possible
2970                  * budget, as for them we do not care about latency
2971                  * (in addition, their ability to dispatch is limited
2972                  * by the charging factor).
2973                  */
2974                 budget = bfqd->bfq_max_budget;
2975         }
2976
2977         bfqq->max_budget = budget;
2978
2979         if (bfqd->budgets_assigned >= bfq_stats_min_budgets &&
2980             !bfqd->bfq_user_max_budget)
2981                 bfqq->max_budget = min(bfqq->max_budget, bfqd->bfq_max_budget);
2982
2983         /*
2984          * If there is still backlog, then assign a new budget, making
2985          * sure that it is large enough for the next request.  Since
2986          * the finish time of bfqq must be kept in sync with the
2987          * budget, be sure to call __bfq_bfqq_expire() *after* this
2988          * update.
2989          *
2990          * If there is no backlog, then no need to update the budget;
2991          * it will be updated on the arrival of a new request.
2992          */
2993         next_rq = bfqq->next_rq;
2994         if (next_rq)
2995                 bfqq->entity.budget = max_t(unsigned long, bfqq->max_budget,
2996                                             bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq));
2997
2998         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "head sect: %u, new budget %d",
2999                         next_rq ? blk_rq_sectors(next_rq) : 0,
3000                         bfqq->entity.budget);
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Return true if the process associated with bfqq is "slow". The slow
3005  * flag is used, in addition to the budget timeout, to reduce the
3006  * amount of service provided to seeky processes, and thus reduce
3007  * their chances to lower the throughput. More details in the comments
3008  * on the function bfq_bfqq_expire().
3009  *
3010  * An important observation is in order: as discussed in the comments
3011  * on the function bfq_update_peak_rate(), with devices with internal
3012  * queues, it is hard if ever possible to know when and for how long
3013  * an I/O request is processed by the device (apart from the trivial
3014  * I/O pattern where a new request is dispatched only after the
3015  * previous one has been completed). This makes it hard to evaluate
3016  * the real rate at which the I/O requests of each bfq_queue are
3017  * served.  In fact, for an I/O scheduler like BFQ, serving a
3018  * bfq_queue means just dispatching its requests during its service
3019  * slot (i.e., until the budget of the queue is exhausted, or the
3020  * queue remains idle, or, finally, a timeout fires). But, during the
3021  * service slot of a bfq_queue, around 100 ms at most, the device may
3022  * be even still processing requests of bfq_queues served in previous
3023  * service slots. On the opposite end, the requests of the in-service
3024  * bfq_queue may be completed after the service slot of the queue
3025  * finishes.
3026  *
3027  * Anyway, unless more sophisticated solutions are used
3028  * (where possible), the sum of the sizes of the requests dispatched
3029  * during the service slot of a bfq_queue is probably the only
3030  * approximation available for the service received by the bfq_queue
3031  * during its service slot. And this sum is the quantity used in this
3032  * function to evaluate the I/O speed of a process.
3033  */
3034 static bool bfq_bfqq_is_slow(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
3035                                  bool compensate, enum bfqq_expiration reason,
3036                                  unsigned long *delta_ms)
3037 {
3038         ktime_t delta_ktime;
3039         u32 delta_usecs;
3040         bool slow = BFQQ_SEEKY(bfqq); /* if delta too short, use seekyness */
3041
3042         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq))
3043                 return false;
3044
3045         if (compensate)
3046                 delta_ktime = bfqd->last_idling_start;
3047         else
3048                 delta_ktime = ktime_get();
3049         delta_ktime = ktime_sub(delta_ktime, bfqd->last_budget_start);
3050         delta_usecs = ktime_to_us(delta_ktime);
3051
3052         /* don't use too short time intervals */
3053         if (delta_usecs < 1000) {
3054                 if (blk_queue_nonrot(bfqd->queue))
3055                          /*
3056                           * give same worst-case guarantees as idling
3057                           * for seeky
3058                           */
3059                         *delta_ms = BFQ_MIN_TT / NSEC_PER_MSEC;
3060                 else /* charge at least one seek */
3061                         *delta_ms = bfq_slice_idle / NSEC_PER_MSEC;
3062
3063                 return slow;
3064         }
3065
3066         *delta_ms = delta_usecs / USEC_PER_MSEC;
3067
3068         /*
3069          * Use only long (> 20ms) intervals to filter out excessive
3070          * spikes in service rate estimation.
3071          */
3072         if (delta_usecs > 20000) {
3073                 /*
3074                  * Caveat for rotational devices: processes doing I/O
3075                  * in the slower disk zones tend to be slow(er) even
3076                  * if not seeky. In this respect, the estimated peak
3077                  * rate is likely to be an average over the disk
3078                  * surface. Accordingly, to not be too harsh with
3079                  * unlucky processes, a process is deemed slow only if
3080                  * its rate has been lower than half of the estimated
3081                  * peak rate.
3082                  */
3083                 slow = bfqq->entity.service < bfqd->bfq_max_budget / 2;
3084         }
3085
3086         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "bfq_bfqq_is_slow: slow %d", slow);
3087
3088         return slow;
3089 }
3090
3091 /*
3092  * To be deemed as soft real-time, an application must meet two
3093  * requirements. First, the application must not require an average
3094  * bandwidth higher than the approximate bandwidth required to playback or
3095  * record a compressed high-definition video.
3096  * The next function is invoked on the completion of the last request of a
3097  * batch, to compute the next-start time instant, soft_rt_next_start, such
3098  * that, if the next request of the application does not arrive before
3099  * soft_rt_next_start, then the above requirement on the bandwidth is met.
3100  *
3101  * The second requirement is that the request pattern of the application is
3102  * isochronous, i.e., that, after issuing a request or a batch of requests,
3103  * the application stops issuing new requests until all its pending requests
3104  * have been completed. After that, the application may issue a new batch,
3105  * and so on.
3106  * For this reason the next function is invoked to compute
3107  * soft_rt_next_start only for applications that meet this requirement,
3108  * whereas soft_rt_next_start is set to infinity for applications that do
3109  * not.
3110  *
3111  * Unfortunately, even a greedy (i.e., I/O-bound) application may
3112  * happen to meet, occasionally or systematically, both the above
3113  * bandwidth and isochrony requirements. This may happen at least in
3114  * the following circumstances. First, if the CPU load is high. The
3115  * application may stop issuing requests while the CPUs are busy
3116  * serving other processes, then restart, then stop again for a while,
3117  * and so on. The other circumstances are related to the storage
3118  * device: the storage device is highly loaded or reaches a low-enough
3119  * throughput with the I/O of the application (e.g., because the I/O
3120  * is random and/or the device is slow). In all these cases, the
3121  * I/O of the application may be simply slowed down enough to meet
3122  * the bandwidth and isochrony requirements. To reduce the probability
3123  * that greedy applications are deemed as soft real-time in these
3124  * corner cases, a further rule is used in the computation of
3125  * soft_rt_next_start: the return value of this function is forced to
3126  * be higher than the maximum between the following two quantities.
3127  *
3128  * (a) Current time plus: (1) the maximum time for which the arrival
3129  *     of a request is waited for when a sync queue becomes idle,
3130  *     namely bfqd->bfq_slice_idle, and (2) a few extra jiffies. We
3131  *     postpone for a moment the reason for adding a few extra
3132  *     jiffies; we get back to it after next item (b).  Lower-bounding
3133  *     the return value of this function with the current time plus
3134  *     bfqd->bfq_slice_idle tends to filter out greedy applications,
3135  *     because the latter issue their next request as soon as possible
3136  *     after the last one has been completed. In contrast, a soft
3137  *     real-time application spends some time processing data, after a
3138  *     batch of its requests has been completed.
3139  *
3140  * (b) Current value of bfqq->soft_rt_next_start. As pointed out
3141  *     above, greedy applications may happen to meet both the
3142  *     bandwidth and isochrony requirements under heavy CPU or
3143  *     storage-device load. In more detail, in these scenarios, these
3144  *     applications happen, only for limited time periods, to do I/O
3145  *     slowly enough to meet all the requirements described so far,
3146  *     including the filtering in above item (a). These slow-speed
3147  *     time intervals are usually interspersed between other time
3148  *     intervals during which these applications do I/O at a very high
3149  *     speed. Fortunately, exactly because of the high speed of the
3150  *     I/O in the high-speed intervals, the values returned by this
3151  *     function happen to be so high, near the end of any such
3152  *     high-speed interval, to be likely to fall *after* the end of
3153  *     the low-speed time interval that follows. These high values are
3154  *     stored in bfqq->soft_rt_next_start after each invocation of
3155  *     this function. As a consequence, if the last value of
3156  *     bfqq->soft_rt_next_start is constantly used to lower-bound the
3157  *     next value that this function may return, then, from the very
3158  *     beginning of a low-speed interval, bfqq->soft_rt_next_start is
3159  *     likely to be constantly kept so high that any I/O request
3160  *     issued during the low-speed interval is considered as arriving
3161  *     to soon for the application to be deemed as soft
3162  *     real-time. Then, in the high-speed interval that follows, the
3163  *     application will not be deemed as soft real-time, just because
3164  *     it will do I/O at a high speed. And so on.
3165  *
3166  * Getting back to the filtering in item (a), in the following two
3167  * cases this filtering might be easily passed by a greedy
3168  * application, if the reference quantity was just
3169  * bfqd->bfq_slice_idle:
3170  * 1) HZ is so low that the duration of a jiffy is comparable to or
3171  *    higher than bfqd->bfq_slice_idle. This happens, e.g., on slow
3172  *    devices with HZ=100. The time granularity may be so coarse
3173  *    that the approximation, in jiffies, of bfqd->bfq_slice_idle
3174  *    is rather lower than the exact value.
3175  * 2) jiffies, instead of increasing at a constant rate, may stop increasing
3176  *    for a while, then suddenly 'jump' by several units to recover the lost
3177  *    increments. This seems to happen, e.g., inside virtual machines.
3178  * To address this issue, in the filtering in (a) we do not use as a
3179  * reference time interval just bfqd->bfq_slice_idle, but
3180  * bfqd->bfq_slice_idle plus a few jiffies. In particular, we add the
3181  * minimum number of jiffies for which the filter seems to be quite
3182  * precise also in embedded systems and KVM/QEMU virtual machines.
3183  */
3184 static unsigned long bfq_bfqq_softrt_next_start(struct bfq_data *bfqd,
3185                                                 struct bfq_queue *bfqq)
3186 {
3187         return max3(bfqq->soft_rt_next_start,
3188                     bfqq->last_idle_bklogged +
3189                     HZ * bfqq->service_from_backlogged /
3190                     bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate,
3191                     jiffies + nsecs_to_jiffies(bfqq->bfqd->bfq_slice_idle) + 4);
3192 }
3193
3194 static bool bfq_bfqq_injectable(struct bfq_queue *bfqq)
3195 {
3196         return BFQQ_SEEKY(bfqq) && bfqq->wr_coeff == 1 &&
3197                 blk_queue_nonrot(bfqq->bfqd->queue) &&
3198                 bfqq->bfqd->hw_tag;
3199 }
3200
3201 /**
3202  * bfq_bfqq_expire - expire a queue.
3203  * @bfqd: device owning the queue.
3204  * @bfqq: the queue to expire.
3205  * @compensate: if true, compensate for the time spent idling.
3206  * @reason: the reason causing the expiration.
3207  *
3208  * If the process associated with bfqq does slow I/O (e.g., because it
3209  * issues random requests), we charge bfqq with the time it has been
3210  * in service instead of the service it has received (see
3211  * bfq_bfqq_charge_time for details on how this goal is achieved). As
3212  * a consequence, bfqq will typically get higher timestamps upon
3213  * reactivation, and hence it will be rescheduled as if it had
3214  * received more service than what it has actually received. In the
3215  * end, bfqq receives less service in proportion to how slowly its
3216  * associated process consumes its budgets (and hence how seriously it
3217  * tends to lower the throughput). In addition, this time-charging
3218  * strategy guarantees time fairness among slow processes. In
3219  * contrast, if the process associated with bfqq is not slow, we
3220  * charge bfqq exactly with the service it has received.
3221  *
3222  * Charging time to the first type of queues and the exact service to
3223  * the other has the effect of using the WF2Q+ policy to schedule the
3224  * former on a timeslice basis, without violating service domain
3225  * guarantees among the latter.
3226  */
3227 void bfq_bfqq_expire(struct bfq_data *bfqd,
3228                      struct bfq_queue *bfqq,
3229                      bool compensate,
3230                      enum bfqq_expiration reason)
3231 {
3232         bool slow;
3233         unsigned long delta = 0;
3234         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
3235         int ref;
3236
3237         /*
3238          * Check whether the process is slow (see bfq_bfqq_is_slow).
3239          */
3240         slow = bfq_bfqq_is_slow(bfqd, bfqq, compensate, reason, &delta);
3241
3242         /*
3243          * As above explained, charge slow (typically seeky) and
3244          * timed-out queues with the time and not the service
3245          * received, to favor sequential workloads.
3246          *
3247          * Processes doing I/O in the slower disk zones will tend to
3248          * be slow(er) even if not seeky. Therefore, since the
3249          * estimated peak rate is actually an average over the disk
3250          * surface, these processes may timeout just for bad luck. To
3251          * avoid punishing them, do not charge time to processes that
3252          * succeeded in consuming at least 2/3 of their budget. This
3253          * allows BFQ to preserve enough elasticity to still perform
3254          * bandwidth, and not time, distribution with little unlucky
3255          * or quasi-sequential processes.
3256          */
3257         if (bfqq->wr_coeff == 1 &&
3258             (slow ||
3259              (reason == BFQQE_BUDGET_TIMEOUT &&
3260               bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  entity->budget / 3)))
3261                 bfq_bfqq_charge_time(bfqd, bfqq, delta);
3262
3263         if (reason == BFQQE_TOO_IDLE &&
3264             entity->service <= 2 * entity->budget / 10)
3265                 bfq_clear_bfqq_IO_bound(bfqq);
3266
3267         if (bfqd->low_latency && bfqq->wr_coeff == 1)
3268                 bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
3269
3270         if (bfqd->low_latency && bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate > 0 &&
3271             RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list)) {
3272                 /*
3273                  * If we get here, and there are no outstanding
3274                  * requests, then the request pattern is isochronous
3275                  * (see the comments on the function
3276                  * bfq_bfqq_softrt_next_start()). Thus we can compute
3277                  * soft_rt_next_start. If, instead, the queue still
3278                  * has outstanding requests, then we have to wait for
3279                  * the completion of all the outstanding requests to
3280                  * discover whether the request pattern is actually
3281                  * isochronous.
3282                  */
3283                 if (bfqq->dispatched == 0)
3284                         bfqq->soft_rt_next_start =
3285                                 bfq_bfqq_softrt_next_start(bfqd, bfqq);
3286                 else {
3287                         /*
3288                          * Schedule an update of soft_rt_next_start to when
3289                          * the task may be discovered to be isochronous.
3290                          */
3291                         bfq_mark_bfqq_softrt_update(bfqq);
3292                 }
3293         }
3294
3295         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
3296                 "expire (%d, slow %d, num_disp %d, short_ttime %d)", reason,
3297                 slow, bfqq->dispatched, bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq));
3298
3299         /*
3300          * Increase, decrease or leave budget unchanged according to
3301          * reason.
3302          */
3303         __bfq_bfqq_recalc_budget(bfqd, bfqq, reason);
3304         ref = bfqq->ref;
3305         __bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq);
3306
3307         if (ref == 1) /* bfqq is gone, no more actions on it */
3308                 return;
3309
3310         bfqq->injected_service = 0;
3311
3312         /* mark bfqq as waiting a request only if a bic still points to it */
3313         if (!bfq_bfqq_busy(bfqq) &&
3314             reason != BFQQE_BUDGET_TIMEOUT &&
3315             reason != BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED) {
3316                 bfq_mark_bfqq_non_blocking_wait_rq(bfqq);
3317                 /*
3318                  * Not setting service to 0, because, if the next rq
3319                  * arrives in time, the queue will go on receiving
3320                  * service with this same budget (as if it never expired)
3321                  */
3322         } else
3323                 entity->service = 0;
3324
3325         /*
3326          * Reset the received-service counter for every parent entity.
3327          * Differently from what happens with bfqq->entity.service,
3328          * the resetting of this counter never needs to be postponed
3329          * for parent entities. In fact, in case bfqq may have a
3330          * chance to go on being served using the last, partially
3331          * consumed budget, bfqq->entity.service needs to be kept,
3332          * because if bfqq then actually goes on being served using
3333          * the same budget, the last value of bfqq->entity.service is
3334          * needed to properly decrement bfqq->entity.budget by the
3335          * portion already consumed. In contrast, it is not necessary
3336          * to keep entity->service for parent entities too, because
3337          * the bubble up of the new value of bfqq->entity.budget will
3338          * make sure that the budgets of parent entities are correct,
3339          * even in case bfqq and thus parent entities go on receiving
3340          * service with the same budget.
3341          */
3342         entity = entity->parent;
3343         for_each_entity(entity)
3344                 entity->service = 0;
3345 }
3346
3347 /*
3348  * Budget timeout is not implemented through a dedicated timer, but
3349  * just checked on request arrivals and completions, as well as on
3350  * idle timer expirations.
3351  */
3352 static bool bfq_bfqq_budget_timeout(struct bfq_queue *bfqq)
3353 {
3354         return time_is_before_eq_jiffies(bfqq->budget_timeout);
3355 }
3356
3357 /*
3358  * If we expire a queue that is actively waiting (i.e., with the
3359  * device idled) for the arrival of a new request, then we may incur
3360  * the timestamp misalignment problem described in the body of the
3361  * function __bfq_activate_entity. Hence we return true only if this
3362  * condition does not hold, or if the queue is slow enough to deserve
3363  * only to be kicked off for preserving a high throughput.
3364  */
3365 static bool bfq_may_expire_for_budg_timeout(struct bfq_queue *bfqq)
3366 {
3367         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq,
3368                 "may_budget_timeout: wait_request %d left %d timeout %d",
3369                 bfq_bfqq_wait_request(bfqq),
3370                         bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  bfqq->entity.budget / 3,
3371                 bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq));
3372
3373         return (!bfq_bfqq_wait_request(bfqq) ||
3374                 bfq_bfqq_budget_left(bfqq) >=  bfqq->entity.budget / 3)
3375                 &&
3376                 bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq);
3377 }
3378
3379 /*
3380  * For a queue that becomes empty, device idling is allowed only if
3381  * this function returns true for the queue. As a consequence, since
3382  * device idling plays a critical role in both throughput boosting and
3383  * service guarantees, the return value of this function plays a
3384  * critical role in both these aspects as well.
3385  *
3386  * In a nutshell, this function returns true only if idling is
3387  * beneficial for throughput or, even if detrimental for throughput,
3388  * idling is however necessary to preserve service guarantees (low
3389  * latency, desired throughput distribution, ...). In particular, on
3390  * NCQ-capable devices, this function tries to return false, so as to
3391  * help keep the drives' internal queues full, whenever this helps the
3392  * device boost the throughput without causing any service-guarantee
3393  * issue.
3394  *
3395  * In more detail, the return value of this function is obtained by,
3396  * first, computing a number of boolean variables that take into
3397  * account throughput and service-guarantee issues, and, then,
3398  * combining these variables in a logical expression. Most of the
3399  * issues taken into account are not trivial. We discuss these issues
3400  * individually while introducing the variables.
3401  */
3402 static bool bfq_better_to_idle(struct bfq_queue *bfqq)
3403 {
3404         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
3405         bool rot_without_queueing =
3406                 !blk_queue_nonrot(bfqd->queue) && !bfqd->hw_tag,
3407                 bfqq_sequential_and_IO_bound,
3408                 idling_boosts_thr, idling_boosts_thr_without_issues,
3409                 idling_needed_for_service_guarantees,
3410                 asymmetric_scenario;
3411
3412         if (bfqd->strict_guarantees)
3413                 return true;
3414
3415         /*
3416          * Idling is performed only if slice_idle > 0. In addition, we
3417          * do not idle if
3418          * (a) bfqq is async
3419          * (b) bfqq is in the idle io prio class: in this case we do
3420          * not idle because we want to minimize the bandwidth that
3421          * queues in this class can steal to higher-priority queues
3422          */
3423         if (bfqd->bfq_slice_idle == 0 || !bfq_bfqq_sync(bfqq) ||
3424             bfq_class_idle(bfqq))
3425                 return false;
3426
3427         bfqq_sequential_and_IO_bound = !BFQQ_SEEKY(bfqq) &&
3428                 bfq_bfqq_IO_bound(bfqq) && bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
3429
3430         /*
3431          * The next variable takes into account the cases where idling
3432          * boosts the throughput.
3433          *
3434          * The value of the variable is computed considering, first, that
3435          * idling is virtually always beneficial for the throughput if:
3436          * (a) the device is not NCQ-capable and rotational, or
3437          * (b) regardless of the presence of NCQ, the device is rotational and
3438          *     the request pattern for bfqq is I/O-bound and sequential, or
3439          * (c) regardless of whether it is rotational, the device is
3440          *     not NCQ-capable and the request pattern for bfqq is
3441          *     I/O-bound and sequential.
3442          *
3443          * Secondly, and in contrast to the above item (b), idling an
3444          * NCQ-capable flash-based device would not boost the
3445          * throughput even with sequential I/O; rather it would lower
3446          * the throughput in proportion to how fast the device
3447          * is. Accordingly, the next variable is true if any of the
3448          * above conditions (a), (b) or (c) is true, and, in
3449          * particular, happens to be false if bfqd is an NCQ-capable
3450          * flash-based device.
3451          */
3452         idling_boosts_thr = rot_without_queueing ||
3453                 ((!blk_queue_nonrot(bfqd->queue) || !bfqd->hw_tag) &&
3454                  bfqq_sequential_and_IO_bound);
3455
3456         /*
3457          * The value of the next variable,
3458          * idling_boosts_thr_without_issues, is equal to that of
3459          * idling_boosts_thr, unless a special case holds. In this
3460          * special case, described below, idling may cause problems to
3461          * weight-raised queues.
3462          *
3463          * When the request pool is saturated (e.g., in the presence
3464          * of write hogs), if the processes associated with
3465          * non-weight-raised queues ask for requests at a lower rate,
3466          * then processes associated with weight-raised queues have a
3467          * higher probability to get a request from the pool
3468          * immediately (or at least soon) when they need one. Thus
3469          * they have a higher probability to actually get a fraction
3470          * of the device throughput proportional to their high
3471          * weight. This is especially true with NCQ-capable drives,
3472          * which enqueue several requests in advance, and further
3473          * reorder internally-queued requests.
3474          *
3475          * For this reason, we force to false the value of
3476          * idling_boosts_thr_without_issues if there are weight-raised
3477          * busy queues. In this case, and if bfqq is not weight-raised,
3478          * this guarantees that the device is not idled for bfqq (if,
3479          * instead, bfqq is weight-raised, then idling will be
3480          * guaranteed by another variable, see below). Combined with
3481          * the timestamping rules of BFQ (see [1] for details), this
3482          * behavior causes bfqq, and hence any sync non-weight-raised
3483          * queue, to get a lower number of requests served, and thus
3484          * to ask for a lower number of requests from the request
3485          * pool, before the busy weight-raised queues get served
3486          * again. This often mitigates starvation problems in the
3487          * presence of heavy write workloads and NCQ, thereby
3488          * guaranteeing a higher application and system responsiveness
3489          * in these hostile scenarios.
3490          */
3491         idling_boosts_thr_without_issues = idling_boosts_thr &&
3492                 bfqd->wr_busy_queues == 0;
3493
3494         /*
3495          * There is then a case where idling must be performed not
3496          * for throughput concerns, but to preserve service
3497          * guarantees.
3498          *
3499          * To introduce this case, we can note that allowing the drive
3500          * to enqueue more than one request at a time, and hence
3501          * delegating de facto final scheduling decisions to the
3502          * drive's internal scheduler, entails loss of control on the
3503          * actual request service order. In particular, the critical
3504          * situation is when requests from different processes happen
3505          * to be present, at the same time, in the internal queue(s)
3506          * of the drive. In such a situation, the drive, by deciding
3507          * the service order of the internally-queued requests, does
3508          * determine also the actual throughput distribution among
3509          * these processes. But the drive typically has no notion or
3510          * concern about per-process throughput distribution, and
3511          * makes its decisions only on a per-request basis. Therefore,
3512          * the service distribution enforced by the drive's internal
3513          * scheduler is likely to coincide with the desired
3514          * device-throughput distribution only in a completely
3515          * symmetric scenario where:
3516          * (i)  each of these processes must get the same throughput as
3517          *      the others;
3518          * (ii) the I/O of each process has the same properties, in
3519          *      terms of locality (sequential or random), direction
3520          *      (reads or writes), request sizes, greediness
3521          *      (from I/O-bound to sporadic), and so on.
3522          * In fact, in such a scenario, the drive tends to treat
3523          * the requests of each of these processes in about the same
3524          * way as the requests of the others, and thus to provide
3525          * each of these processes with about the same throughput
3526          * (which is exactly the desired throughput distribution). In
3527          * contrast, in any asymmetric scenario, device idling is
3528          * certainly needed to guarantee that bfqq receives its
3529          * assigned fraction of the device throughput (see [1] for
3530          * details).
3531          * The problem is that idling may significantly reduce
3532          * throughput with certain combinations of types of I/O and
3533          * devices. An important example is sync random I/O, on flash
3534          * storage with command queueing. So, unless bfqq falls in the
3535          * above cases where idling also boosts throughput, it would
3536          * be important to check conditions (i) and (ii) accurately,
3537          * so as to avoid idling when not strictly needed for service
3538          * guarantees.
3539          *
3540          * Unfortunately, it is extremely difficult to thoroughly
3541          * check condition (ii). And, in case there are active groups,
3542          * it becomes very difficult to check condition (i) too. In
3543          * fact, if there are active groups, then, for condition (i)
3544          * to become false, it is enough that an active group contains
3545          * more active processes or sub-groups than some other active
3546          * group. More precisely, for condition (i) to hold because of
3547          * such a group, it is not even necessary that the group is
3548          * (still) active: it is sufficient that, even if the group
3549          * has become inactive, some of its descendant processes still
3550          * have some request already dispatched but still waiting for
3551          * completion. In fact, requests have still to be guaranteed
3552          * their share of the throughput even after being
3553          * dispatched. In this respect, it is easy to show that, if a
3554          * group frequently becomes inactive while still having
3555          * in-flight requests, and if, when this happens, the group is
3556          * not considered in the calculation of whether the scenario
3557          * is asymmetric, then the group may fail to be guaranteed its
3558          * fair share of the throughput (basically because idling may
3559          * not be performed for the descendant processes of the group,
3560          * but it had to be).  We address this issue with the
3561          * following bi-modal behavior, implemented in the function
3562          * bfq_symmetric_scenario().
3563          *
3564          * If there are groups with requests waiting for completion
3565          * (as commented above, some of these groups may even be
3566          * already inactive), then the scenario is tagged as
3567          * asymmetric, conservatively, without checking any of the
3568          * conditions (i) and (ii). So the device is idled for bfqq.
3569          * This behavior matches also the fact that groups are created
3570          * exactly if controlling I/O is a primary concern (to
3571          * preserve bandwidth and latency guarantees).
3572          *
3573          * On the opposite end, if there are no groups with requests
3574          * waiting for completion, then only condition (i) is actually
3575          * controlled, i.e., provided that condition (i) holds, idling
3576          * is not performed, regardless of whether condition (ii)
3577          * holds. In other words, only if condition (i) does not hold,
3578          * then idling is allowed, and the device tends to be
3579          * prevented from queueing many requests, possibly of several
3580          * processes. Since there are no groups with requests waiting
3581          * for completion, then, to control condition (i) it is enough
3582          * to check just whether all the queues with requests waiting
3583          * for completion also have the same weight.
3584          *
3585          * Not checking condition (ii) evidently exposes bfqq to the
3586          * risk of getting less throughput than its fair share.
3587          * However, for queues with the same weight, a further
3588          * mechanism, preemption, mitigates or even eliminates this
3589          * problem. And it does so without consequences on overall
3590          * throughput. This mechanism and its benefits are explained
3591          * in the next three paragraphs.
3592          *
3593          * Even if a queue, say Q, is expired when it remains idle, Q
3594          * can still preempt the new in-service queue if the next
3595          * request of Q arrives soon (see the comments on
3596          * bfq_bfqq_update_budg_for_activation). If all queues and
3597          * groups have the same weight, this form of preemption,
3598          * combined with the hole-recovery heuristic described in the
3599          * comments on function bfq_bfqq_update_budg_for_activation,
3600          * are enough to preserve a correct bandwidth distribution in
3601          * the mid term, even without idling. In fact, even if not
3602          * idling allows the internal queues of the device to contain
3603          * many requests, and thus to reorder requests, we can rather
3604          * safely assume that the internal scheduler still preserves a
3605          * minimum of mid-term fairness.
3606          *
3607          * More precisely, this preemption-based, idleless approach
3608          * provides fairness in terms of IOPS, and not sectors per
3609          * second. This can be seen with a simple example. Suppose
3610          * that there are two queues with the same weight, but that
3611          * the first queue receives requests of 8 sectors, while the
3612          * second queue receives requests of 1024 sectors. In
3613          * addition, suppose that each of the two queues contains at
3614          * most one request at a time, which implies that each queue
3615          * always remains idle after it is served. Finally, after
3616          * remaining idle, each queue receives very quickly a new
3617          * request. It follows that the two queues are served
3618          * alternatively, preempting each other if needed. This
3619          * implies that, although both queues have the same weight,
3620          * the queue with large requests receives a service that is
3621          * 1024/8 times as high as the service received by the other
3622          * queue.
3623          *
3624          * The motivation for using preemption instead of idling (for
3625          * queues with the same weight) is that, by not idling,
3626          * service guarantees are preserved (completely or at least in
3627          * part) without minimally sacrificing throughput. And, if
3628          * there is no active group, then the primary expectation for
3629          * this device is probably a high throughput.
3630          *
3631          * We are now left only with explaining the additional
3632          * compound condition that is checked below for deciding
3633          * whether the scenario is asymmetric. To explain this
3634          * compound condition, we need to add that the function
3635          * bfq_symmetric_scenario checks the weights of only
3636          * non-weight-raised queues, for efficiency reasons (see
3637          * comments on bfq_weights_tree_add()). Then the fact that
3638          * bfqq is weight-raised is checked explicitly here. More
3639          * precisely, the compound condition below takes into account
3640          * also the fact that, even if bfqq is being weight-raised,
3641          * the scenario is still symmetric if all queues with requests
3642          * waiting for completion happen to be
3643          * weight-raised. Actually, we should be even more precise
3644          * here, and differentiate between interactive weight raising
3645          * and soft real-time weight raising.
3646          *
3647          * As a side note, it is worth considering that the above
3648          * device-idling countermeasures may however fail in the
3649          * following unlucky scenario: if idling is (correctly)
3650          * disabled in a time period during which all symmetry
3651          * sub-conditions hold, and hence the device is allowed to
3652          * enqueue many requests, but at some later point in time some
3653          * sub-condition stops to hold, then it may become impossible
3654          * to let requests be served in the desired order until all
3655          * the requests already queued in the device have been served.
3656          */
3657         asymmetric_scenario = (bfqq->wr_coeff > 1 &&
3658                                bfqd->wr_busy_queues < bfqd->busy_queues) ||
3659                 !bfq_symmetric_scenario(bfqd);
3660
3661         /*
3662          * Finally, there is a case where maximizing throughput is the
3663          * best choice even if it may cause unfairness toward
3664          * bfqq. Such a case is when bfqq became active in a burst of
3665          * queue activations. Queues that became active during a large
3666          * burst benefit only from throughput, as discussed in the
3667          * comments on bfq_handle_burst. Thus, if bfqq became active
3668          * in a burst and not idling the device maximizes throughput,
3669          * then the device must no be idled, because not idling the
3670          * device provides bfqq and all other queues in the burst with
3671          * maximum benefit. Combining this and the above case, we can
3672          * now establish when idling is actually needed to preserve
3673          * service guarantees.
3674          */
3675         idling_needed_for_service_guarantees =
3676                 asymmetric_scenario && !bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq);
3677
3678         /*
3679          * We have now all the components we need to compute the
3680          * return value of the function, which is true only if idling
3681          * either boosts the throughput (without issues), or is
3682          * necessary to preserve service guarantees.
3683          */
3684         return idling_boosts_thr_without_issues ||
3685                 idling_needed_for_service_guarantees;
3686 }
3687
3688 /*
3689  * If the in-service queue is empty but the function bfq_better_to_idle
3690  * returns true, then:
3691  * 1) the queue must remain in service and cannot be expired, and
3692  * 2) the device must be idled to wait for the possible arrival of a new
3693  *    request for the queue.
3694  * See the comments on the function bfq_better_to_idle for the reasons
3695  * why performing device idling is the best choice to boost the throughput
3696  * and preserve service guarantees when bfq_better_to_idle itself
3697  * returns true.
3698  */
3699 static bool bfq_bfqq_must_idle(struct bfq_queue *bfqq)
3700 {
3701         return RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) && bfq_better_to_idle(bfqq);
3702 }
3703
3704 static struct bfq_queue *bfq_choose_bfqq_for_injection(struct bfq_data *bfqd)
3705 {
3706         struct bfq_queue *bfqq;
3707
3708         /*
3709          * A linear search; but, with a high probability, very few
3710          * steps are needed to find a candidate queue, i.e., a queue
3711          * with enough budget left for its next request. In fact:
3712          * - BFQ dynamically updates the budget of every queue so as
3713          *   to accommodate the expected backlog of the queue;
3714          * - if a queue gets all its requests dispatched as injected
3715          *   service, then the queue is removed from the active list
3716          *   (and re-added only if it gets new requests, but with
3717          *   enough budget for its new backlog).
3718          */
3719         list_for_each_entry(bfqq, &bfqd->active_list, bfqq_list)
3720                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
3721                     bfq_serv_to_charge(bfqq->next_rq, bfqq) <=
3722                     bfq_bfqq_budget_left(bfqq))
3723                         return bfqq;
3724
3725         return NULL;
3726 }
3727
3728 /*
3729  * Select a queue for service.  If we have a current queue in service,
3730  * check whether to continue servicing it, or retrieve and set a new one.
3731  */
3732 static struct bfq_queue *bfq_select_queue(struct bfq_data *bfqd)
3733 {
3734         struct bfq_queue *bfqq;
3735         struct request *next_rq;
3736         enum bfqq_expiration reason = BFQQE_BUDGET_TIMEOUT;
3737
3738         bfqq = bfqd->in_service_queue;
3739         if (!bfqq)
3740                 goto new_queue;
3741
3742         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: already in-service queue");
3743
3744         /*
3745          * Do not expire bfqq for budget timeout if bfqq may be about
3746          * to enjoy device idling. The reason why, in this case, we
3747          * prevent bfqq from expiring is the same as in the comments
3748          * on the case where bfq_bfqq_must_idle() returns true, in
3749          * bfq_completed_request().
3750          */
3751         if (bfq_may_expire_for_budg_timeout(bfqq) &&
3752             !bfq_bfqq_must_idle(bfqq))
3753                 goto expire;
3754
3755 check_queue:
3756         /*
3757          * This loop is rarely executed more than once. Even when it
3758          * happens, it is much more convenient to re-execute this loop
3759          * than to return NULL and trigger a new dispatch to get a
3760          * request served.
3761          */
3762         next_rq = bfqq->next_rq;
3763         /*
3764          * If bfqq has requests queued and it has enough budget left to
3765          * serve them, keep the queue, otherwise expire it.
3766          */
3767         if (next_rq) {
3768                 if (bfq_serv_to_charge(next_rq, bfqq) >
3769                         bfq_bfqq_budget_left(bfqq)) {
3770                         /*
3771                          * Expire the queue for budget exhaustion,
3772                          * which makes sure that the next budget is
3773                          * enough to serve the next request, even if
3774                          * it comes from the fifo expired path.
3775                          */
3776                         reason = BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED;
3777                         goto expire;
3778                 } else {
3779                         /*
3780                          * The idle timer may be pending because we may
3781                          * not disable disk idling even when a new request
3782                          * arrives.
3783                          */
3784                         if (bfq_bfqq_wait_request(bfqq)) {
3785                                 /*
3786                                  * If we get here: 1) at least a new request
3787                                  * has arrived but we have not disabled the
3788                                  * timer because the request was too small,
3789                                  * 2) then the block layer has unplugged
3790                                  * the device, causing the dispatch to be
3791                                  * invoked.
3792                                  *
3793                                  * Since the device is unplugged, now the
3794                                  * requests are probably large enough to
3795                                  * provide a reasonable throughput.
3796                                  * So we disable idling.
3797                                  */
3798                                 bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
3799                                 hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
3800                         }
3801                         goto keep_queue;
3802                 }
3803         }
3804
3805         /*
3806          * No requests pending. However, if the in-service queue is idling
3807          * for a new request, or has requests waiting for a completion and
3808          * may idle after their completion, then keep it anyway.
3809          *
3810          * Yet, to boost throughput, inject service from other queues if
3811          * possible.
3812          */
3813         if (bfq_bfqq_wait_request(bfqq) ||
3814             (bfqq->dispatched != 0 && bfq_better_to_idle(bfqq))) {
3815                 if (bfq_bfqq_injectable(bfqq) &&
3816                     bfqq->injected_service * bfqq->inject_coeff <
3817                     bfqq->entity.service * 10)
3818                         bfqq = bfq_choose_bfqq_for_injection(bfqd);
3819                 else
3820                         bfqq = NULL;
3821
3822                 goto keep_queue;
3823         }
3824
3825         reason = BFQQE_NO_MORE_REQUESTS;
3826 expire:
3827         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false, reason);
3828 new_queue:
3829         bfqq = bfq_set_in_service_queue(bfqd);
3830         if (bfqq) {
3831                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: checking new queue");
3832                 goto check_queue;
3833         }
3834 keep_queue:
3835         if (bfqq)
3836                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "select_queue: returned this queue");
3837         else
3838                 bfq_log(bfqd, "select_queue: no queue returned");
3839
3840         return bfqq;
3841 }
3842
3843 static void bfq_update_wr_data(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
3844 {
3845         struct bfq_entity *entity = &bfqq->entity;
3846
3847         if (bfqq->wr_coeff > 1) { /* queue is being weight-raised */
3848                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
3849                         "raising period dur %u/%u msec, old coeff %u, w %d(%d)",
3850                         jiffies_to_msecs(jiffies - bfqq->last_wr_start_finish),
3851                         jiffies_to_msecs(bfqq->wr_cur_max_time),
3852                         bfqq->wr_coeff,
3853                         bfqq->entity.weight, bfqq->entity.orig_weight);
3854
3855                 if (entity->prio_changed)
3856                         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "WARN: pending prio change");
3857
3858                 /*
3859                  * If the queue was activated in a burst, or too much
3860                  * time has elapsed from the beginning of this
3861                  * weight-raising period, then end weight raising.
3862                  */
3863                 if (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq))
3864                         bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
3865                 else if (time_is_before_jiffies(bfqq->last_wr_start_finish +
3866                                                 bfqq->wr_cur_max_time)) {
3867                         if (bfqq->wr_cur_max_time != bfqd->bfq_wr_rt_max_time ||
3868                         time_is_before_jiffies(bfqq->wr_start_at_switch_to_srt +
3869                                                bfq_wr_duration(bfqd)))
3870                                 bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
3871                         else {
3872                                 switch_back_to_interactive_wr(bfqq, bfqd);
3873                                 bfqq->entity.prio_changed = 1;
3874                         }
3875                 }
3876                 if (bfqq->wr_coeff > 1 &&
3877                     bfqq->wr_cur_max_time != bfqd->bfq_wr_rt_max_time &&
3878                     bfqq->service_from_wr > max_service_from_wr) {
3879                         /* see comments on max_service_from_wr */
3880                         bfq_bfqq_end_wr(bfqq);
3881                 }
3882         }
3883         /*
3884          * To improve latency (for this or other queues), immediately
3885          * update weight both if it must be raised and if it must be
3886          * lowered. Since, entity may be on some active tree here, and
3887          * might have a pending change of its ioprio class, invoke
3888          * next function with the last parameter unset (see the
3889          * comments on the function).
3890          */
3891         if ((entity->weight > entity->orig_weight) != (bfqq->wr_coeff > 1))
3892                 __bfq_entity_update_weight_prio(bfq_entity_service_tree(entity),
3893                                                 entity, false);
3894 }
3895
3896 /*
3897  * Dispatch next request from bfqq.
3898  */
3899 static struct request *bfq_dispatch_rq_from_bfqq(struct bfq_data *bfqd,
3900                                                  struct bfq_queue *bfqq)
3901 {
3902         struct request *rq = bfqq->next_rq;
3903         unsigned long service_to_charge;
3904
3905         service_to_charge = bfq_serv_to_charge(rq, bfqq);
3906
3907         bfq_bfqq_served(bfqq, service_to_charge);
3908
3909         bfq_dispatch_remove(bfqd->queue, rq);
3910
3911         if (bfqq != bfqd->in_service_queue) {
3912                 if (likely(bfqd->in_service_queue))
3913                         bfqd->in_service_queue->injected_service +=
3914                                 bfq_serv_to_charge(rq, bfqq);
3915
3916                 goto return_rq;
3917         }
3918
3919         /*
3920          * If weight raising has to terminate for bfqq, then next
3921          * function causes an immediate update of bfqq's weight,
3922          * without waiting for next activation. As a consequence, on
3923          * expiration, bfqq will be timestamped as if has never been
3924          * weight-raised during this service slot, even if it has
3925          * received part or even most of the service as a
3926          * weight-raised queue. This inflates bfqq's timestamps, which
3927          * is beneficial, as bfqq is then more willing to leave the
3928          * device immediately to possible other weight-raised queues.
3929          */
3930         bfq_update_wr_data(bfqd, bfqq);
3931
3932         /*
3933          * Expire bfqq, pretending that its budget expired, if bfqq
3934          * belongs to CLASS_IDLE and other queues are waiting for
3935          * service.
3936          */
3937         if (!(bfqd->busy_queues > 1 && bfq_class_idle(bfqq)))
3938                 goto return_rq;
3939
3940         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false, BFQQE_BUDGET_EXHAUSTED);
3941
3942 return_rq:
3943         return rq;
3944 }
3945
3946 static bool bfq_has_work(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
3947 {
3948         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
3949
3950         /*
3951          * Avoiding lock: a race on bfqd->busy_queues should cause at
3952          * most a call to dispatch for nothing
3953          */
3954         return !list_empty_careful(&bfqd->dispatch) ||
3955                 bfqd->busy_queues > 0;
3956 }
3957
3958 static struct request *__bfq_dispatch_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
3959 {
3960         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
3961         struct request *rq = NULL;
3962         struct bfq_queue *bfqq = NULL;
3963
3964         if (!list_empty(&bfqd->dispatch)) {
3965                 rq = list_first_entry(&bfqd->dispatch, struct request,
3966                                       queuelist);
3967                 list_del_init(&rq->queuelist);
3968
3969                 bfqq = RQ_BFQQ(rq);
3970
3971                 if (bfqq) {
3972                         /*
3973                          * Increment counters here, because this
3974                          * dispatch does not follow the standard
3975                          * dispatch flow (where counters are
3976                          * incremented)
3977                          */
3978                         bfqq->dispatched++;
3979
3980                         goto inc_in_driver_start_rq;
3981                 }
3982
3983                 /*
3984                  * We exploit the bfq_finish_requeue_request hook to
3985                  * decrement rq_in_driver, but
3986                  * bfq_finish_requeue_request will not be invoked on
3987                  * this request. So, to avoid unbalance, just start
3988                  * this request, without incrementing rq_in_driver. As
3989                  * a negative consequence, rq_in_driver is deceptively
3990                  * lower than it should be while this request is in
3991                  * service. This may cause bfq_schedule_dispatch to be
3992                  * invoked uselessly.
3993                  *
3994                  * As for implementing an exact solution, the
3995                  * bfq_finish_requeue_request hook, if defined, is
3996                  * probably invoked also on this request. So, by
3997                  * exploiting this hook, we could 1) increment
3998                  * rq_in_driver here, and 2) decrement it in
3999                  * bfq_finish_requeue_request. Such a solution would
4000                  * let the value of the counter be always accurate,
4001                  * but it would entail using an extra interface
4002                  * function. This cost seems higher than the benefit,
4003                  * being the frequency of non-elevator-private
4004                  * requests very low.
4005                  */
4006                 goto start_rq;
4007         }
4008
4009         bfq_log(bfqd, "dispatch requests: %d busy queues", bfqd->busy_queues);
4010
4011         if (bfqd->busy_queues == 0)
4012                 goto exit;
4013
4014         /*
4015          * Force device to serve one request at a time if
4016          * strict_guarantees is true. Forcing this service scheme is
4017          * currently the ONLY way to guarantee that the request
4018          * service order enforced by the scheduler is respected by a
4019          * queueing device. Otherwise the device is free even to make
4020          * some unlucky request wait for as long as the device
4021          * wishes.
4022          *
4023          * Of course, serving one request at at time may cause loss of
4024          * throughput.
4025          */
4026         if (bfqd->strict_guarantees && bfqd->rq_in_driver > 0)
4027                 goto exit;
4028
4029         bfqq = bfq_select_queue(bfqd);
4030         if (!bfqq)
4031                 goto exit;
4032
4033         rq = bfq_dispatch_rq_from_bfqq(bfqd, bfqq);
4034
4035         if (rq) {
4036 inc_in_driver_start_rq:
4037                 bfqd->rq_in_driver++;
4038 start_rq:
4039                 rq->rq_flags |= RQF_STARTED;
4040         }
4041 exit:
4042         return rq;
4043 }
4044
4045 #if defined(CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED) && defined(CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP)
4046 static void bfq_update_dispatch_stats(struct request_queue *q,
4047                                       struct request *rq,
4048                                       struct bfq_queue *in_serv_queue,
4049                                       bool idle_timer_disabled)
4050 {
4051         struct bfq_queue *bfqq = rq ? RQ_BFQQ(rq) : NULL;
4052
4053         if (!idle_timer_disabled && !bfqq)
4054                 return;
4055
4056         /*
4057          * rq and bfqq are guaranteed to exist until this function
4058          * ends, for the following reasons. First, rq can be
4059          * dispatched to the device, and then can be completed and
4060          * freed, only after this function ends. Second, rq cannot be
4061          * merged (and thus freed because of a merge) any longer,
4062          * because it has already started. Thus rq cannot be freed
4063          * before this function ends, and, since rq has a reference to
4064          * bfqq, the same guarantee holds for bfqq too.
4065          *
4066          * In addition, the following queue lock guarantees that
4067          * bfqq_group(bfqq) exists as well.
4068          */
4069         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
4070         if (idle_timer_disabled)
4071                 /*
4072                  * Since the idle timer has been disabled,
4073                  * in_serv_queue contained some request when
4074                  * __bfq_dispatch_request was invoked above, which
4075                  * implies that rq was picked exactly from
4076                  * in_serv_queue. Thus in_serv_queue == bfqq, and is
4077                  * therefore guaranteed to exist because of the above
4078                  * arguments.
4079                  */
4080                 bfqg_stats_update_idle_time(bfqq_group(in_serv_queue));
4081         if (bfqq) {
4082                 struct bfq_group *bfqg = bfqq_group(bfqq);
4083
4084                 bfqg_stats_update_avg_queue_size(bfqg);
4085                 bfqg_stats_set_start_empty_time(bfqg);
4086                 bfqg_stats_update_io_remove(bfqg, rq->cmd_flags);
4087         }
4088         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
4089 }
4090 #else
4091 static inline void bfq_update_dispatch_stats(struct request_queue *q,
4092                                              struct request *rq,
4093                                              struct bfq_queue *in_serv_queue,
4094                                              bool idle_timer_disabled) {}
4095 #endif
4096
4097 static struct request *bfq_dispatch_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
4098 {
4099         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
4100         struct request *rq;
4101         struct bfq_queue *in_serv_queue;
4102         bool waiting_rq, idle_timer_disabled;
4103
4104         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
4105
4106         in_serv_queue = bfqd->in_service_queue;
4107         waiting_rq = in_serv_queue && bfq_bfqq_wait_request(in_serv_queue);
4108
4109         rq = __bfq_dispatch_request(hctx);
4110
4111         idle_timer_disabled =
4112                 waiting_rq && !bfq_bfqq_wait_request(in_serv_queue);
4113
4114         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
4115
4116         bfq_update_dispatch_stats(hctx->queue, rq, in_serv_queue,
4117                                   idle_timer_disabled);
4118
4119         return rq;
4120 }
4121
4122 /*
4123  * Task holds one reference to the queue, dropped when task exits.  Each rq
4124  * in-flight on this queue also holds a reference, dropped when rq is freed.
4125  *
4126  * Scheduler lock must be held here. Recall not to use bfqq after calling
4127  * this function on it.
4128  */
4129 void bfq_put_queue(struct bfq_queue *bfqq)
4130 {
4131 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
4132         struct bfq_group *bfqg = bfqq_group(bfqq);
4133 #endif
4134
4135         if (bfqq->bfqd)
4136                 bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "put_queue: %p %d",
4137                              bfqq, bfqq->ref);
4138
4139         bfqq->ref--;
4140         if (bfqq->ref)
4141                 return;
4142
4143         if (!hlist_unhashed(&bfqq->burst_list_node)) {
4144                 hlist_del_init(&bfqq->burst_list_node);
4145                 /*
4146                  * Decrement also burst size after the removal, if the
4147                  * process associated with bfqq is exiting, and thus
4148                  * does not contribute to the burst any longer. This
4149                  * decrement helps filter out false positives of large
4150                  * bursts, when some short-lived process (often due to
4151                  * the execution of commands by some service) happens
4152                  * to start and exit while a complex application is
4153                  * starting, and thus spawning several processes that
4154                  * do I/O (and that *must not* be treated as a large
4155                  * burst, see comments on bfq_handle_burst).
4156                  *
4157                  * In particular, the decrement is performed only if:
4158                  * 1) bfqq is not a merged queue, because, if it is,
4159                  * then this free of bfqq is not triggered by the exit
4160                  * of the process bfqq is associated with, but exactly
4161                  * by the fact that bfqq has just been merged.
4162                  * 2) burst_size is greater than 0, to handle
4163                  * unbalanced decrements. Unbalanced decrements may
4164                  * happen in te following case: bfqq is inserted into
4165                  * the current burst list--without incrementing
4166                  * bust_size--because of a split, but the current
4167                  * burst list is not the burst list bfqq belonged to
4168                  * (see comments on the case of a split in
4169                  * bfq_set_request).
4170                  */
4171                 if (bfqq->bic && bfqq->bfqd->burst_size > 0)
4172                         bfqq->bfqd->burst_size--;
4173         }
4174
4175         kmem_cache_free(bfq_pool, bfqq);
4176 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
4177         bfqg_and_blkg_put(bfqg);
4178 #endif
4179 }
4180
4181 static void bfq_put_cooperator(struct bfq_queue *bfqq)
4182 {
4183         struct bfq_queue *__bfqq, *next;
4184
4185         /*
4186          * If this queue was scheduled to merge with another queue, be
4187          * sure to drop the reference taken on that queue (and others in
4188          * the merge chain). See bfq_setup_merge and bfq_merge_bfqqs.
4189          */
4190         __bfqq = bfqq->new_bfqq;
4191         while (__bfqq) {
4192                 if (__bfqq == bfqq)
4193                         break;
4194                 next = __bfqq->new_bfqq;
4195                 bfq_put_queue(__bfqq);
4196                 __bfqq = next;
4197         }
4198 }
4199
4200 static void bfq_exit_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq)
4201 {
4202         if (bfqq == bfqd->in_service_queue) {
4203                 __bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq);
4204                 bfq_schedule_dispatch(bfqd);
4205         }
4206
4207         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "exit_bfqq: %p, %d", bfqq, bfqq->ref);
4208
4209         bfq_put_cooperator(bfqq);
4210
4211         bfq_put_queue(bfqq); /* release process reference */
4212 }
4213
4214 static void bfq_exit_icq_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, bool is_sync)
4215 {
4216         struct bfq_queue *bfqq = bic_to_bfqq(bic, is_sync);
4217         struct bfq_data *bfqd;
4218
4219         if (bfqq)
4220                 bfqd = bfqq->bfqd; /* NULL if scheduler already exited */
4221
4222         if (bfqq && bfqd) {
4223                 unsigned long flags;
4224
4225                 spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
4226                 bfq_exit_bfqq(bfqd, bfqq);
4227                 bic_set_bfqq(bic, NULL, is_sync);
4228                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
4229         }
4230 }
4231
4232 static void bfq_exit_icq(struct io_cq *icq)
4233 {
4234         struct bfq_io_cq *bic = icq_to_bic(icq);
4235
4236         bfq_exit_icq_bfqq(bic, true);
4237         bfq_exit_icq_bfqq(bic, false);
4238 }
4239
4240 /*
4241  * Update the entity prio values; note that the new values will not
4242  * be used until the next (re)activation.
4243  */
4244 static void
4245 bfq_set_next_ioprio_data(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_io_cq *bic)
4246 {
4247         struct task_struct *tsk = current;
4248         int ioprio_class;
4249         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
4250
4251         if (!bfqd)
4252                 return;
4253
4254         ioprio_class = IOPRIO_PRIO_CLASS(bic->ioprio);
4255         switch (ioprio_class) {
4256         default:
4257                 dev_err(bfqq->bfqd->queue->backing_dev_info->dev,
4258                         "bfq: bad prio class %d\n", ioprio_class);
4259                 /* fall through */
4260         case IOPRIO_CLASS_NONE:
4261                 /*
4262                  * No prio set, inherit CPU scheduling settings.
4263                  */
4264                 bfqq->new_ioprio = task_nice_ioprio(tsk);
4265                 bfqq->new_ioprio_class = task_nice_ioclass(tsk);
4266                 break;
4267         case IOPRIO_CLASS_RT:
4268                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
4269                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_RT;
4270                 break;
4271         case IOPRIO_CLASS_BE:
4272                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
4273                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_BE;
4274                 break;
4275         case IOPRIO_CLASS_IDLE:
4276                 bfqq->new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_IDLE;
4277                 bfqq->new_ioprio = 7;
4278                 break;
4279         }
4280
4281         if (bfqq->new_ioprio >= IOPRIO_BE_NR) {
4282                 pr_crit("bfq_set_next_ioprio_data: new_ioprio %d\n",
4283                         bfqq->new_ioprio);
4284                 bfqq->new_ioprio = IOPRIO_BE_NR;
4285         }
4286
4287         bfqq->entity.new_weight = bfq_ioprio_to_weight(bfqq->new_ioprio);
4288         bfqq->entity.prio_changed = 1;
4289 }
4290
4291 static struct bfq_queue *bfq_get_queue(struct bfq_data *bfqd,
4292                                        struct bio *bio, bool is_sync,
4293                                        struct bfq_io_cq *bic);
4294
4295 static void bfq_check_ioprio_change(struct bfq_io_cq *bic, struct bio *bio)
4296 {
4297         struct bfq_data *bfqd = bic_to_bfqd(bic);
4298         struct bfq_queue *bfqq;
4299         int ioprio = bic->icq.ioc->ioprio;
4300
4301         /*
4302          * This condition may trigger on a newly created bic, be sure to
4303          * drop the lock before returning.
4304          */
4305         if (unlikely(!bfqd) || likely(bic->ioprio == ioprio))
4306                 return;
4307
4308         bic->ioprio = ioprio;
4309
4310         bfqq = bic_to_bfqq(bic, false);
4311         if (bfqq) {
4312                 /* release process reference on this queue */
4313                 bfq_put_queue(bfqq);
4314                 bfqq = bfq_get_queue(bfqd, bio, BLK_RW_ASYNC, bic);
4315                 bic_set_bfqq(bic, bfqq, false);
4316         }
4317
4318         bfqq = bic_to_bfqq(bic, true);
4319         if (bfqq)
4320                 bfq_set_next_ioprio_data(bfqq, bic);
4321 }
4322
4323 static void bfq_init_bfqq(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
4324                           struct bfq_io_cq *bic, pid_t pid, int is_sync)
4325 {
4326         RB_CLEAR_NODE(&bfqq->entity.rb_node);
4327         INIT_LIST_HEAD(&bfqq->fifo);
4328         INIT_HLIST_NODE(&bfqq->burst_list_node);
4329
4330         bfqq->ref = 0;
4331         bfqq->bfqd = bfqd;
4332
4333         if (bic)
4334                 bfq_set_next_ioprio_data(bfqq, bic);
4335
4336         if (is_sync) {
4337                 /*
4338                  * No need to mark as has_short_ttime if in
4339                  * idle_class, because no device idling is performed
4340                  * for queues in idle class
4341                  */
4342                 if (!bfq_class_idle(bfqq))
4343                         /* tentatively mark as has_short_ttime */
4344                         bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
4345                 bfq_mark_bfqq_sync(bfqq);
4346                 bfq_mark_bfqq_just_created(bfqq);
4347                 /*
4348                  * Aggressively inject a lot of service: up to 90%.
4349                  * This coefficient remains constant during bfqq life,
4350                  * but this behavior might be changed, after enough
4351                  * testing and tuning.
4352                  */
4353                 bfqq->inject_coeff = 1;
4354         } else
4355                 bfq_clear_bfqq_sync(bfqq);
4356
4357         /* set end request to minus infinity from now */
4358         bfqq->ttime.last_end_request = ktime_get_ns() + 1;
4359
4360         bfq_mark_bfqq_IO_bound(bfqq);
4361
4362         bfqq->pid = pid;
4363
4364         /* Tentative initial value to trade off between thr and lat */
4365         bfqq->max_budget = (2 * bfq_max_budget(bfqd)) / 3;
4366         bfqq->budget_timeout = bfq_smallest_from_now();
4367
4368         bfqq->wr_coeff = 1;
4369         bfqq->last_wr_start_finish = jiffies;
4370         bfqq->wr_start_at_switch_to_srt = bfq_smallest_from_now();
4371         bfqq->split_time = bfq_smallest_from_now();
4372
4373         /*
4374          * To not forget the possibly high bandwidth consumed by a
4375          * process/queue in the recent past,
4376          * bfq_bfqq_softrt_next_start() returns a value at least equal
4377          * to the current value of bfqq->soft_rt_next_start (see
4378          * comments on bfq_bfqq_softrt_next_start).  Set
4379          * soft_rt_next_start to now, to mean that bfqq has consumed
4380          * no bandwidth so far.
4381          */
4382         bfqq->soft_rt_next_start = jiffies;
4383
4384         /* first request is almost certainly seeky */
4385         bfqq->seek_history = 1;
4386 }
4387
4388 static struct bfq_queue **bfq_async_queue_prio(struct bfq_data *bfqd,
4389                                                struct bfq_group *bfqg,
4390                                                int ioprio_class, int ioprio)
4391 {
4392         switch (ioprio_class) {
4393         case IOPRIO_CLASS_RT:
4394                 return &bfqg->async_bfqq[0][ioprio];
4395         case IOPRIO_CLASS_NONE:
4396                 ioprio = IOPRIO_NORM;
4397                 /* fall through */
4398         case IOPRIO_CLASS_BE:
4399                 return &bfqg->async_bfqq[1][ioprio];
4400         case IOPRIO_CLASS_IDLE:
4401                 return &bfqg->async_idle_bfqq;
4402         default:
4403                 return NULL;
4404         }
4405 }
4406
4407 static struct bfq_queue *bfq_get_queue(struct bfq_data *bfqd,
4408                                        struct bio *bio, bool is_sync,
4409                                        struct bfq_io_cq *bic)
4410 {
4411         const int ioprio = IOPRIO_PRIO_DATA(bic->ioprio);
4412         const int ioprio_class = IOPRIO_PRIO_CLASS(bic->ioprio);
4413         struct bfq_queue **async_bfqq = NULL;
4414         struct bfq_queue *bfqq;
4415         struct bfq_group *bfqg;
4416
4417         rcu_read_lock();
4418
4419         bfqg = bfq_find_set_group(bfqd, __bio_blkcg(bio));
4420         if (!bfqg) {
4421                 bfqq = &bfqd->oom_bfqq;
4422                 goto out;
4423         }
4424
4425         if (!is_sync) {
4426                 async_bfqq = bfq_async_queue_prio(bfqd, bfqg, ioprio_class,
4427                                                   ioprio);
4428                 bfqq = *async_bfqq;
4429                 if (bfqq)
4430                         goto out;
4431         }
4432
4433         bfqq = kmem_cache_alloc_node(bfq_pool,
4434                                      GFP_NOWAIT | __GFP_ZERO | __GFP_NOWARN,
4435                                      bfqd->queue->node);
4436
4437         if (bfqq) {
4438                 bfq_init_bfqq(bfqd, bfqq, bic, current->pid,
4439                               is_sync);
4440                 bfq_init_entity(&bfqq->entity, bfqg);
4441                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "allocated");
4442         } else {
4443                 bfqq = &bfqd->oom_bfqq;
4444                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "using oom bfqq");
4445                 goto out;
4446         }
4447
4448         /*
4449          * Pin the queue now that it's allocated, scheduler exit will
4450          * prune it.
4451          */
4452         if (async_bfqq) {
4453                 bfqq->ref++; /*
4454                               * Extra group reference, w.r.t. sync
4455                               * queue. This extra reference is removed
4456                               * only if bfqq->bfqg disappears, to
4457                               * guarantee that this queue is not freed
4458                               * until its group goes away.
4459                               */
4460                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_queue, bfqq not in async: %p, %d",
4461                              bfqq, bfqq->ref);
4462                 *async_bfqq = bfqq;
4463         }
4464
4465 out:
4466         bfqq->ref++; /* get a process reference to this queue */
4467         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_queue, at end: %p, %d", bfqq, bfqq->ref);
4468         rcu_read_unlock();
4469         return bfqq;
4470 }
4471
4472 static void bfq_update_io_thinktime(struct bfq_data *bfqd,
4473                                     struct bfq_queue *bfqq)
4474 {
4475         struct bfq_ttime *ttime = &bfqq->ttime;
4476         u64 elapsed = ktime_get_ns() - bfqq->ttime.last_end_request;
4477
4478         elapsed = min_t(u64, elapsed, 2ULL * bfqd->bfq_slice_idle);
4479
4480         ttime->ttime_samples = (7*bfqq->ttime.ttime_samples + 256) / 8;
4481         ttime->ttime_total = div_u64(7*ttime->ttime_total + 256*elapsed,  8);
4482         ttime->ttime_mean = div64_ul(ttime->ttime_total + 128,
4483                                      ttime->ttime_samples);
4484 }
4485
4486 static void
4487 bfq_update_io_seektime(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
4488                        struct request *rq)
4489 {
4490         bfqq->seek_history <<= 1;
4491         bfqq->seek_history |=
4492                 get_sdist(bfqq->last_request_pos, rq) > BFQQ_SEEK_THR &&
4493                 (!blk_queue_nonrot(bfqd->queue) ||
4494                  blk_rq_sectors(rq) < BFQQ_SECT_THR_NONROT);
4495 }
4496
4497 static void bfq_update_has_short_ttime(struct bfq_data *bfqd,
4498                                        struct bfq_queue *bfqq,
4499                                        struct bfq_io_cq *bic)
4500 {
4501         bool has_short_ttime = true;
4502
4503         /*
4504          * No need to update has_short_ttime if bfqq is async or in
4505          * idle io prio class, or if bfq_slice_idle is zero, because
4506          * no device idling is performed for bfqq in this case.
4507          */
4508         if (!bfq_bfqq_sync(bfqq) || bfq_class_idle(bfqq) ||
4509             bfqd->bfq_slice_idle == 0)
4510                 return;
4511
4512         /* Idle window just restored, statistics are meaningless. */
4513         if (time_is_after_eq_jiffies(bfqq->split_time +
4514                                      bfqd->bfq_wr_min_idle_time))
4515                 return;
4516
4517         /* Think time is infinite if no process is linked to
4518          * bfqq. Otherwise check average think time to
4519          * decide whether to mark as has_short_ttime
4520          */
4521         if (atomic_read(&bic->icq.ioc->active_ref) == 0 ||
4522             (bfq_sample_valid(bfqq->ttime.ttime_samples) &&
4523              bfqq->ttime.ttime_mean > bfqd->bfq_slice_idle))
4524                 has_short_ttime = false;
4525
4526         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "update_has_short_ttime: has_short_ttime %d",
4527                      has_short_ttime);
4528
4529         if (has_short_ttime)
4530                 bfq_mark_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
4531         else
4532                 bfq_clear_bfqq_has_short_ttime(bfqq);
4533 }
4534
4535 /*
4536  * Called when a new fs request (rq) is added to bfqq.  Check if there's
4537  * something we should do about it.
4538  */
4539 static void bfq_rq_enqueued(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_queue *bfqq,
4540                             struct request *rq)
4541 {
4542         struct bfq_io_cq *bic = RQ_BIC(rq);
4543
4544         if (rq->cmd_flags & REQ_META)
4545                 bfqq->meta_pending++;
4546
4547         bfq_update_io_thinktime(bfqd, bfqq);
4548         bfq_update_has_short_ttime(bfqd, bfqq, bic);
4549         bfq_update_io_seektime(bfqd, bfqq, rq);
4550
4551         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq,
4552                      "rq_enqueued: has_short_ttime=%d (seeky %d)",
4553                      bfq_bfqq_has_short_ttime(bfqq), BFQQ_SEEKY(bfqq));
4554
4555         bfqq->last_request_pos = blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq);
4556
4557         if (bfqq == bfqd->in_service_queue && bfq_bfqq_wait_request(bfqq)) {
4558                 bool small_req = bfqq->queued[rq_is_sync(rq)] == 1 &&
4559                                  blk_rq_sectors(rq) < 32;
4560                 bool budget_timeout = bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq);
4561
4562                 /*
4563                  * There is just this request queued: if the request
4564                  * is small and the queue is not to be expired, then
4565                  * just exit.
4566                  *
4567                  * In this way, if the device is being idled to wait
4568                  * for a new request from the in-service queue, we
4569                  * avoid unplugging the device and committing the
4570                  * device to serve just a small request. On the
4571                  * contrary, we wait for the block layer to decide
4572                  * when to unplug the device: hopefully, new requests
4573                  * will be merged to this one quickly, then the device
4574                  * will be unplugged and larger requests will be
4575                  * dispatched.
4576                  */
4577                 if (small_req && !budget_timeout)
4578                         return;
4579
4580                 /*
4581                  * A large enough request arrived, or the queue is to
4582                  * be expired: in both cases disk idling is to be
4583                  * stopped, so clear wait_request flag and reset
4584                  * timer.
4585                  */
4586                 bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
4587                 hrtimer_try_to_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
4588
4589                 /*
4590                  * The queue is not empty, because a new request just
4591                  * arrived. Hence we can safely expire the queue, in
4592                  * case of budget timeout, without risking that the
4593                  * timestamps of the queue are not updated correctly.
4594                  * See [1] for more details.
4595                  */
4596                 if (budget_timeout)
4597                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
4598                                         BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
4599         }
4600 }
4601
4602 /* returns true if it causes the idle timer to be disabled */
4603 static bool __bfq_insert_request(struct bfq_data *bfqd, struct request *rq)
4604 {
4605         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq),
4606                 *new_bfqq = bfq_setup_cooperator(bfqd, bfqq, rq, true);
4607         bool waiting, idle_timer_disabled = false;
4608
4609         if (new_bfqq) {
4610                 if (bic_to_bfqq(RQ_BIC(rq), 1) != bfqq)
4611                         new_bfqq = bic_to_bfqq(RQ_BIC(rq), 1);
4612                 /*
4613                  * Release the request's reference to the old bfqq
4614                  * and make sure one is taken to the shared queue.
4615                  */
4616                 new_bfqq->allocated++;
4617                 bfqq->allocated--;
4618                 new_bfqq->ref++;
4619                 /*
4620                  * If the bic associated with the process
4621                  * issuing this request still points to bfqq
4622                  * (and thus has not been already redirected
4623                  * to new_bfqq or even some other bfq_queue),
4624                  * then complete the merge and redirect it to
4625                  * new_bfqq.
4626                  */
4627                 if (bic_to_bfqq(RQ_BIC(rq), 1) == bfqq)
4628                         bfq_merge_bfqqs(bfqd, RQ_BIC(rq),
4629                                         bfqq, new_bfqq);
4630
4631                 bfq_clear_bfqq_just_created(bfqq);
4632                 /*
4633                  * rq is about to be enqueued into new_bfqq,
4634                  * release rq reference on bfqq
4635                  */
4636                 bfq_put_queue(bfqq);
4637                 rq->elv.priv[1] = new_bfqq;
4638                 bfqq = new_bfqq;
4639         }
4640
4641         waiting = bfqq && bfq_bfqq_wait_request(bfqq);
4642         bfq_add_request(rq);
4643         idle_timer_disabled = waiting && !bfq_bfqq_wait_request(bfqq);
4644
4645         rq->fifo_time = ktime_get_ns() + bfqd->bfq_fifo_expire[rq_is_sync(rq)];
4646         list_add_tail(&rq->queuelist, &bfqq->fifo);
4647
4648         bfq_rq_enqueued(bfqd, bfqq, rq);
4649
4650         return idle_timer_disabled;
4651 }
4652
4653 #if defined(CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED) && defined(CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP)
4654 static void bfq_update_insert_stats(struct request_queue *q,
4655                                     struct bfq_queue *bfqq,
4656                                     bool idle_timer_disabled,
4657                                     unsigned int cmd_flags)
4658 {
4659         if (!bfqq)
4660                 return;
4661
4662         /*
4663          * bfqq still exists, because it can disappear only after
4664          * either it is merged with another queue, or the process it
4665          * is associated with exits. But both actions must be taken by
4666          * the same process currently executing this flow of
4667          * instructions.
4668          *
4669          * In addition, the following queue lock guarantees that
4670          * bfqq_group(bfqq) exists as well.
4671          */
4672         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
4673         bfqg_stats_update_io_add(bfqq_group(bfqq), bfqq, cmd_flags);
4674         if (idle_timer_disabled)
4675                 bfqg_stats_update_idle_time(bfqq_group(bfqq));
4676         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
4677 }
4678 #else
4679 static inline void bfq_update_insert_stats(struct request_queue *q,
4680                                            struct bfq_queue *bfqq,
4681                                            bool idle_timer_disabled,
4682                                            unsigned int cmd_flags) {}
4683 #endif
4684
4685 static void bfq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
4686                                bool at_head)
4687 {
4688         struct request_queue *q = hctx->queue;
4689         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
4690         struct bfq_queue *bfqq;
4691         bool idle_timer_disabled = false;
4692         unsigned int cmd_flags;
4693
4694         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
4695         if (blk_mq_sched_try_insert_merge(q, rq)) {
4696                 spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
4697                 return;
4698         }
4699
4700         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
4701
4702         blk_mq_sched_request_inserted(rq);
4703
4704         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
4705         bfqq = bfq_init_rq(rq);
4706         if (at_head || blk_rq_is_passthrough(rq)) {
4707                 if (at_head)
4708                         list_add(&rq->queuelist, &bfqd->dispatch);
4709                 else
4710                         list_add_tail(&rq->queuelist, &bfqd->dispatch);
4711         } else { /* bfqq is assumed to be non null here */
4712                 idle_timer_disabled = __bfq_insert_request(bfqd, rq);
4713                 /*
4714                  * Update bfqq, because, if a queue merge has occurred
4715                  * in __bfq_insert_request, then rq has been
4716                  * redirected into a new queue.
4717                  */
4718                 bfqq = RQ_BFQQ(rq);
4719
4720                 if (rq_mergeable(rq)) {
4721                         elv_rqhash_add(q, rq);
4722                         if (!q->last_merge)
4723                                 q->last_merge = rq;
4724                 }
4725         }
4726
4727         /*
4728          * Cache cmd_flags before releasing scheduler lock, because rq
4729          * may disappear afterwards (for example, because of a request
4730          * merge).
4731          */
4732         cmd_flags = rq->cmd_flags;
4733
4734         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
4735
4736         bfq_update_insert_stats(q, bfqq, idle_timer_disabled,
4737                                 cmd_flags);
4738 }
4739
4740 static void bfq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
4741                                 struct list_head *list, bool at_head)
4742 {
4743         while (!list_empty(list)) {
4744                 struct request *rq;
4745
4746                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
4747                 list_del_init(&rq->queuelist);
4748                 bfq_insert_request(hctx, rq, at_head);
4749         }
4750 }
4751
4752 static void bfq_update_hw_tag(struct bfq_data *bfqd)
4753 {
4754         bfqd->max_rq_in_driver = max_t(int, bfqd->max_rq_in_driver,
4755                                        bfqd->rq_in_driver);
4756
4757         if (bfqd->hw_tag == 1)
4758                 return;
4759
4760         /*
4761          * This sample is valid if the number of outstanding requests
4762          * is large enough to allow a queueing behavior.  Note that the
4763          * sum is not exact, as it's not taking into account deactivated
4764          * requests.
4765          */
4766         if (bfqd->rq_in_driver + bfqd->queued < BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD)
4767                 return;
4768
4769         if (bfqd->hw_tag_samples++ < BFQ_HW_QUEUE_SAMPLES)
4770                 return;
4771
4772         bfqd->hw_tag = bfqd->max_rq_in_driver > BFQ_HW_QUEUE_THRESHOLD;
4773         bfqd->max_rq_in_driver = 0;
4774         bfqd->hw_tag_samples = 0;
4775 }
4776
4777 static void bfq_completed_request(struct bfq_queue *bfqq, struct bfq_data *bfqd)
4778 {
4779         u64 now_ns;
4780         u32 delta_us;
4781
4782         bfq_update_hw_tag(bfqd);
4783
4784         bfqd->rq_in_driver--;
4785         bfqq->dispatched--;
4786
4787         if (!bfqq->dispatched && !bfq_bfqq_busy(bfqq)) {
4788                 /*
4789                  * Set budget_timeout (which we overload to store the
4790                  * time at which the queue remains with no backlog and
4791                  * no outstanding request; used by the weight-raising
4792                  * mechanism).
4793                  */
4794                 bfqq->budget_timeout = jiffies;
4795
4796                 bfq_weights_tree_remove(bfqd, bfqq);
4797         }
4798
4799         now_ns = ktime_get_ns();
4800
4801         bfqq->ttime.last_end_request = now_ns;
4802
4803         /*
4804          * Using us instead of ns, to get a reasonable precision in
4805          * computing rate in next check.
4806          */
4807         delta_us = div_u64(now_ns - bfqd->last_completion, NSEC_PER_USEC);
4808
4809         /*
4810          * If the request took rather long to complete, and, according
4811          * to the maximum request size recorded, this completion latency
4812          * implies that the request was certainly served at a very low
4813          * rate (less than 1M sectors/sec), then the whole observation
4814          * interval that lasts up to this time instant cannot be a
4815          * valid time interval for computing a new peak rate.  Invoke
4816          * bfq_update_rate_reset to have the following three steps
4817          * taken:
4818          * - close the observation interval at the last (previous)
4819          *   request dispatch or completion
4820          * - compute rate, if possible, for that observation interval
4821          * - reset to zero samples, which will trigger a proper
4822          *   re-initialization of the observation interval on next
4823          *   dispatch
4824          */
4825         if (delta_us > BFQ_MIN_TT/NSEC_PER_USEC &&
4826            (bfqd->last_rq_max_size<<BFQ_RATE_SHIFT)/delta_us <
4827                         1UL<<(BFQ_RATE_SHIFT - 10))
4828                 bfq_update_rate_reset(bfqd, NULL);
4829         bfqd->last_completion = now_ns;
4830
4831         /*
4832          * If we are waiting to discover whether the request pattern
4833          * of the task associated with the queue is actually
4834          * isochronous, and both requisites for this condition to hold
4835          * are now satisfied, then compute soft_rt_next_start (see the
4836          * comments on the function bfq_bfqq_softrt_next_start()). We
4837          * schedule this delayed check when bfqq expires, if it still
4838          * has in-flight requests.
4839          */
4840         if (bfq_bfqq_softrt_update(bfqq) && bfqq->dispatched == 0 &&
4841             RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list))
4842                 bfqq->soft_rt_next_start =
4843                         bfq_bfqq_softrt_next_start(bfqd, bfqq);
4844
4845         /*
4846          * If this is the in-service queue, check if it needs to be expired,
4847          * or if we want to idle in case it has no pending requests.
4848          */
4849         if (bfqd->in_service_queue == bfqq) {
4850                 if (bfq_bfqq_must_idle(bfqq)) {
4851                         if (bfqq->dispatched == 0)
4852                                 bfq_arm_slice_timer(bfqd);
4853                         /*
4854                          * If we get here, we do not expire bfqq, even
4855                          * if bfqq was in budget timeout or had no
4856                          * more requests (as controlled in the next
4857                          * conditional instructions). The reason for
4858                          * not expiring bfqq is as follows.
4859                          *
4860                          * Here bfqq->dispatched > 0 holds, but
4861                          * bfq_bfqq_must_idle() returned true. This
4862                          * implies that, even if no request arrives
4863                          * for bfqq before bfqq->dispatched reaches 0,
4864                          * bfqq will, however, not be expired on the
4865                          * completion event that causes bfqq->dispatch
4866                          * to reach zero. In contrast, on this event,
4867                          * bfqq will start enjoying device idling
4868                          * (I/O-dispatch plugging).
4869                          *
4870                          * But, if we expired bfqq here, bfqq would
4871                          * not have the chance to enjoy device idling
4872                          * when bfqq->dispatched finally reaches
4873                          * zero. This would expose bfqq to violation
4874                          * of its reserved service guarantees.
4875                          */
4876                         return;
4877                 } else if (bfq_may_expire_for_budg_timeout(bfqq))
4878                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
4879                                         BFQQE_BUDGET_TIMEOUT);
4880                 else if (RB_EMPTY_ROOT(&bfqq->sort_list) &&
4881                          (bfqq->dispatched == 0 ||
4882                           !bfq_better_to_idle(bfqq)))
4883                         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, false,
4884                                         BFQQE_NO_MORE_REQUESTS);
4885         }
4886
4887         if (!bfqd->rq_in_driver)
4888                 bfq_schedule_dispatch(bfqd);
4889 }
4890
4891 static void bfq_finish_requeue_request_body(struct bfq_queue *bfqq)
4892 {
4893         bfqq->allocated--;
4894
4895         bfq_put_queue(bfqq);
4896 }
4897
4898 /*
4899  * Handle either a requeue or a finish for rq. The things to do are
4900  * the same in both cases: all references to rq are to be dropped. In
4901  * particular, rq is considered completed from the point of view of
4902  * the scheduler.
4903  */
4904 static void bfq_finish_requeue_request(struct request *rq)
4905 {
4906         struct bfq_queue *bfqq = RQ_BFQQ(rq);
4907         struct bfq_data *bfqd;
4908
4909         /*
4910          * Requeue and finish hooks are invoked in blk-mq without
4911          * checking whether the involved request is actually still
4912          * referenced in the scheduler. To handle this fact, the
4913          * following two checks make this function exit in case of
4914          * spurious invocations, for which there is nothing to do.
4915          *
4916          * First, check whether rq has nothing to do with an elevator.
4917          */
4918         if (unlikely(!(rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV)))
4919                 return;
4920
4921         /*
4922          * rq either is not associated with any icq, or is an already
4923          * requeued request that has not (yet) been re-inserted into
4924          * a bfq_queue.
4925          */
4926         if (!rq->elv.icq || !bfqq)
4927                 return;
4928
4929         bfqd = bfqq->bfqd;
4930
4931         if (rq->rq_flags & RQF_STARTED)
4932                 bfqg_stats_update_completion(bfqq_group(bfqq),
4933                                              rq->start_time_ns,
4934                                              rq->io_start_time_ns,
4935                                              rq->cmd_flags);
4936
4937         if (likely(rq->rq_flags & RQF_STARTED)) {
4938                 unsigned long flags;
4939
4940                 spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
4941
4942                 bfq_completed_request(bfqq, bfqd);
4943                 bfq_finish_requeue_request_body(bfqq);
4944
4945                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
4946         } else {
4947                 /*
4948                  * Request rq may be still/already in the scheduler,
4949                  * in which case we need to remove it (this should
4950                  * never happen in case of requeue). And we cannot
4951                  * defer such a check and removal, to avoid
4952                  * inconsistencies in the time interval from the end
4953                  * of this function to the start of the deferred work.
4954                  * This situation seems to occur only in process
4955                  * context, as a consequence of a merge. In the
4956                  * current version of the code, this implies that the
4957                  * lock is held.
4958                  */
4959
4960                 if (!RB_EMPTY_NODE(&rq->rb_node)) {
4961                         bfq_remove_request(rq->q, rq);
4962                         bfqg_stats_update_io_remove(bfqq_group(bfqq),
4963                                                     rq->cmd_flags);
4964                 }
4965                 bfq_finish_requeue_request_body(bfqq);
4966         }
4967
4968         /*
4969          * Reset private fields. In case of a requeue, this allows
4970          * this function to correctly do nothing if it is spuriously
4971          * invoked again on this same request (see the check at the
4972          * beginning of the function). Probably, a better general
4973          * design would be to prevent blk-mq from invoking the requeue
4974          * or finish hooks of an elevator, for a request that is not
4975          * referred by that elevator.
4976          *
4977          * Resetting the following fields would break the
4978          * request-insertion logic if rq is re-inserted into a bfq
4979          * internal queue, without a re-preparation. Here we assume
4980          * that re-insertions of requeued requests, without
4981          * re-preparation, can happen only for pass_through or at_head
4982          * requests (which are not re-inserted into bfq internal
4983          * queues).
4984          */
4985         rq->elv.priv[0] = NULL;
4986         rq->elv.priv[1] = NULL;
4987 }
4988
4989 /*
4990  * Returns NULL if a new bfqq should be allocated, or the old bfqq if this
4991  * was the last process referring to that bfqq.
4992  */
4993 static struct bfq_queue *
4994 bfq_split_bfqq(struct bfq_io_cq *bic, struct bfq_queue *bfqq)
4995 {
4996         bfq_log_bfqq(bfqq->bfqd, bfqq, "splitting queue");
4997
4998         if (bfqq_process_refs(bfqq) == 1) {
4999                 bfqq->pid = current->pid;
5000                 bfq_clear_bfqq_coop(bfqq);
5001                 bfq_clear_bfqq_split_coop(bfqq);
5002                 return bfqq;
5003         }
5004
5005         bic_set_bfqq(bic, NULL, 1);
5006
5007         bfq_put_cooperator(bfqq);
5008
5009         bfq_put_queue(bfqq);
5010         return NULL;
5011 }
5012
5013 static struct bfq_queue *bfq_get_bfqq_handle_split(struct bfq_data *bfqd,
5014                                                    struct bfq_io_cq *bic,
5015                                                    struct bio *bio,
5016                                                    bool split, bool is_sync,
5017                                                    bool *new_queue)
5018 {
5019         struct bfq_queue *bfqq = bic_to_bfqq(bic, is_sync);
5020
5021         if (likely(bfqq && bfqq != &bfqd->oom_bfqq))
5022                 return bfqq;
5023
5024         if (new_queue)
5025                 *new_queue = true;
5026
5027         if (bfqq)
5028                 bfq_put_queue(bfqq);
5029         bfqq = bfq_get_queue(bfqd, bio, is_sync, bic);
5030
5031         bic_set_bfqq(bic, bfqq, is_sync);
5032         if (split && is_sync) {
5033                 if ((bic->was_in_burst_list && bfqd->large_burst) ||
5034                     bic->saved_in_large_burst)
5035                         bfq_mark_bfqq_in_large_burst(bfqq);
5036                 else {
5037                         bfq_clear_bfqq_in_large_burst(bfqq);
5038                         if (bic->was_in_burst_list)
5039                                 /*
5040                                  * If bfqq was in the current
5041                                  * burst list before being
5042                                  * merged, then we have to add
5043                                  * it back. And we do not need
5044                                  * to increase burst_size, as
5045                                  * we did not decrement
5046                                  * burst_size when we removed
5047                                  * bfqq from the burst list as
5048                                  * a consequence of a merge
5049                                  * (see comments in
5050                                  * bfq_put_queue). In this
5051                                  * respect, it would be rather
5052                                  * costly to know whether the
5053                                  * current burst list is still
5054                                  * the same burst list from
5055                                  * which bfqq was removed on
5056                                  * the merge. To avoid this
5057                                  * cost, if bfqq was in a
5058                                  * burst list, then we add
5059                                  * bfqq to the current burst
5060                                  * list without any further
5061                                  * check. This can cause
5062                                  * inappropriate insertions,
5063                                  * but rarely enough to not
5064                                  * harm the detection of large
5065                                  * bursts significantly.
5066                                  */
5067                                 hlist_add_head(&bfqq->burst_list_node,
5068                                                &bfqd->burst_list);
5069                 }
5070                 bfqq->split_time = jiffies;
5071         }
5072
5073         return bfqq;
5074 }
5075
5076 /*
5077  * Only reset private fields. The actual request preparation will be
5078  * performed by bfq_init_rq, when rq is either inserted or merged. See
5079  * comments on bfq_init_rq for the reason behind this delayed
5080  * preparation.
5081  */
5082 static void bfq_prepare_request(struct request *rq, struct bio *bio)
5083 {
5084         /*
5085          * Regardless of whether we have an icq attached, we have to
5086          * clear the scheduler pointers, as they might point to
5087          * previously allocated bic/bfqq structs.
5088          */
5089         rq->elv.priv[0] = rq->elv.priv[1] = NULL;
5090 }
5091
5092 /*
5093  * If needed, init rq, allocate bfq data structures associated with
5094  * rq, and increment reference counters in the destination bfq_queue
5095  * for rq. Return the destination bfq_queue for rq, or NULL is rq is
5096  * not associated with any bfq_queue.
5097  *
5098  * This function is invoked by the functions that perform rq insertion
5099  * or merging. One may have expected the above preparation operations
5100  * to be performed in bfq_prepare_request, and not delayed to when rq
5101  * is inserted or merged. The rationale behind this delayed
5102  * preparation is that, after the prepare_request hook is invoked for
5103  * rq, rq may still be transformed into a request with no icq, i.e., a
5104  * request not associated with any queue. No bfq hook is invoked to
5105  * signal this tranformation. As a consequence, should these
5106  * preparation operations be performed when the prepare_request hook
5107  * is invoked, and should rq be transformed one moment later, bfq
5108  * would end up in an inconsistent state, because it would have
5109  * incremented some queue counters for an rq destined to
5110  * transformation, without any chance to correctly lower these
5111  * counters back. In contrast, no transformation can still happen for
5112  * rq after rq has been inserted or merged. So, it is safe to execute
5113  * these preparation operations when rq is finally inserted or merged.
5114  */
5115 static struct bfq_queue *bfq_init_rq(struct request *rq)
5116 {
5117         struct request_queue *q = rq->q;
5118         struct bio *bio = rq->bio;
5119         struct bfq_data *bfqd = q->elevator->elevator_data;
5120         struct bfq_io_cq *bic;
5121         const int is_sync = rq_is_sync(rq);
5122         struct bfq_queue *bfqq;
5123         bool new_queue = false;
5124         bool bfqq_already_existing = false, split = false;
5125
5126         if (unlikely(!rq->elv.icq))
5127                 return NULL;
5128
5129         /*
5130          * Assuming that elv.priv[1] is set only if everything is set
5131          * for this rq. This holds true, because this function is
5132          * invoked only for insertion or merging, and, after such
5133          * events, a request cannot be manipulated any longer before
5134          * being removed from bfq.
5135          */
5136         if (rq->elv.priv[1])
5137                 return rq->elv.priv[1];
5138
5139         bic = icq_to_bic(rq->elv.icq);
5140
5141         bfq_check_ioprio_change(bic, bio);
5142
5143         bfq_bic_update_cgroup(bic, bio);
5144
5145         bfqq = bfq_get_bfqq_handle_split(bfqd, bic, bio, false, is_sync,
5146                                          &new_queue);
5147
5148         if (likely(!new_queue)) {
5149                 /* If the queue was seeky for too long, break it apart. */
5150                 if (bfq_bfqq_coop(bfqq) && bfq_bfqq_split_coop(bfqq)) {
5151                         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "breaking apart bfqq");
5152
5153                         /* Update bic before losing reference to bfqq */
5154                         if (bfq_bfqq_in_large_burst(bfqq))
5155                                 bic->saved_in_large_burst = true;
5156
5157                         bfqq = bfq_split_bfqq(bic, bfqq);
5158                         split = true;
5159
5160                         if (!bfqq)
5161                                 bfqq = bfq_get_bfqq_handle_split(bfqd, bic, bio,
5162                                                                  true, is_sync,
5163                                                                  NULL);
5164                         else
5165                                 bfqq_already_existing = true;
5166                 }
5167         }
5168
5169         bfqq->allocated++;
5170         bfqq->ref++;
5171         bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "get_request %p: bfqq %p, %d",
5172                      rq, bfqq, bfqq->ref);
5173
5174         rq->elv.priv[0] = bic;
5175         rq->elv.priv[1] = bfqq;
5176
5177         /*
5178          * If a bfq_queue has only one process reference, it is owned
5179          * by only this bic: we can then set bfqq->bic = bic. in
5180          * addition, if the queue has also just been split, we have to
5181          * resume its state.
5182          */
5183         if (likely(bfqq != &bfqd->oom_bfqq) && bfqq_process_refs(bfqq) == 1) {
5184                 bfqq->bic = bic;
5185                 if (split) {
5186                         /*
5187                          * The queue has just been split from a shared
5188                          * queue: restore the idle window and the
5189                          * possible weight raising period.
5190                          */
5191                         bfq_bfqq_resume_state(bfqq, bfqd, bic,
5192                                               bfqq_already_existing);
5193                 }
5194         }
5195
5196         if (unlikely(bfq_bfqq_just_created(bfqq)))
5197                 bfq_handle_burst(bfqd, bfqq);
5198
5199         return bfqq;
5200 }
5201
5202 static void bfq_idle_slice_timer_body(struct bfq_queue *bfqq)
5203 {
5204         struct bfq_data *bfqd = bfqq->bfqd;
5205         enum bfqq_expiration reason;
5206         unsigned long flags;
5207
5208         spin_lock_irqsave(&bfqd->lock, flags);
5209         bfq_clear_bfqq_wait_request(bfqq);
5210
5211         if (bfqq != bfqd->in_service_queue) {
5212                 spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
5213                 return;
5214         }
5215
5216         if (bfq_bfqq_budget_timeout(bfqq))
5217                 /*
5218                  * Also here the queue can be safely expired
5219                  * for budget timeout without wasting
5220                  * guarantees
5221                  */
5222                 reason = BFQQE_BUDGET_TIMEOUT;
5223         else if (bfqq->queued[0] == 0 && bfqq->queued[1] == 0)
5224                 /*
5225                  * The queue may not be empty upon timer expiration,
5226                  * because we may not disable the timer when the
5227                  * first request of the in-service queue arrives
5228                  * during disk idling.
5229                  */
5230                 reason = BFQQE_TOO_IDLE;
5231         else
5232                 goto schedule_dispatch;
5233
5234         bfq_bfqq_expire(bfqd, bfqq, true, reason);
5235
5236 schedule_dispatch:
5237         spin_unlock_irqrestore(&bfqd->lock, flags);
5238         bfq_schedule_dispatch(bfqd);
5239 }
5240
5241 /*
5242  * Handler of the expiration of the timer running if the in-service queue
5243  * is idling inside its time slice.
5244  */
5245 static enum hrtimer_restart bfq_idle_slice_timer(struct hrtimer *timer)
5246 {
5247         struct bfq_data *bfqd = container_of(timer, struct bfq_data,
5248                                              idle_slice_timer);
5249         struct bfq_queue *bfqq = bfqd->in_service_queue;
5250
5251         /*
5252          * Theoretical race here: the in-service queue can be NULL or
5253          * different from the queue that was idling if a new request
5254          * arrives for the current queue and there is a full dispatch
5255          * cycle that changes the in-service queue.  This can hardly
5256          * happen, but in the worst case we just expire a queue too
5257          * early.
5258          */
5259         if (bfqq)
5260                 bfq_idle_slice_timer_body(bfqq);
5261
5262         return HRTIMER_NORESTART;
5263 }
5264
5265 static void __bfq_put_async_bfqq(struct bfq_data *bfqd,
5266                                  struct bfq_queue **bfqq_ptr)
5267 {
5268         struct bfq_queue *bfqq = *bfqq_ptr;
5269
5270         bfq_log(bfqd, "put_async_bfqq: %p", bfqq);
5271         if (bfqq) {
5272                 bfq_bfqq_move(bfqd, bfqq, bfqd->root_group);
5273
5274                 bfq_log_bfqq(bfqd, bfqq, "put_async_bfqq: putting %p, %d",
5275                              bfqq, bfqq->ref);
5276                 bfq_put_queue(bfqq);
5277                 *bfqq_ptr = NULL;
5278         }
5279 }
5280
5281 /*
5282  * Release all the bfqg references to its async queues.  If we are
5283  * deallocating the group these queues may still contain requests, so
5284  * we reparent them to the root cgroup (i.e., the only one that will
5285  * exist for sure until all the requests on a device are gone).
5286  */
5287 void bfq_put_async_queues(struct bfq_data *bfqd, struct bfq_group *bfqg)
5288 {
5289         int i, j;
5290
5291         for (i = 0; i < 2; i++)
5292                 for (j = 0; j < IOPRIO_BE_NR; j++)
5293                         __bfq_put_async_bfqq(bfqd, &bfqg->async_bfqq[i][j]);
5294
5295         __bfq_put_async_bfqq(bfqd, &bfqg->async_idle_bfqq);
5296 }
5297
5298 /*
5299  * See the comments on bfq_limit_depth for the purpose of
5300  * the depths set in the function. Return minimum shallow depth we'll use.
5301  */
5302 static unsigned int bfq_update_depths(struct bfq_data *bfqd,
5303                                       struct sbitmap_queue *bt)
5304 {
5305         unsigned int i, j, min_shallow = UINT_MAX;
5306
5307         /*
5308          * In-word depths if no bfq_queue is being weight-raised:
5309          * leaving 25% of tags only for sync reads.
5310          *
5311          * In next formulas, right-shift the value
5312          * (1U<<bt->sb.shift), instead of computing directly
5313          * (1U<<(bt->sb.shift - something)), to be robust against
5314          * any possible value of bt->sb.shift, without having to
5315          * limit 'something'.
5316          */
5317         /* no more than 50% of tags for async I/O */
5318         bfqd->word_depths[0][0] = max((1U << bt->sb.shift) >> 1, 1U);
5319         /*
5320          * no more than 75% of tags for sync writes (25% extra tags
5321          * w.r.t. async I/O, to prevent async I/O from starving sync
5322          * writes)
5323          */
5324         bfqd->word_depths[0][1] = max(((1U << bt->sb.shift) * 3) >> 2, 1U);
5325
5326         /*
5327          * In-word depths in case some bfq_queue is being weight-
5328          * raised: leaving ~63% of tags for sync reads. This is the
5329          * highest percentage for which, in our tests, application
5330          * start-up times didn't suffer from any regression due to tag
5331          * shortage.
5332          */
5333         /* no more than ~18% of tags for async I/O */
5334         bfqd->word_depths[1][0] = max(((1U << bt->sb.shift) * 3) >> 4, 1U);
5335         /* no more than ~37% of tags for sync writes (~20% extra tags) */
5336         bfqd->word_depths[1][1] = max(((1U << bt->sb.shift) * 6) >> 4, 1U);
5337
5338         for (i = 0; i < 2; i++)
5339                 for (j = 0; j < 2; j++)
5340                         min_shallow = min(min_shallow, bfqd->word_depths[i][j]);
5341
5342         return min_shallow;
5343 }
5344
5345 static int bfq_init_hctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int index)
5346 {
5347         struct bfq_data *bfqd = hctx->queue->elevator->elevator_data;
5348         struct blk_mq_tags *tags = hctx->sched_tags;
5349         unsigned int min_shallow;
5350
5351         min_shallow = bfq_update_depths(bfqd, &tags->bitmap_tags);
5352         sbitmap_queue_min_shallow_depth(&tags->bitmap_tags, min_shallow);
5353         return 0;
5354 }
5355
5356 static void bfq_exit_queue(struct elevator_queue *e)
5357 {
5358         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
5359         struct bfq_queue *bfqq, *n;
5360
5361         hrtimer_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
5362
5363         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
5364         list_for_each_entry_safe(bfqq, n, &bfqd->idle_list, bfqq_list)
5365                 bfq_deactivate_bfqq(bfqd, bfqq, false, false);
5366         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5367
5368         hrtimer_cancel(&bfqd->idle_slice_timer);
5369
5370 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5371         /* release oom-queue reference to root group */
5372         bfqg_and_blkg_put(bfqd->root_group);
5373
5374         blkcg_deactivate_policy(bfqd->queue, &blkcg_policy_bfq);
5375 #else
5376         spin_lock_irq(&bfqd->lock);
5377         bfq_put_async_queues(bfqd, bfqd->root_group);
5378         kfree(bfqd->root_group);
5379         spin_unlock_irq(&bfqd->lock);
5380 #endif
5381
5382         kfree(bfqd);
5383 }
5384
5385 static void bfq_init_root_group(struct bfq_group *root_group,
5386                                 struct bfq_data *bfqd)
5387 {
5388         int i;
5389
5390 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5391         root_group->entity.parent = NULL;
5392         root_group->my_entity = NULL;
5393         root_group->bfqd = bfqd;
5394 #endif
5395         root_group->rq_pos_tree = RB_ROOT;
5396         for (i = 0; i < BFQ_IOPRIO_CLASSES; i++)
5397                 root_group->sched_data.service_tree[i] = BFQ_SERVICE_TREE_INIT;
5398         root_group->sched_data.bfq_class_idle_last_service = jiffies;
5399 }
5400
5401 static int bfq_init_queue(struct request_queue *q, struct elevator_type *e)
5402 {
5403         struct bfq_data *bfqd;
5404         struct elevator_queue *eq;
5405
5406         eq = elevator_alloc(q, e);
5407         if (!eq)
5408                 return -ENOMEM;
5409
5410         bfqd = kzalloc_node(sizeof(*bfqd), GFP_KERNEL, q->node);
5411         if (!bfqd) {
5412                 kobject_put(&eq->kobj);
5413                 return -ENOMEM;
5414         }
5415         eq->elevator_data = bfqd;
5416
5417         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
5418         q->elevator = eq;
5419         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
5420
5421         /*
5422          * Our fallback bfqq if bfq_find_alloc_queue() runs into OOM issues.
5423          * Grab a permanent reference to it, so that the normal code flow
5424          * will not attempt to free it.
5425          */
5426         bfq_init_bfqq(bfqd, &bfqd->oom_bfqq, NULL, 1, 0);
5427         bfqd->oom_bfqq.ref++;
5428         bfqd->oom_bfqq.new_ioprio = BFQ_DEFAULT_QUEUE_IOPRIO;
5429         bfqd->oom_bfqq.new_ioprio_class = IOPRIO_CLASS_BE;
5430         bfqd->oom_bfqq.entity.new_weight =
5431                 bfq_ioprio_to_weight(bfqd->oom_bfqq.new_ioprio);
5432
5433         /* oom_bfqq does not participate to bursts */
5434         bfq_clear_bfqq_just_created(&bfqd->oom_bfqq);
5435
5436         /*
5437          * Trigger weight initialization, according to ioprio, at the
5438          * oom_bfqq's first activation. The oom_bfqq's ioprio and ioprio
5439          * class won't be changed any more.
5440          */
5441         bfqd->oom_bfqq.entity.prio_changed = 1;
5442
5443         bfqd->queue = q;
5444
5445         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->dispatch);
5446
5447         hrtimer_init(&bfqd->idle_slice_timer, CLOCK_MONOTONIC,
5448                      HRTIMER_MODE_REL);
5449         bfqd->idle_slice_timer.function = bfq_idle_slice_timer;
5450
5451         bfqd->queue_weights_tree = RB_ROOT;
5452         bfqd->num_groups_with_pending_reqs = 0;
5453
5454         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->active_list);
5455         INIT_LIST_HEAD(&bfqd->idle_list);
5456         INIT_HLIST_HEAD(&bfqd->burst_list);
5457
5458         bfqd->hw_tag = -1;
5459
5460         bfqd->bfq_max_budget = bfq_default_max_budget;
5461
5462         bfqd->bfq_fifo_expire[0] = bfq_fifo_expire[0];
5463         bfqd->bfq_fifo_expire[1] = bfq_fifo_expire[1];
5464         bfqd->bfq_back_max = bfq_back_max;
5465         bfqd->bfq_back_penalty = bfq_back_penalty;
5466         bfqd->bfq_slice_idle = bfq_slice_idle;
5467         bfqd->bfq_timeout = bfq_timeout;
5468
5469         bfqd->bfq_requests_within_timer = 120;
5470
5471         bfqd->bfq_large_burst_thresh = 8;
5472         bfqd->bfq_burst_interval = msecs_to_jiffies(180);
5473
5474         bfqd->low_latency = true;
5475
5476         /*
5477          * Trade-off between responsiveness and fairness.
5478          */
5479         bfqd->bfq_wr_coeff = 30;
5480         bfqd->bfq_wr_rt_max_time = msecs_to_jiffies(300);
5481         bfqd->bfq_wr_max_time = 0;
5482         bfqd->bfq_wr_min_idle_time = msecs_to_jiffies(2000);
5483         bfqd->bfq_wr_min_inter_arr_async = msecs_to_jiffies(500);
5484         bfqd->bfq_wr_max_softrt_rate = 7000; /*
5485                                               * Approximate rate required
5486                                               * to playback or record a
5487                                               * high-definition compressed
5488                                               * video.
5489                                               */
5490         bfqd->wr_busy_queues = 0;
5491
5492         /*
5493          * Begin by assuming, optimistically, that the device peak
5494          * rate is equal to 2/3 of the highest reference rate.
5495          */
5496         bfqd->rate_dur_prod = ref_rate[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)] *
5497                 ref_wr_duration[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)];
5498         bfqd->peak_rate = ref_rate[blk_queue_nonrot(bfqd->queue)] * 2 / 3;
5499
5500         spin_lock_init(&bfqd->lock);
5501
5502         /*
5503          * The invocation of the next bfq_create_group_hierarchy
5504          * function is the head of a chain of function calls
5505          * (bfq_create_group_hierarchy->blkcg_activate_policy->
5506          * blk_mq_freeze_queue) that may lead to the invocation of the
5507          * has_work hook function. For this reason,
5508          * bfq_create_group_hierarchy is invoked only after all
5509          * scheduler data has been initialized, apart from the fields
5510          * that can be initialized only after invoking
5511          * bfq_create_group_hierarchy. This, in particular, enables
5512          * has_work to correctly return false. Of course, to avoid
5513          * other inconsistencies, the blk-mq stack must then refrain
5514          * from invoking further scheduler hooks before this init
5515          * function is finished.
5516          */
5517         bfqd->root_group = bfq_create_group_hierarchy(bfqd, q->node);
5518         if (!bfqd->root_group)
5519                 goto out_free;
5520         bfq_init_root_group(bfqd->root_group, bfqd);
5521         bfq_init_entity(&bfqd->oom_bfqq.entity, bfqd->root_group);
5522
5523         wbt_disable_default(q);
5524         return 0;
5525
5526 out_free:
5527         kfree(bfqd);
5528         kobject_put(&eq->kobj);
5529         return -ENOMEM;
5530 }
5531
5532 static void bfq_slab_kill(void)
5533 {
5534         kmem_cache_destroy(bfq_pool);
5535 }
5536
5537 static int __init bfq_slab_setup(void)
5538 {
5539         bfq_pool = KMEM_CACHE(bfq_queue, 0);
5540         if (!bfq_pool)
5541                 return -ENOMEM;
5542         return 0;
5543 }
5544
5545 static ssize_t bfq_var_show(unsigned int var, char *page)
5546 {
5547         return sprintf(page, "%u\n", var);
5548 }
5549
5550 static int bfq_var_store(unsigned long *var, const char *page)
5551 {
5552         unsigned long new_val;
5553         int ret = kstrtoul(page, 10, &new_val);
5554
5555         if (ret)
5556                 return ret;
5557         *var = new_val;
5558         return 0;
5559 }
5560
5561 #define SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR, __CONV)                            \
5562 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, char *page)             \
5563 {                                                                       \
5564         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
5565         u64 __data = __VAR;                                             \
5566         if (__CONV == 1)                                                \
5567                 __data = jiffies_to_msecs(__data);                      \
5568         else if (__CONV == 2)                                           \
5569                 __data = div_u64(__data, NSEC_PER_MSEC);                \
5570         return bfq_var_show(__data, (page));                            \
5571 }
5572 SHOW_FUNCTION(bfq_fifo_expire_sync_show, bfqd->bfq_fifo_expire[1], 2);
5573 SHOW_FUNCTION(bfq_fifo_expire_async_show, bfqd->bfq_fifo_expire[0], 2);
5574 SHOW_FUNCTION(bfq_back_seek_max_show, bfqd->bfq_back_max, 0);
5575 SHOW_FUNCTION(bfq_back_seek_penalty_show, bfqd->bfq_back_penalty, 0);
5576 SHOW_FUNCTION(bfq_slice_idle_show, bfqd->bfq_slice_idle, 2);
5577 SHOW_FUNCTION(bfq_max_budget_show, bfqd->bfq_user_max_budget, 0);
5578 SHOW_FUNCTION(bfq_timeout_sync_show, bfqd->bfq_timeout, 1);
5579 SHOW_FUNCTION(bfq_strict_guarantees_show, bfqd->strict_guarantees, 0);
5580 SHOW_FUNCTION(bfq_low_latency_show, bfqd->low_latency, 0);
5581 #undef SHOW_FUNCTION
5582
5583 #define USEC_SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR)                               \
5584 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, char *page)             \
5585 {                                                                       \
5586         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
5587         u64 __data = __VAR;                                             \
5588         __data = div_u64(__data, NSEC_PER_USEC);                        \
5589         return bfq_var_show(__data, (page));                            \
5590 }
5591 USEC_SHOW_FUNCTION(bfq_slice_idle_us_show, bfqd->bfq_slice_idle);
5592 #undef USEC_SHOW_FUNCTION
5593
5594 #define STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX, __CONV)                 \
5595 static ssize_t                                                          \
5596 __FUNC(struct elevator_queue *e, const char *page, size_t count)        \
5597 {                                                                       \
5598         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
5599         unsigned long __data, __min = (MIN), __max = (MAX);             \
5600         int ret;                                                        \
5601                                                                         \
5602         ret = bfq_var_store(&__data, (page));                           \
5603         if (ret)                                                        \
5604                 return ret;                                             \
5605         if (__data < __min)                                             \
5606                 __data = __min;                                         \
5607         else if (__data > __max)                                        \
5608                 __data = __max;                                         \
5609         if (__CONV == 1)                                                \
5610                 *(__PTR) = msecs_to_jiffies(__data);                    \
5611         else if (__CONV == 2)                                           \
5612                 *(__PTR) = (u64)__data * NSEC_PER_MSEC;                 \
5613         else                                                            \
5614                 *(__PTR) = __data;                                      \
5615         return count;                                                   \
5616 }
5617 STORE_FUNCTION(bfq_fifo_expire_sync_store, &bfqd->bfq_fifo_expire[1], 1,
5618                 INT_MAX, 2);
5619 STORE_FUNCTION(bfq_fifo_expire_async_store, &bfqd->bfq_fifo_expire[0], 1,
5620                 INT_MAX, 2);
5621 STORE_FUNCTION(bfq_back_seek_max_store, &bfqd->bfq_back_max, 0, INT_MAX, 0);
5622 STORE_FUNCTION(bfq_back_seek_penalty_store, &bfqd->bfq_back_penalty, 1,
5623                 INT_MAX, 0);
5624 STORE_FUNCTION(bfq_slice_idle_store, &bfqd->bfq_slice_idle, 0, INT_MAX, 2);
5625 #undef STORE_FUNCTION
5626
5627 #define USEC_STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX)                    \
5628 static ssize_t __FUNC(struct elevator_queue *e, const char *page, size_t count)\
5629 {                                                                       \
5630         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;                       \
5631         unsigned long __data, __min = (MIN), __max = (MAX);             \
5632         int ret;                                                        \
5633                                                                         \
5634         ret = bfq_var_store(&__data, (page));                           \
5635         if (ret)                                                        \
5636                 return ret;                                             \
5637         if (__data < __min)                                             \
5638                 __data = __min;                                         \
5639         else if (__data > __max)                                        \
5640                 __data = __max;                                         \
5641         *(__PTR) = (u64)__data * NSEC_PER_USEC;                         \
5642         return count;                                                   \
5643 }
5644 USEC_STORE_FUNCTION(bfq_slice_idle_us_store, &bfqd->bfq_slice_idle, 0,
5645                     UINT_MAX);
5646 #undef USEC_STORE_FUNCTION
5647
5648 static ssize_t bfq_max_budget_store(struct elevator_queue *e,
5649                                     const char *page, size_t count)
5650 {
5651         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
5652         unsigned long __data;
5653         int ret;
5654
5655         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
5656         if (ret)
5657                 return ret;
5658
5659         if (__data == 0)
5660                 bfqd->bfq_max_budget = bfq_calc_max_budget(bfqd);
5661         else {
5662                 if (__data > INT_MAX)
5663                         __data = INT_MAX;
5664                 bfqd->bfq_max_budget = __data;
5665         }
5666
5667         bfqd->bfq_user_max_budget = __data;
5668
5669         return count;
5670 }
5671
5672 /*
5673  * Leaving this name to preserve name compatibility with cfq
5674  * parameters, but this timeout is used for both sync and async.
5675  */
5676 static ssize_t bfq_timeout_sync_store(struct elevator_queue *e,
5677                                       const char *page, size_t count)
5678 {
5679         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
5680         unsigned long __data;
5681         int ret;
5682
5683         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
5684         if (ret)
5685                 return ret;
5686
5687         if (__data < 1)
5688                 __data = 1;
5689         else if (__data > INT_MAX)
5690                 __data = INT_MAX;
5691
5692         bfqd->bfq_timeout = msecs_to_jiffies(__data);
5693         if (bfqd->bfq_user_max_budget == 0)
5694                 bfqd->bfq_max_budget = bfq_calc_max_budget(bfqd);
5695
5696         return count;
5697 }
5698
5699 static ssize_t bfq_strict_guarantees_store(struct elevator_queue *e,
5700                                      const char *page, size_t count)
5701 {
5702         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
5703         unsigned long __data;
5704         int ret;
5705
5706         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
5707         if (ret)
5708                 return ret;
5709
5710         if (__data > 1)
5711                 __data = 1;
5712         if (!bfqd->strict_guarantees && __data == 1
5713             && bfqd->bfq_slice_idle < 8 * NSEC_PER_MSEC)
5714                 bfqd->bfq_slice_idle = 8 * NSEC_PER_MSEC;
5715
5716         bfqd->strict_guarantees = __data;
5717
5718         return count;
5719 }
5720
5721 static ssize_t bfq_low_latency_store(struct elevator_queue *e,
5722                                      const char *page, size_t count)
5723 {
5724         struct bfq_data *bfqd = e->elevator_data;
5725         unsigned long __data;
5726         int ret;
5727
5728         ret = bfq_var_store(&__data, (page));
5729         if (ret)
5730                 return ret;
5731
5732         if (__data > 1)
5733                 __data = 1;
5734         if (__data == 0 && bfqd->low_latency != 0)
5735                 bfq_end_wr(bfqd);
5736         bfqd->low_latency = __data;
5737
5738         return count;
5739 }
5740
5741 #define BFQ_ATTR(name) \
5742         __ATTR(name, 0644, bfq_##name##_show, bfq_##name##_store)
5743
5744 static struct elv_fs_entry bfq_attrs[] = {
5745         BFQ_ATTR(fifo_expire_sync),
5746         BFQ_ATTR(fifo_expire_async),
5747         BFQ_ATTR(back_seek_max),
5748         BFQ_ATTR(back_seek_penalty),
5749         BFQ_ATTR(slice_idle),
5750         BFQ_ATTR(slice_idle_us),
5751         BFQ_ATTR(max_budget),
5752         BFQ_ATTR(timeout_sync),
5753         BFQ_ATTR(strict_guarantees),
5754         BFQ_ATTR(low_latency),
5755         __ATTR_NULL
5756 };
5757
5758 static struct elevator_type iosched_bfq_mq = {
5759         .ops = {
5760                 .limit_depth            = bfq_limit_depth,
5761                 .prepare_request        = bfq_prepare_request,
5762                 .requeue_request        = bfq_finish_requeue_request,
5763                 .finish_request         = bfq_finish_requeue_request,
5764                 .exit_icq               = bfq_exit_icq,
5765                 .insert_requests        = bfq_insert_requests,
5766                 .dispatch_request       = bfq_dispatch_request,
5767                 .next_request           = elv_rb_latter_request,
5768                 .former_request         = elv_rb_former_request,
5769                 .allow_merge            = bfq_allow_bio_merge,
5770                 .bio_merge              = bfq_bio_merge,
5771                 .request_merge          = bfq_request_merge,
5772                 .requests_merged        = bfq_requests_merged,
5773                 .request_merged         = bfq_request_merged,
5774                 .has_work               = bfq_has_work,
5775                 .init_hctx              = bfq_init_hctx,
5776                 .init_sched             = bfq_init_queue,
5777                 .exit_sched             = bfq_exit_queue,
5778         },
5779
5780         .icq_size =             sizeof(struct bfq_io_cq),
5781         .icq_align =            __alignof__(struct bfq_io_cq),
5782         .elevator_attrs =       bfq_attrs,
5783         .elevator_name =        "bfq",
5784         .elevator_owner =       THIS_MODULE,
5785 };
5786 MODULE_ALIAS("bfq-iosched");
5787
5788 static int __init bfq_init(void)
5789 {
5790         int ret;
5791
5792 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5793         ret = blkcg_policy_register(&blkcg_policy_bfq);
5794         if (ret)
5795                 return ret;
5796 #endif
5797
5798         ret = -ENOMEM;
5799         if (bfq_slab_setup())
5800                 goto err_pol_unreg;
5801
5802         /*
5803          * Times to load large popular applications for the typical
5804          * systems installed on the reference devices (see the
5805          * comments before the definition of the next
5806          * array). Actually, we use slightly lower values, as the
5807          * estimated peak rate tends to be smaller than the actual
5808          * peak rate.  The reason for this last fact is that estimates
5809          * are computed over much shorter time intervals than the long
5810          * intervals typically used for benchmarking. Why? First, to
5811          * adapt more quickly to variations. Second, because an I/O
5812          * scheduler cannot rely on a peak-rate-evaluation workload to
5813          * be run for a long time.
5814          */
5815         ref_wr_duration[0] = msecs_to_jiffies(7000); /* actually 8 sec */
5816         ref_wr_duration[1] = msecs_to_jiffies(2500); /* actually 3 sec */
5817
5818         ret = elv_register(&iosched_bfq_mq);
5819         if (ret)
5820                 goto slab_kill;
5821
5822         return 0;
5823
5824 slab_kill:
5825         bfq_slab_kill();
5826 err_pol_unreg:
5827 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5828         blkcg_policy_unregister(&blkcg_policy_bfq);
5829 #endif
5830         return ret;
5831 }
5832
5833 static void __exit bfq_exit(void)
5834 {
5835         elv_unregister(&iosched_bfq_mq);
5836 #ifdef CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED
5837         blkcg_policy_unregister(&blkcg_policy_bfq);
5838 #endif
5839         bfq_slab_kill();
5840 }
5841
5842 module_init(bfq_init);
5843 module_exit(bfq_exit);
5844
5845 MODULE_AUTHOR("Paolo Valente");
5846 MODULE_LICENSE("GPL");
5847 MODULE_DESCRIPTION("MQ Budget Fair Queueing I/O Scheduler");