MAINTAINERS: Add Vignesh to TI K3 platform maintainership
[platform/kernel/linux-starfive.git] / block / blk-cgroup.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Common Block IO controller cgroup interface
4  *
5  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
6  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
7  *
8  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
9  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
10  *
11  * Copyright (C) 2009 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
12  *                    Nauman Rafique <nauman@google.com>
13  *
14  * For policy-specific per-blkcg data:
15  * Copyright (C) 2015 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
16  *                    Arianna Avanzini <avanzini.arianna@gmail.com>
17  */
18 #include <linux/ioprio.h>
19 #include <linux/kdev_t.h>
20 #include <linux/module.h>
21 #include <linux/sched/signal.h>
22 #include <linux/err.h>
23 #include <linux/blkdev.h>
24 #include <linux/backing-dev.h>
25 #include <linux/slab.h>
26 #include <linux/genhd.h>
27 #include <linux/delay.h>
28 #include <linux/atomic.h>
29 #include <linux/ctype.h>
30 #include <linux/blk-cgroup.h>
31 #include <linux/tracehook.h>
32 #include <linux/psi.h>
33 #include "blk.h"
34 #include "blk-ioprio.h"
35
36 /*
37  * blkcg_pol_mutex protects blkcg_policy[] and policy [de]activation.
38  * blkcg_pol_register_mutex nests outside of it and synchronizes entire
39  * policy [un]register operations including cgroup file additions /
40  * removals.  Putting cgroup file registration outside blkcg_pol_mutex
41  * allows grabbing it from cgroup callbacks.
42  */
43 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_register_mutex);
44 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_mutex);
45
46 struct blkcg blkcg_root;
47 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root);
48
49 struct cgroup_subsys_state * const blkcg_root_css = &blkcg_root.css;
50 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root_css);
51
52 static struct blkcg_policy *blkcg_policy[BLKCG_MAX_POLS];
53
54 static LIST_HEAD(all_blkcgs);           /* protected by blkcg_pol_mutex */
55
56 bool blkcg_debug_stats = false;
57 static struct workqueue_struct *blkcg_punt_bio_wq;
58
59 #define BLKG_DESTROY_BATCH_SIZE  64
60
61 static bool blkcg_policy_enabled(struct request_queue *q,
62                                  const struct blkcg_policy *pol)
63 {
64         return pol && test_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
65 }
66
67 /**
68  * blkg_free - free a blkg
69  * @blkg: blkg to free
70  *
71  * Free @blkg which may be partially allocated.
72  */
73 static void blkg_free(struct blkcg_gq *blkg)
74 {
75         int i;
76
77         if (!blkg)
78                 return;
79
80         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
81                 if (blkg->pd[i])
82                         blkcg_policy[i]->pd_free_fn(blkg->pd[i]);
83
84         free_percpu(blkg->iostat_cpu);
85         percpu_ref_exit(&blkg->refcnt);
86         kfree(blkg);
87 }
88
89 static void __blkg_release(struct rcu_head *rcu)
90 {
91         struct blkcg_gq *blkg = container_of(rcu, struct blkcg_gq, rcu_head);
92
93         WARN_ON(!bio_list_empty(&blkg->async_bios));
94
95         /* release the blkcg and parent blkg refs this blkg has been holding */
96         css_put(&blkg->blkcg->css);
97         if (blkg->parent)
98                 blkg_put(blkg->parent);
99         blkg_free(blkg);
100 }
101
102 /*
103  * A group is RCU protected, but having an rcu lock does not mean that one
104  * can access all the fields of blkg and assume these are valid.  For
105  * example, don't try to follow throtl_data and request queue links.
106  *
107  * Having a reference to blkg under an rcu allows accesses to only values
108  * local to groups like group stats and group rate limits.
109  */
110 static void blkg_release(struct percpu_ref *ref)
111 {
112         struct blkcg_gq *blkg = container_of(ref, struct blkcg_gq, refcnt);
113
114         call_rcu(&blkg->rcu_head, __blkg_release);
115 }
116
117 static void blkg_async_bio_workfn(struct work_struct *work)
118 {
119         struct blkcg_gq *blkg = container_of(work, struct blkcg_gq,
120                                              async_bio_work);
121         struct bio_list bios = BIO_EMPTY_LIST;
122         struct bio *bio;
123         struct blk_plug plug;
124         bool need_plug = false;
125
126         /* as long as there are pending bios, @blkg can't go away */
127         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
128         bio_list_merge(&bios, &blkg->async_bios);
129         bio_list_init(&blkg->async_bios);
130         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
131
132         /* start plug only when bio_list contains at least 2 bios */
133         if (bios.head && bios.head->bi_next) {
134                 need_plug = true;
135                 blk_start_plug(&plug);
136         }
137         while ((bio = bio_list_pop(&bios)))
138                 submit_bio(bio);
139         if (need_plug)
140                 blk_finish_plug(&plug);
141 }
142
143 /**
144  * blkg_alloc - allocate a blkg
145  * @blkcg: block cgroup the new blkg is associated with
146  * @q: request_queue the new blkg is associated with
147  * @gfp_mask: allocation mask to use
148  *
149  * Allocate a new blkg assocating @blkcg and @q.
150  */
151 static struct blkcg_gq *blkg_alloc(struct blkcg *blkcg, struct request_queue *q,
152                                    gfp_t gfp_mask)
153 {
154         struct blkcg_gq *blkg;
155         int i, cpu;
156
157         /* alloc and init base part */
158         blkg = kzalloc_node(sizeof(*blkg), gfp_mask, q->node);
159         if (!blkg)
160                 return NULL;
161
162         if (percpu_ref_init(&blkg->refcnt, blkg_release, 0, gfp_mask))
163                 goto err_free;
164
165         blkg->iostat_cpu = alloc_percpu_gfp(struct blkg_iostat_set, gfp_mask);
166         if (!blkg->iostat_cpu)
167                 goto err_free;
168
169         blkg->q = q;
170         INIT_LIST_HEAD(&blkg->q_node);
171         spin_lock_init(&blkg->async_bio_lock);
172         bio_list_init(&blkg->async_bios);
173         INIT_WORK(&blkg->async_bio_work, blkg_async_bio_workfn);
174         blkg->blkcg = blkcg;
175
176         u64_stats_init(&blkg->iostat.sync);
177         for_each_possible_cpu(cpu)
178                 u64_stats_init(&per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu)->sync);
179
180         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
181                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
182                 struct blkg_policy_data *pd;
183
184                 if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
185                         continue;
186
187                 /* alloc per-policy data and attach it to blkg */
188                 pd = pol->pd_alloc_fn(gfp_mask, q, blkcg);
189                 if (!pd)
190                         goto err_free;
191
192                 blkg->pd[i] = pd;
193                 pd->blkg = blkg;
194                 pd->plid = i;
195         }
196
197         return blkg;
198
199 err_free:
200         blkg_free(blkg);
201         return NULL;
202 }
203
204 struct blkcg_gq *blkg_lookup_slowpath(struct blkcg *blkcg,
205                                       struct request_queue *q, bool update_hint)
206 {
207         struct blkcg_gq *blkg;
208
209         /*
210          * Hint didn't match.  Look up from the radix tree.  Note that the
211          * hint can only be updated under queue_lock as otherwise @blkg
212          * could have already been removed from blkg_tree.  The caller is
213          * responsible for grabbing queue_lock if @update_hint.
214          */
215         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
216         if (blkg && blkg->q == q) {
217                 if (update_hint) {
218                         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
219                         rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, blkg);
220                 }
221                 return blkg;
222         }
223
224         return NULL;
225 }
226 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_lookup_slowpath);
227
228 /*
229  * If @new_blkg is %NULL, this function tries to allocate a new one as
230  * necessary using %GFP_NOWAIT.  @new_blkg is always consumed on return.
231  */
232 static struct blkcg_gq *blkg_create(struct blkcg *blkcg,
233                                     struct request_queue *q,
234                                     struct blkcg_gq *new_blkg)
235 {
236         struct blkcg_gq *blkg;
237         int i, ret;
238
239         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
240         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
241
242         /* request_queue is dying, do not create/recreate a blkg */
243         if (blk_queue_dying(q)) {
244                 ret = -ENODEV;
245                 goto err_free_blkg;
246         }
247
248         /* blkg holds a reference to blkcg */
249         if (!css_tryget_online(&blkcg->css)) {
250                 ret = -ENODEV;
251                 goto err_free_blkg;
252         }
253
254         /* allocate */
255         if (!new_blkg) {
256                 new_blkg = blkg_alloc(blkcg, q, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
257                 if (unlikely(!new_blkg)) {
258                         ret = -ENOMEM;
259                         goto err_put_css;
260                 }
261         }
262         blkg = new_blkg;
263
264         /* link parent */
265         if (blkcg_parent(blkcg)) {
266                 blkg->parent = __blkg_lookup(blkcg_parent(blkcg), q, false);
267                 if (WARN_ON_ONCE(!blkg->parent)) {
268                         ret = -ENODEV;
269                         goto err_put_css;
270                 }
271                 blkg_get(blkg->parent);
272         }
273
274         /* invoke per-policy init */
275         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
276                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
277
278                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_init_fn)
279                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[i]);
280         }
281
282         /* insert */
283         spin_lock(&blkcg->lock);
284         ret = radix_tree_insert(&blkcg->blkg_tree, q->id, blkg);
285         if (likely(!ret)) {
286                 hlist_add_head_rcu(&blkg->blkcg_node, &blkcg->blkg_list);
287                 list_add(&blkg->q_node, &q->blkg_list);
288
289                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
290                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
291
292                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_online_fn)
293                                 pol->pd_online_fn(blkg->pd[i]);
294                 }
295         }
296         blkg->online = true;
297         spin_unlock(&blkcg->lock);
298
299         if (!ret)
300                 return blkg;
301
302         /* @blkg failed fully initialized, use the usual release path */
303         blkg_put(blkg);
304         return ERR_PTR(ret);
305
306 err_put_css:
307         css_put(&blkcg->css);
308 err_free_blkg:
309         blkg_free(new_blkg);
310         return ERR_PTR(ret);
311 }
312
313 /**
314  * blkg_lookup_create - lookup blkg, try to create one if not there
315  * @blkcg: blkcg of interest
316  * @q: request_queue of interest
317  *
318  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.  If it doesn't exist, try to
319  * create one.  blkg creation is performed recursively from blkcg_root such
320  * that all non-root blkg's have access to the parent blkg.  This function
321  * should be called under RCU read lock and takes @q->queue_lock.
322  *
323  * Returns the blkg or the closest blkg if blkg_create() fails as it walks
324  * down from root.
325  */
326 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_create(struct blkcg *blkcg,
327                 struct request_queue *q)
328 {
329         struct blkcg_gq *blkg;
330         unsigned long flags;
331
332         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
333
334         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
335         if (blkg)
336                 return blkg;
337
338         spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
339         blkg = __blkg_lookup(blkcg, q, true);
340         if (blkg)
341                 goto found;
342
343         /*
344          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
345          * non-root blkgs have access to their parents.  Returns the closest
346          * blkg to the intended blkg should blkg_create() fail.
347          */
348         while (true) {
349                 struct blkcg *pos = blkcg;
350                 struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
351                 struct blkcg_gq *ret_blkg = q->root_blkg;
352
353                 while (parent) {
354                         blkg = __blkg_lookup(parent, q, false);
355                         if (blkg) {
356                                 /* remember closest blkg */
357                                 ret_blkg = blkg;
358                                 break;
359                         }
360                         pos = parent;
361                         parent = blkcg_parent(parent);
362                 }
363
364                 blkg = blkg_create(pos, q, NULL);
365                 if (IS_ERR(blkg)) {
366                         blkg = ret_blkg;
367                         break;
368                 }
369                 if (pos == blkcg)
370                         break;
371         }
372
373 found:
374         spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
375         return blkg;
376 }
377
378 static void blkg_destroy(struct blkcg_gq *blkg)
379 {
380         struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
381         int i;
382
383         lockdep_assert_held(&blkg->q->queue_lock);
384         lockdep_assert_held(&blkcg->lock);
385
386         /* Something wrong if we are trying to remove same group twice */
387         WARN_ON_ONCE(list_empty(&blkg->q_node));
388         WARN_ON_ONCE(hlist_unhashed(&blkg->blkcg_node));
389
390         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
391                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
392
393                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_offline_fn)
394                         pol->pd_offline_fn(blkg->pd[i]);
395         }
396
397         blkg->online = false;
398
399         radix_tree_delete(&blkcg->blkg_tree, blkg->q->id);
400         list_del_init(&blkg->q_node);
401         hlist_del_init_rcu(&blkg->blkcg_node);
402
403         /*
404          * Both setting lookup hint to and clearing it from @blkg are done
405          * under queue_lock.  If it's not pointing to @blkg now, it never
406          * will.  Hint assignment itself can race safely.
407          */
408         if (rcu_access_pointer(blkcg->blkg_hint) == blkg)
409                 rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, NULL);
410
411         /*
412          * Put the reference taken at the time of creation so that when all
413          * queues are gone, group can be destroyed.
414          */
415         percpu_ref_kill(&blkg->refcnt);
416 }
417
418 /**
419  * blkg_destroy_all - destroy all blkgs associated with a request_queue
420  * @q: request_queue of interest
421  *
422  * Destroy all blkgs associated with @q.
423  */
424 static void blkg_destroy_all(struct request_queue *q)
425 {
426         struct blkcg_gq *blkg, *n;
427         int count = BLKG_DESTROY_BATCH_SIZE;
428
429 restart:
430         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
431         list_for_each_entry_safe(blkg, n, &q->blkg_list, q_node) {
432                 struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
433
434                 spin_lock(&blkcg->lock);
435                 blkg_destroy(blkg);
436                 spin_unlock(&blkcg->lock);
437
438                 /*
439                  * in order to avoid holding the spin lock for too long, release
440                  * it when a batch of blkgs are destroyed.
441                  */
442                 if (!(--count)) {
443                         count = BLKG_DESTROY_BATCH_SIZE;
444                         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
445                         cond_resched();
446                         goto restart;
447                 }
448         }
449
450         q->root_blkg = NULL;
451         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
452 }
453
454 static int blkcg_reset_stats(struct cgroup_subsys_state *css,
455                              struct cftype *cftype, u64 val)
456 {
457         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
458         struct blkcg_gq *blkg;
459         int i, cpu;
460
461         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
462         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
463
464         /*
465          * Note that stat reset is racy - it doesn't synchronize against
466          * stat updates.  This is a debug feature which shouldn't exist
467          * anyway.  If you get hit by a race, retry.
468          */
469         hlist_for_each_entry(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
470                 for_each_possible_cpu(cpu) {
471                         struct blkg_iostat_set *bis =
472                                 per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
473                         memset(bis, 0, sizeof(*bis));
474                 }
475                 memset(&blkg->iostat, 0, sizeof(blkg->iostat));
476
477                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
478                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
479
480                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_reset_stats_fn)
481                                 pol->pd_reset_stats_fn(blkg->pd[i]);
482                 }
483         }
484
485         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
486         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
487         return 0;
488 }
489
490 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg)
491 {
492         if (!blkg->q->disk || !blkg->q->disk->bdi->dev)
493                 return NULL;
494         return bdi_dev_name(blkg->q->disk->bdi);
495 }
496
497 /**
498  * blkcg_print_blkgs - helper for printing per-blkg data
499  * @sf: seq_file to print to
500  * @blkcg: blkcg of interest
501  * @prfill: fill function to print out a blkg
502  * @pol: policy in question
503  * @data: data to be passed to @prfill
504  * @show_total: to print out sum of prfill return values or not
505  *
506  * This function invokes @prfill on each blkg of @blkcg if pd for the
507  * policy specified by @pol exists.  @prfill is invoked with @sf, the
508  * policy data and @data and the matching queue lock held.  If @show_total
509  * is %true, the sum of the return values from @prfill is printed with
510  * "Total" label at the end.
511  *
512  * This is to be used to construct print functions for
513  * cftype->read_seq_string method.
514  */
515 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
516                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
517                                      struct blkg_policy_data *, int),
518                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
519                        bool show_total)
520 {
521         struct blkcg_gq *blkg;
522         u64 total = 0;
523
524         rcu_read_lock();
525         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
526                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
527                 if (blkcg_policy_enabled(blkg->q, pol))
528                         total += prfill(sf, blkg->pd[pol->plid], data);
529                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
530         }
531         rcu_read_unlock();
532
533         if (show_total)
534                 seq_printf(sf, "Total %llu\n", (unsigned long long)total);
535 }
536 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_print_blkgs);
537
538 /**
539  * __blkg_prfill_u64 - prfill helper for a single u64 value
540  * @sf: seq_file to print to
541  * @pd: policy private data of interest
542  * @v: value to print
543  *
544  * Print @v to @sf for the device assocaited with @pd.
545  */
546 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v)
547 {
548         const char *dname = blkg_dev_name(pd->blkg);
549
550         if (!dname)
551                 return 0;
552
553         seq_printf(sf, "%s %llu\n", dname, (unsigned long long)v);
554         return v;
555 }
556 EXPORT_SYMBOL_GPL(__blkg_prfill_u64);
557
558 /* Performs queue bypass and policy enabled checks then looks up blkg. */
559 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_check(struct blkcg *blkcg,
560                                           const struct blkcg_policy *pol,
561                                           struct request_queue *q)
562 {
563         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
564         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
565
566         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
567                 return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
568         return __blkg_lookup(blkcg, q, true /* update_hint */);
569 }
570
571 /**
572  * blkcg_conf_open_bdev - parse and open bdev for per-blkg config update
573  * @inputp: input string pointer
574  *
575  * Parse the device node prefix part, MAJ:MIN, of per-blkg config update
576  * from @input and get and return the matching bdev.  *@inputp is
577  * updated to point past the device node prefix.  Returns an ERR_PTR()
578  * value on error.
579  *
580  * Use this function iff blkg_conf_prep() can't be used for some reason.
581  */
582 struct block_device *blkcg_conf_open_bdev(char **inputp)
583 {
584         char *input = *inputp;
585         unsigned int major, minor;
586         struct block_device *bdev;
587         int key_len;
588
589         if (sscanf(input, "%u:%u%n", &major, &minor, &key_len) != 2)
590                 return ERR_PTR(-EINVAL);
591
592         input += key_len;
593         if (!isspace(*input))
594                 return ERR_PTR(-EINVAL);
595         input = skip_spaces(input);
596
597         bdev = blkdev_get_no_open(MKDEV(major, minor));
598         if (!bdev)
599                 return ERR_PTR(-ENODEV);
600         if (bdev_is_partition(bdev)) {
601                 blkdev_put_no_open(bdev);
602                 return ERR_PTR(-ENODEV);
603         }
604
605         *inputp = input;
606         return bdev;
607 }
608
609 /**
610  * blkg_conf_prep - parse and prepare for per-blkg config update
611  * @blkcg: target block cgroup
612  * @pol: target policy
613  * @input: input string
614  * @ctx: blkg_conf_ctx to be filled
615  *
616  * Parse per-blkg config update from @input and initialize @ctx with the
617  * result.  @ctx->blkg points to the blkg to be updated and @ctx->body the
618  * part of @input following MAJ:MIN.  This function returns with RCU read
619  * lock and queue lock held and must be paired with blkg_conf_finish().
620  */
621 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
622                    char *input, struct blkg_conf_ctx *ctx)
623         __acquires(rcu) __acquires(&bdev->bd_disk->queue->queue_lock)
624 {
625         struct block_device *bdev;
626         struct request_queue *q;
627         struct blkcg_gq *blkg;
628         int ret;
629
630         bdev = blkcg_conf_open_bdev(&input);
631         if (IS_ERR(bdev))
632                 return PTR_ERR(bdev);
633
634         q = bdev->bd_disk->queue;
635
636         rcu_read_lock();
637         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
638
639         blkg = blkg_lookup_check(blkcg, pol, q);
640         if (IS_ERR(blkg)) {
641                 ret = PTR_ERR(blkg);
642                 goto fail_unlock;
643         }
644
645         if (blkg)
646                 goto success;
647
648         /*
649          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
650          * non-root blkgs have access to their parents.
651          */
652         while (true) {
653                 struct blkcg *pos = blkcg;
654                 struct blkcg *parent;
655                 struct blkcg_gq *new_blkg;
656
657                 parent = blkcg_parent(blkcg);
658                 while (parent && !__blkg_lookup(parent, q, false)) {
659                         pos = parent;
660                         parent = blkcg_parent(parent);
661                 }
662
663                 /* Drop locks to do new blkg allocation with GFP_KERNEL. */
664                 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
665                 rcu_read_unlock();
666
667                 new_blkg = blkg_alloc(pos, q, GFP_KERNEL);
668                 if (unlikely(!new_blkg)) {
669                         ret = -ENOMEM;
670                         goto fail;
671                 }
672
673                 if (radix_tree_preload(GFP_KERNEL)) {
674                         blkg_free(new_blkg);
675                         ret = -ENOMEM;
676                         goto fail;
677                 }
678
679                 rcu_read_lock();
680                 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
681
682                 blkg = blkg_lookup_check(pos, pol, q);
683                 if (IS_ERR(blkg)) {
684                         ret = PTR_ERR(blkg);
685                         blkg_free(new_blkg);
686                         goto fail_preloaded;
687                 }
688
689                 if (blkg) {
690                         blkg_free(new_blkg);
691                 } else {
692                         blkg = blkg_create(pos, q, new_blkg);
693                         if (IS_ERR(blkg)) {
694                                 ret = PTR_ERR(blkg);
695                                 goto fail_preloaded;
696                         }
697                 }
698
699                 radix_tree_preload_end();
700
701                 if (pos == blkcg)
702                         goto success;
703         }
704 success:
705         ctx->bdev = bdev;
706         ctx->blkg = blkg;
707         ctx->body = input;
708         return 0;
709
710 fail_preloaded:
711         radix_tree_preload_end();
712 fail_unlock:
713         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
714         rcu_read_unlock();
715 fail:
716         blkdev_put_no_open(bdev);
717         /*
718          * If queue was bypassing, we should retry.  Do so after a
719          * short msleep().  It isn't strictly necessary but queue
720          * can be bypassing for some time and it's always nice to
721          * avoid busy looping.
722          */
723         if (ret == -EBUSY) {
724                 msleep(10);
725                 ret = restart_syscall();
726         }
727         return ret;
728 }
729 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_prep);
730
731 /**
732  * blkg_conf_finish - finish up per-blkg config update
733  * @ctx: blkg_conf_ctx intiailized by blkg_conf_prep()
734  *
735  * Finish up after per-blkg config update.  This function must be paired
736  * with blkg_conf_prep().
737  */
738 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx)
739         __releases(&ctx->bdev->bd_disk->queue->queue_lock) __releases(rcu)
740 {
741         spin_unlock_irq(&ctx->bdev->bd_disk->queue->queue_lock);
742         rcu_read_unlock();
743         blkdev_put_no_open(ctx->bdev);
744 }
745 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_finish);
746
747 static void blkg_iostat_set(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
748 {
749         int i;
750
751         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
752                 dst->bytes[i] = src->bytes[i];
753                 dst->ios[i] = src->ios[i];
754         }
755 }
756
757 static void blkg_iostat_add(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
758 {
759         int i;
760
761         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
762                 dst->bytes[i] += src->bytes[i];
763                 dst->ios[i] += src->ios[i];
764         }
765 }
766
767 static void blkg_iostat_sub(struct blkg_iostat *dst, struct blkg_iostat *src)
768 {
769         int i;
770
771         for (i = 0; i < BLKG_IOSTAT_NR; i++) {
772                 dst->bytes[i] -= src->bytes[i];
773                 dst->ios[i] -= src->ios[i];
774         }
775 }
776
777 static void blkcg_rstat_flush(struct cgroup_subsys_state *css, int cpu)
778 {
779         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
780         struct blkcg_gq *blkg;
781
782         /* Root-level stats are sourced from system-wide IO stats */
783         if (!cgroup_parent(css->cgroup))
784                 return;
785
786         rcu_read_lock();
787
788         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
789                 struct blkcg_gq *parent = blkg->parent;
790                 struct blkg_iostat_set *bisc = per_cpu_ptr(blkg->iostat_cpu, cpu);
791                 struct blkg_iostat cur, delta;
792                 unsigned long flags;
793                 unsigned int seq;
794
795                 /* fetch the current per-cpu values */
796                 do {
797                         seq = u64_stats_fetch_begin(&bisc->sync);
798                         blkg_iostat_set(&cur, &bisc->cur);
799                 } while (u64_stats_fetch_retry(&bisc->sync, seq));
800
801                 /* propagate percpu delta to global */
802                 flags = u64_stats_update_begin_irqsave(&blkg->iostat.sync);
803                 blkg_iostat_set(&delta, &cur);
804                 blkg_iostat_sub(&delta, &bisc->last);
805                 blkg_iostat_add(&blkg->iostat.cur, &delta);
806                 blkg_iostat_add(&bisc->last, &delta);
807                 u64_stats_update_end_irqrestore(&blkg->iostat.sync, flags);
808
809                 /* propagate global delta to parent (unless that's root) */
810                 if (parent && parent->parent) {
811                         flags = u64_stats_update_begin_irqsave(&parent->iostat.sync);
812                         blkg_iostat_set(&delta, &blkg->iostat.cur);
813                         blkg_iostat_sub(&delta, &blkg->iostat.last);
814                         blkg_iostat_add(&parent->iostat.cur, &delta);
815                         blkg_iostat_add(&blkg->iostat.last, &delta);
816                         u64_stats_update_end_irqrestore(&parent->iostat.sync, flags);
817                 }
818         }
819
820         rcu_read_unlock();
821 }
822
823 /*
824  * We source root cgroup stats from the system-wide stats to avoid
825  * tracking the same information twice and incurring overhead when no
826  * cgroups are defined. For that reason, cgroup_rstat_flush in
827  * blkcg_print_stat does not actually fill out the iostat in the root
828  * cgroup's blkcg_gq.
829  *
830  * However, we would like to re-use the printing code between the root and
831  * non-root cgroups to the extent possible. For that reason, we simulate
832  * flushing the root cgroup's stats by explicitly filling in the iostat
833  * with disk level statistics.
834  */
835 static void blkcg_fill_root_iostats(void)
836 {
837         struct class_dev_iter iter;
838         struct device *dev;
839
840         class_dev_iter_init(&iter, &block_class, NULL, &disk_type);
841         while ((dev = class_dev_iter_next(&iter))) {
842                 struct block_device *bdev = dev_to_bdev(dev);
843                 struct blkcg_gq *blkg =
844                         blk_queue_root_blkg(bdev->bd_disk->queue);
845                 struct blkg_iostat tmp;
846                 int cpu;
847
848                 memset(&tmp, 0, sizeof(tmp));
849                 for_each_possible_cpu(cpu) {
850                         struct disk_stats *cpu_dkstats;
851                         unsigned long flags;
852
853                         cpu_dkstats = per_cpu_ptr(bdev->bd_stats, cpu);
854                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_READ] +=
855                                 cpu_dkstats->ios[STAT_READ];
856                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
857                                 cpu_dkstats->ios[STAT_WRITE];
858                         tmp.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
859                                 cpu_dkstats->ios[STAT_DISCARD];
860                         // convert sectors to bytes
861                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_READ] +=
862                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_READ] << 9;
863                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE] +=
864                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_WRITE] << 9;
865                         tmp.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD] +=
866                                 cpu_dkstats->sectors[STAT_DISCARD] << 9;
867
868                         flags = u64_stats_update_begin_irqsave(&blkg->iostat.sync);
869                         blkg_iostat_set(&blkg->iostat.cur, &tmp);
870                         u64_stats_update_end_irqrestore(&blkg->iostat.sync, flags);
871                 }
872         }
873 }
874
875 static void blkcg_print_one_stat(struct blkcg_gq *blkg, struct seq_file *s)
876 {
877         struct blkg_iostat_set *bis = &blkg->iostat;
878         u64 rbytes, wbytes, rios, wios, dbytes, dios;
879         bool has_stats = false;
880         const char *dname;
881         unsigned seq;
882         int i;
883
884         if (!blkg->online)
885                 return;
886
887         dname = blkg_dev_name(blkg);
888         if (!dname)
889                 return;
890
891         seq_printf(s, "%s ", dname);
892
893         do {
894                 seq = u64_stats_fetch_begin(&bis->sync);
895
896                 rbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_READ];
897                 wbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_WRITE];
898                 dbytes = bis->cur.bytes[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
899                 rios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_READ];
900                 wios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_WRITE];
901                 dios = bis->cur.ios[BLKG_IOSTAT_DISCARD];
902         } while (u64_stats_fetch_retry(&bis->sync, seq));
903
904         if (rbytes || wbytes || rios || wios) {
905                 has_stats = true;
906                 seq_printf(s, "rbytes=%llu wbytes=%llu rios=%llu wios=%llu dbytes=%llu dios=%llu",
907                         rbytes, wbytes, rios, wios,
908                         dbytes, dios);
909         }
910
911         if (blkcg_debug_stats && atomic_read(&blkg->use_delay)) {
912                 has_stats = true;
913                 seq_printf(s, " use_delay=%d delay_nsec=%llu",
914                         atomic_read(&blkg->use_delay),
915                         atomic64_read(&blkg->delay_nsec));
916         }
917
918         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
919                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
920
921                 if (!blkg->pd[i] || !pol->pd_stat_fn)
922                         continue;
923
924                 if (pol->pd_stat_fn(blkg->pd[i], s))
925                         has_stats = true;
926         }
927
928         if (has_stats)
929                 seq_printf(s, "\n");
930 }
931
932 static int blkcg_print_stat(struct seq_file *sf, void *v)
933 {
934         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(seq_css(sf));
935         struct blkcg_gq *blkg;
936
937         if (!seq_css(sf)->parent)
938                 blkcg_fill_root_iostats();
939         else
940                 cgroup_rstat_flush(blkcg->css.cgroup);
941
942         rcu_read_lock();
943         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
944                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
945                 blkcg_print_one_stat(blkg, sf);
946                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
947         }
948         rcu_read_unlock();
949         return 0;
950 }
951
952 static struct cftype blkcg_files[] = {
953         {
954                 .name = "stat",
955                 .seq_show = blkcg_print_stat,
956         },
957         { }     /* terminate */
958 };
959
960 static struct cftype blkcg_legacy_files[] = {
961         {
962                 .name = "reset_stats",
963                 .write_u64 = blkcg_reset_stats,
964         },
965         { }     /* terminate */
966 };
967
968 /*
969  * blkcg destruction is a three-stage process.
970  *
971  * 1. Destruction starts.  The blkcg_css_offline() callback is invoked
972  *    which offlines writeback.  Here we tie the next stage of blkg destruction
973  *    to the completion of writeback associated with the blkcg.  This lets us
974  *    avoid punting potentially large amounts of outstanding writeback to root
975  *    while maintaining any ongoing policies.  The next stage is triggered when
976  *    the nr_cgwbs count goes to zero.
977  *
978  * 2. When the nr_cgwbs count goes to zero, blkcg_destroy_blkgs() is called
979  *    and handles the destruction of blkgs.  Here the css reference held by
980  *    the blkg is put back eventually allowing blkcg_css_free() to be called.
981  *    This work may occur in cgwb_release_workfn() on the cgwb_release
982  *    workqueue.  Any submitted ios that fail to get the blkg ref will be
983  *    punted to the root_blkg.
984  *
985  * 3. Once the blkcg ref count goes to zero, blkcg_css_free() is called.
986  *    This finally frees the blkcg.
987  */
988
989 /**
990  * blkcg_css_offline - cgroup css_offline callback
991  * @css: css of interest
992  *
993  * This function is called when @css is about to go away.  Here the cgwbs are
994  * offlined first and only once writeback associated with the blkcg has
995  * finished do we start step 2 (see above).
996  */
997 static void blkcg_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
998 {
999         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1000
1001         /* this prevents anyone from attaching or migrating to this blkcg */
1002         wb_blkcg_offline(blkcg);
1003
1004         /* put the base online pin allowing step 2 to be triggered */
1005         blkcg_unpin_online(blkcg);
1006 }
1007
1008 /**
1009  * blkcg_destroy_blkgs - responsible for shooting down blkgs
1010  * @blkcg: blkcg of interest
1011  *
1012  * blkgs should be removed while holding both q and blkcg locks.  As blkcg lock
1013  * is nested inside q lock, this function performs reverse double lock dancing.
1014  * Destroying the blkgs releases the reference held on the blkcg's css allowing
1015  * blkcg_css_free to eventually be called.
1016  *
1017  * This is the blkcg counterpart of ioc_release_fn().
1018  */
1019 void blkcg_destroy_blkgs(struct blkcg *blkcg)
1020 {
1021         might_sleep();
1022
1023         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1024
1025         while (!hlist_empty(&blkcg->blkg_list)) {
1026                 struct blkcg_gq *blkg = hlist_entry(blkcg->blkg_list.first,
1027                                                 struct blkcg_gq, blkcg_node);
1028                 struct request_queue *q = blkg->q;
1029
1030                 if (need_resched() || !spin_trylock(&q->queue_lock)) {
1031                         /*
1032                          * Given that the system can accumulate a huge number
1033                          * of blkgs in pathological cases, check to see if we
1034                          * need to rescheduling to avoid softlockup.
1035                          */
1036                         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1037                         cond_resched();
1038                         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1039                         continue;
1040                 }
1041
1042                 blkg_destroy(blkg);
1043                 spin_unlock(&q->queue_lock);
1044         }
1045
1046         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1047 }
1048
1049 static void blkcg_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
1050 {
1051         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1052         int i;
1053
1054         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1055
1056         list_del(&blkcg->all_blkcgs_node);
1057
1058         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1059                 if (blkcg->cpd[i])
1060                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1061
1062         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1063
1064         kfree(blkcg);
1065 }
1066
1067 static struct cgroup_subsys_state *
1068 blkcg_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
1069 {
1070         struct blkcg *blkcg;
1071         struct cgroup_subsys_state *ret;
1072         int i;
1073
1074         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1075
1076         if (!parent_css) {
1077                 blkcg = &blkcg_root;
1078         } else {
1079                 blkcg = kzalloc(sizeof(*blkcg), GFP_KERNEL);
1080                 if (!blkcg) {
1081                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1082                         goto unlock;
1083                 }
1084         }
1085
1086         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS ; i++) {
1087                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1088                 struct blkcg_policy_data *cpd;
1089
1090                 /*
1091                  * If the policy hasn't been attached yet, wait for it
1092                  * to be attached before doing anything else. Otherwise,
1093                  * check if the policy requires any specific per-cgroup
1094                  * data: if it does, allocate and initialize it.
1095                  */
1096                 if (!pol || !pol->cpd_alloc_fn)
1097                         continue;
1098
1099                 cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1100                 if (!cpd) {
1101                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1102                         goto free_pd_blkcg;
1103                 }
1104                 blkcg->cpd[i] = cpd;
1105                 cpd->blkcg = blkcg;
1106                 cpd->plid = i;
1107                 if (pol->cpd_init_fn)
1108                         pol->cpd_init_fn(cpd);
1109         }
1110
1111         spin_lock_init(&blkcg->lock);
1112         refcount_set(&blkcg->online_pin, 1);
1113         INIT_RADIX_TREE(&blkcg->blkg_tree, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1114         INIT_HLIST_HEAD(&blkcg->blkg_list);
1115 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
1116         INIT_LIST_HEAD(&blkcg->cgwb_list);
1117 #endif
1118         list_add_tail(&blkcg->all_blkcgs_node, &all_blkcgs);
1119
1120         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1121         return &blkcg->css;
1122
1123 free_pd_blkcg:
1124         for (i--; i >= 0; i--)
1125                 if (blkcg->cpd[i])
1126                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1127
1128         if (blkcg != &blkcg_root)
1129                 kfree(blkcg);
1130 unlock:
1131         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1132         return ret;
1133 }
1134
1135 static int blkcg_css_online(struct cgroup_subsys_state *css)
1136 {
1137         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1138         struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
1139
1140         /*
1141          * blkcg_pin_online() is used to delay blkcg offline so that blkgs
1142          * don't go offline while cgwbs are still active on them.  Pin the
1143          * parent so that offline always happens towards the root.
1144          */
1145         if (parent)
1146                 blkcg_pin_online(parent);
1147         return 0;
1148 }
1149
1150 /**
1151  * blkcg_init_queue - initialize blkcg part of request queue
1152  * @q: request_queue to initialize
1153  *
1154  * Called from blk_alloc_queue(). Responsible for initializing blkcg
1155  * part of new request_queue @q.
1156  *
1157  * RETURNS:
1158  * 0 on success, -errno on failure.
1159  */
1160 int blkcg_init_queue(struct request_queue *q)
1161 {
1162         struct blkcg_gq *new_blkg, *blkg;
1163         bool preloaded;
1164         int ret;
1165
1166         new_blkg = blkg_alloc(&blkcg_root, q, GFP_KERNEL);
1167         if (!new_blkg)
1168                 return -ENOMEM;
1169
1170         preloaded = !radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1171
1172         /* Make sure the root blkg exists. */
1173         rcu_read_lock();
1174         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1175         blkg = blkg_create(&blkcg_root, q, new_blkg);
1176         if (IS_ERR(blkg))
1177                 goto err_unlock;
1178         q->root_blkg = blkg;
1179         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1180         rcu_read_unlock();
1181
1182         if (preloaded)
1183                 radix_tree_preload_end();
1184
1185         ret = blk_iolatency_init(q);
1186         if (ret)
1187                 goto err_destroy_all;
1188
1189         ret = blk_ioprio_init(q);
1190         if (ret)
1191                 goto err_destroy_all;
1192
1193         ret = blk_throtl_init(q);
1194         if (ret)
1195                 goto err_destroy_all;
1196
1197         return 0;
1198
1199 err_destroy_all:
1200         blkg_destroy_all(q);
1201         return ret;
1202 err_unlock:
1203         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1204         rcu_read_unlock();
1205         if (preloaded)
1206                 radix_tree_preload_end();
1207         return PTR_ERR(blkg);
1208 }
1209
1210 /**
1211  * blkcg_exit_queue - exit and release blkcg part of request_queue
1212  * @q: request_queue being released
1213  *
1214  * Called from blk_exit_queue().  Responsible for exiting blkcg part.
1215  */
1216 void blkcg_exit_queue(struct request_queue *q)
1217 {
1218         blkg_destroy_all(q);
1219         blk_throtl_exit(q);
1220 }
1221
1222 static void blkcg_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
1223 {
1224         int i;
1225
1226         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1227
1228         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
1229                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1230                 struct blkcg *blkcg;
1231
1232                 if (!pol || !pol->cpd_bind_fn)
1233                         continue;
1234
1235                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node)
1236                         if (blkcg->cpd[pol->plid])
1237                                 pol->cpd_bind_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1238         }
1239         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1240 }
1241
1242 static void blkcg_exit(struct task_struct *tsk)
1243 {
1244         if (tsk->throttle_queue)
1245                 blk_put_queue(tsk->throttle_queue);
1246         tsk->throttle_queue = NULL;
1247 }
1248
1249 struct cgroup_subsys io_cgrp_subsys = {
1250         .css_alloc = blkcg_css_alloc,
1251         .css_online = blkcg_css_online,
1252         .css_offline = blkcg_css_offline,
1253         .css_free = blkcg_css_free,
1254         .css_rstat_flush = blkcg_rstat_flush,
1255         .bind = blkcg_bind,
1256         .dfl_cftypes = blkcg_files,
1257         .legacy_cftypes = blkcg_legacy_files,
1258         .legacy_name = "blkio",
1259         .exit = blkcg_exit,
1260 #ifdef CONFIG_MEMCG
1261         /*
1262          * This ensures that, if available, memcg is automatically enabled
1263          * together on the default hierarchy so that the owner cgroup can
1264          * be retrieved from writeback pages.
1265          */
1266         .depends_on = 1 << memory_cgrp_id,
1267 #endif
1268 };
1269 EXPORT_SYMBOL_GPL(io_cgrp_subsys);
1270
1271 /**
1272  * blkcg_activate_policy - activate a blkcg policy on a request_queue
1273  * @q: request_queue of interest
1274  * @pol: blkcg policy to activate
1275  *
1276  * Activate @pol on @q.  Requires %GFP_KERNEL context.  @q goes through
1277  * bypass mode to populate its blkgs with policy_data for @pol.
1278  *
1279  * Activation happens with @q bypassed, so nobody would be accessing blkgs
1280  * from IO path.  Update of each blkg is protected by both queue and blkcg
1281  * locks so that holding either lock and testing blkcg_policy_enabled() is
1282  * always enough for dereferencing policy data.
1283  *
1284  * The caller is responsible for synchronizing [de]activations and policy
1285  * [un]registerations.  Returns 0 on success, -errno on failure.
1286  */
1287 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
1288                           const struct blkcg_policy *pol)
1289 {
1290         struct blkg_policy_data *pd_prealloc = NULL;
1291         struct blkcg_gq *blkg, *pinned_blkg = NULL;
1292         int ret;
1293
1294         if (blkcg_policy_enabled(q, pol))
1295                 return 0;
1296
1297         if (queue_is_mq(q))
1298                 blk_mq_freeze_queue(q);
1299 retry:
1300         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1301
1302         /* blkg_list is pushed at the head, reverse walk to allocate parents first */
1303         list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1304                 struct blkg_policy_data *pd;
1305
1306                 if (blkg->pd[pol->plid])
1307                         continue;
1308
1309                 /* If prealloc matches, use it; otherwise try GFP_NOWAIT */
1310                 if (blkg == pinned_blkg) {
1311                         pd = pd_prealloc;
1312                         pd_prealloc = NULL;
1313                 } else {
1314                         pd = pol->pd_alloc_fn(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, q,
1315                                               blkg->blkcg);
1316                 }
1317
1318                 if (!pd) {
1319                         /*
1320                          * GFP_NOWAIT failed.  Free the existing one and
1321                          * prealloc for @blkg w/ GFP_KERNEL.
1322                          */
1323                         if (pinned_blkg)
1324                                 blkg_put(pinned_blkg);
1325                         blkg_get(blkg);
1326                         pinned_blkg = blkg;
1327
1328                         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1329
1330                         if (pd_prealloc)
1331                                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1332                         pd_prealloc = pol->pd_alloc_fn(GFP_KERNEL, q,
1333                                                        blkg->blkcg);
1334                         if (pd_prealloc)
1335                                 goto retry;
1336                         else
1337                                 goto enomem;
1338                 }
1339
1340                 blkg->pd[pol->plid] = pd;
1341                 pd->blkg = blkg;
1342                 pd->plid = pol->plid;
1343         }
1344
1345         /* all allocated, init in the same order */
1346         if (pol->pd_init_fn)
1347                 list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node)
1348                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1349
1350         __set_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1351         ret = 0;
1352
1353         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1354 out:
1355         if (queue_is_mq(q))
1356                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1357         if (pinned_blkg)
1358                 blkg_put(pinned_blkg);
1359         if (pd_prealloc)
1360                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1361         return ret;
1362
1363 enomem:
1364         /* alloc failed, nothing's initialized yet, free everything */
1365         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1366         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1367                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1368                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1369                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1370                 }
1371         }
1372         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1373         ret = -ENOMEM;
1374         goto out;
1375 }
1376 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_activate_policy);
1377
1378 /**
1379  * blkcg_deactivate_policy - deactivate a blkcg policy on a request_queue
1380  * @q: request_queue of interest
1381  * @pol: blkcg policy to deactivate
1382  *
1383  * Deactivate @pol on @q.  Follows the same synchronization rules as
1384  * blkcg_activate_policy().
1385  */
1386 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
1387                              const struct blkcg_policy *pol)
1388 {
1389         struct blkcg_gq *blkg;
1390
1391         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
1392                 return;
1393
1394         if (queue_is_mq(q))
1395                 blk_mq_freeze_queue(q);
1396
1397         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1398
1399         __clear_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1400
1401         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1402                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1403                         if (pol->pd_offline_fn)
1404                                 pol->pd_offline_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1405                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1406                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1407                 }
1408         }
1409
1410         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1411
1412         if (queue_is_mq(q))
1413                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1414 }
1415 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_deactivate_policy);
1416
1417 /**
1418  * blkcg_policy_register - register a blkcg policy
1419  * @pol: blkcg policy to register
1420  *
1421  * Register @pol with blkcg core.  Might sleep and @pol may be modified on
1422  * successful registration.  Returns 0 on success and -errno on failure.
1423  */
1424 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol)
1425 {
1426         struct blkcg *blkcg;
1427         int i, ret;
1428
1429         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1430         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1431
1432         /* find an empty slot */
1433         ret = -ENOSPC;
1434         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1435                 if (!blkcg_policy[i])
1436                         break;
1437         if (i >= BLKCG_MAX_POLS) {
1438                 pr_warn("blkcg_policy_register: BLKCG_MAX_POLS too small\n");
1439                 goto err_unlock;
1440         }
1441
1442         /* Make sure cpd/pd_alloc_fn and cpd/pd_free_fn in pairs */
1443         if ((!pol->cpd_alloc_fn ^ !pol->cpd_free_fn) ||
1444                 (!pol->pd_alloc_fn ^ !pol->pd_free_fn))
1445                 goto err_unlock;
1446
1447         /* register @pol */
1448         pol->plid = i;
1449         blkcg_policy[pol->plid] = pol;
1450
1451         /* allocate and install cpd's */
1452         if (pol->cpd_alloc_fn) {
1453                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1454                         struct blkcg_policy_data *cpd;
1455
1456                         cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1457                         if (!cpd)
1458                                 goto err_free_cpds;
1459
1460                         blkcg->cpd[pol->plid] = cpd;
1461                         cpd->blkcg = blkcg;
1462                         cpd->plid = pol->plid;
1463                         if (pol->cpd_init_fn)
1464                                 pol->cpd_init_fn(cpd);
1465                 }
1466         }
1467
1468         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1469
1470         /* everything is in place, add intf files for the new policy */
1471         if (pol->dfl_cftypes)
1472                 WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1473                                                pol->dfl_cftypes));
1474         if (pol->legacy_cftypes)
1475                 WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1476                                                   pol->legacy_cftypes));
1477         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1478         return 0;
1479
1480 err_free_cpds:
1481         if (pol->cpd_free_fn) {
1482                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1483                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1484                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1485                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1486                         }
1487                 }
1488         }
1489         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1490 err_unlock:
1491         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1492         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1493         return ret;
1494 }
1495 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_register);
1496
1497 /**
1498  * blkcg_policy_unregister - unregister a blkcg policy
1499  * @pol: blkcg policy to unregister
1500  *
1501  * Undo blkcg_policy_register(@pol).  Might sleep.
1502  */
1503 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol)
1504 {
1505         struct blkcg *blkcg;
1506
1507         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1508
1509         if (WARN_ON(blkcg_policy[pol->plid] != pol))
1510                 goto out_unlock;
1511
1512         /* kill the intf files first */
1513         if (pol->dfl_cftypes)
1514                 cgroup_rm_cftypes(pol->dfl_cftypes);
1515         if (pol->legacy_cftypes)
1516                 cgroup_rm_cftypes(pol->legacy_cftypes);
1517
1518         /* remove cpds and unregister */
1519         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1520
1521         if (pol->cpd_free_fn) {
1522                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1523                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1524                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1525                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1526                         }
1527                 }
1528         }
1529         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1530
1531         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1532 out_unlock:
1533         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1534 }
1535 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_unregister);
1536
1537 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
1538 {
1539         struct blkcg_gq *blkg = bio->bi_blkg;
1540
1541         /* consume the flag first */
1542         bio->bi_opf &= ~REQ_CGROUP_PUNT;
1543
1544         /* never bounce for the root cgroup */
1545         if (!blkg->parent)
1546                 return false;
1547
1548         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1549         bio_list_add(&blkg->async_bios, bio);
1550         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1551
1552         queue_work(blkcg_punt_bio_wq, &blkg->async_bio_work);
1553         return true;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Scale the accumulated delay based on how long it has been since we updated
1558  * the delay.  We only call this when we are adding delay, in case it's been a
1559  * while since we added delay, and when we are checking to see if we need to
1560  * delay a task, to account for any delays that may have occurred.
1561  */
1562 static void blkcg_scale_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now)
1563 {
1564         u64 old = atomic64_read(&blkg->delay_start);
1565
1566         /* negative use_delay means no scaling, see blkcg_set_delay() */
1567         if (atomic_read(&blkg->use_delay) < 0)
1568                 return;
1569
1570         /*
1571          * We only want to scale down every second.  The idea here is that we
1572          * want to delay people for min(delay_nsec, NSEC_PER_SEC) in a certain
1573          * time window.  We only want to throttle tasks for recent delay that
1574          * has occurred, in 1 second time windows since that's the maximum
1575          * things can be throttled.  We save the current delay window in
1576          * blkg->last_delay so we know what amount is still left to be charged
1577          * to the blkg from this point onward.  blkg->last_use keeps track of
1578          * the use_delay counter.  The idea is if we're unthrottling the blkg we
1579          * are ok with whatever is happening now, and we can take away more of
1580          * the accumulated delay as we've already throttled enough that
1581          * everybody is happy with their IO latencies.
1582          */
1583         if (time_before64(old + NSEC_PER_SEC, now) &&
1584             atomic64_cmpxchg(&blkg->delay_start, old, now) == old) {
1585                 u64 cur = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1586                 u64 sub = min_t(u64, blkg->last_delay, now - old);
1587                 int cur_use = atomic_read(&blkg->use_delay);
1588
1589                 /*
1590                  * We've been unthrottled, subtract a larger chunk of our
1591                  * accumulated delay.
1592                  */
1593                 if (cur_use < blkg->last_use)
1594                         sub = max_t(u64, sub, blkg->last_delay >> 1);
1595
1596                 /*
1597                  * This shouldn't happen, but handle it anyway.  Our delay_nsec
1598                  * should only ever be growing except here where we subtract out
1599                  * min(last_delay, 1 second), but lord knows bugs happen and I'd
1600                  * rather not end up with negative numbers.
1601                  */
1602                 if (unlikely(cur < sub)) {
1603                         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, 0);
1604                         blkg->last_delay = 0;
1605                 } else {
1606                         atomic64_sub(sub, &blkg->delay_nsec);
1607                         blkg->last_delay = cur - sub;
1608                 }
1609                 blkg->last_use = cur_use;
1610         }
1611 }
1612
1613 /*
1614  * This is called when we want to actually walk up the hierarchy and check to
1615  * see if we need to throttle, and then actually throttle if there is some
1616  * accumulated delay.  This should only be called upon return to user space so
1617  * we're not holding some lock that would induce a priority inversion.
1618  */
1619 static void blkcg_maybe_throttle_blkg(struct blkcg_gq *blkg, bool use_memdelay)
1620 {
1621         unsigned long pflags;
1622         bool clamp;
1623         u64 now = ktime_to_ns(ktime_get());
1624         u64 exp;
1625         u64 delay_nsec = 0;
1626         int tok;
1627
1628         while (blkg->parent) {
1629                 int use_delay = atomic_read(&blkg->use_delay);
1630
1631                 if (use_delay) {
1632                         u64 this_delay;
1633
1634                         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1635                         this_delay = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1636                         if (this_delay > delay_nsec) {
1637                                 delay_nsec = this_delay;
1638                                 clamp = use_delay > 0;
1639                         }
1640                 }
1641                 blkg = blkg->parent;
1642         }
1643
1644         if (!delay_nsec)
1645                 return;
1646
1647         /*
1648          * Let's not sleep for all eternity if we've amassed a huge delay.
1649          * Swapping or metadata IO can accumulate 10's of seconds worth of
1650          * delay, and we want userspace to be able to do _something_ so cap the
1651          * delays at 0.25s. If there's 10's of seconds worth of delay then the
1652          * tasks will be delayed for 0.25 second for every syscall. If
1653          * blkcg_set_delay() was used as indicated by negative use_delay, the
1654          * caller is responsible for regulating the range.
1655          */
1656         if (clamp)
1657                 delay_nsec = min_t(u64, delay_nsec, 250 * NSEC_PER_MSEC);
1658
1659         if (use_memdelay)
1660                 psi_memstall_enter(&pflags);
1661
1662         exp = ktime_add_ns(now, delay_nsec);
1663         tok = io_schedule_prepare();
1664         do {
1665                 __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1666                 if (!schedule_hrtimeout(&exp, HRTIMER_MODE_ABS))
1667                         break;
1668         } while (!fatal_signal_pending(current));
1669         io_schedule_finish(tok);
1670
1671         if (use_memdelay)
1672                 psi_memstall_leave(&pflags);
1673 }
1674
1675 /**
1676  * blkcg_maybe_throttle_current - throttle the current task if it has been marked
1677  *
1678  * This is only called if we've been marked with set_notify_resume().  Obviously
1679  * we can be set_notify_resume() for reasons other than blkcg throttling, so we
1680  * check to see if current->throttle_queue is set and if not this doesn't do
1681  * anything.  This should only ever be called by the resume code, it's not meant
1682  * to be called by people willy-nilly as it will actually do the work to
1683  * throttle the task if it is setup for throttling.
1684  */
1685 void blkcg_maybe_throttle_current(void)
1686 {
1687         struct request_queue *q = current->throttle_queue;
1688         struct cgroup_subsys_state *css;
1689         struct blkcg *blkcg;
1690         struct blkcg_gq *blkg;
1691         bool use_memdelay = current->use_memdelay;
1692
1693         if (!q)
1694                 return;
1695
1696         current->throttle_queue = NULL;
1697         current->use_memdelay = false;
1698
1699         rcu_read_lock();
1700         css = kthread_blkcg();
1701         if (css)
1702                 blkcg = css_to_blkcg(css);
1703         else
1704                 blkcg = css_to_blkcg(task_css(current, io_cgrp_id));
1705
1706         if (!blkcg)
1707                 goto out;
1708         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
1709         if (!blkg)
1710                 goto out;
1711         if (!blkg_tryget(blkg))
1712                 goto out;
1713         rcu_read_unlock();
1714
1715         blkcg_maybe_throttle_blkg(blkg, use_memdelay);
1716         blkg_put(blkg);
1717         blk_put_queue(q);
1718         return;
1719 out:
1720         rcu_read_unlock();
1721         blk_put_queue(q);
1722 }
1723
1724 /**
1725  * blkcg_schedule_throttle - this task needs to check for throttling
1726  * @q: the request queue IO was submitted on
1727  * @use_memdelay: do we charge this to memory delay for PSI
1728  *
1729  * This is called by the IO controller when we know there's delay accumulated
1730  * for the blkg for this task.  We do not pass the blkg because there are places
1731  * we call this that may not have that information, the swapping code for
1732  * instance will only have a request_queue at that point.  This set's the
1733  * notify_resume for the task to check and see if it requires throttling before
1734  * returning to user space.
1735  *
1736  * We will only schedule once per syscall.  You can call this over and over
1737  * again and it will only do the check once upon return to user space, and only
1738  * throttle once.  If the task needs to be throttled again it'll need to be
1739  * re-set at the next time we see the task.
1740  */
1741 void blkcg_schedule_throttle(struct request_queue *q, bool use_memdelay)
1742 {
1743         if (unlikely(current->flags & PF_KTHREAD))
1744                 return;
1745
1746         if (current->throttle_queue != q) {
1747                 if (!blk_get_queue(q))
1748                         return;
1749
1750                 if (current->throttle_queue)
1751                         blk_put_queue(current->throttle_queue);
1752                 current->throttle_queue = q;
1753         }
1754
1755         if (use_memdelay)
1756                 current->use_memdelay = use_memdelay;
1757         set_notify_resume(current);
1758 }
1759
1760 /**
1761  * blkcg_add_delay - add delay to this blkg
1762  * @blkg: blkg of interest
1763  * @now: the current time in nanoseconds
1764  * @delta: how many nanoseconds of delay to add
1765  *
1766  * Charge @delta to the blkg's current delay accumulation.  This is used to
1767  * throttle tasks if an IO controller thinks we need more throttling.
1768  */
1769 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta)
1770 {
1771         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
1772                 return;
1773         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1774         atomic64_add(delta, &blkg->delay_nsec);
1775 }
1776
1777 /**
1778  * blkg_tryget_closest - try and get a blkg ref on the closet blkg
1779  * @bio: target bio
1780  * @css: target css
1781  *
1782  * As the failure mode here is to walk up the blkg tree, this ensure that the
1783  * blkg->parent pointers are always valid.  This returns the blkg that it ended
1784  * up taking a reference on or %NULL if no reference was taken.
1785  */
1786 static inline struct blkcg_gq *blkg_tryget_closest(struct bio *bio,
1787                 struct cgroup_subsys_state *css)
1788 {
1789         struct blkcg_gq *blkg, *ret_blkg = NULL;
1790
1791         rcu_read_lock();
1792         blkg = blkg_lookup_create(css_to_blkcg(css),
1793                                   bio->bi_bdev->bd_disk->queue);
1794         while (blkg) {
1795                 if (blkg_tryget(blkg)) {
1796                         ret_blkg = blkg;
1797                         break;
1798                 }
1799                 blkg = blkg->parent;
1800         }
1801         rcu_read_unlock();
1802
1803         return ret_blkg;
1804 }
1805
1806 /**
1807  * bio_associate_blkg_from_css - associate a bio with a specified css
1808  * @bio: target bio
1809  * @css: target css
1810  *
1811  * Associate @bio with the blkg found by combining the css's blkg and the
1812  * request_queue of the @bio.  An association failure is handled by walking up
1813  * the blkg tree.  Therefore, the blkg associated can be anything between @blkg
1814  * and q->root_blkg.  This situation only happens when a cgroup is dying and
1815  * then the remaining bios will spill to the closest alive blkg.
1816  *
1817  * A reference will be taken on the blkg and will be released when @bio is
1818  * freed.
1819  */
1820 void bio_associate_blkg_from_css(struct bio *bio,
1821                                  struct cgroup_subsys_state *css)
1822 {
1823         if (bio->bi_blkg)
1824                 blkg_put(bio->bi_blkg);
1825
1826         if (css && css->parent) {
1827                 bio->bi_blkg = blkg_tryget_closest(bio, css);
1828         } else {
1829                 blkg_get(bio->bi_bdev->bd_disk->queue->root_blkg);
1830                 bio->bi_blkg = bio->bi_bdev->bd_disk->queue->root_blkg;
1831         }
1832 }
1833 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg_from_css);
1834
1835 /**
1836  * bio_associate_blkg - associate a bio with a blkg
1837  * @bio: target bio
1838  *
1839  * Associate @bio with the blkg found from the bio's css and request_queue.
1840  * If one is not found, bio_lookup_blkg() creates the blkg.  If a blkg is
1841  * already associated, the css is reused and association redone as the
1842  * request_queue may have changed.
1843  */
1844 void bio_associate_blkg(struct bio *bio)
1845 {
1846         struct cgroup_subsys_state *css;
1847
1848         rcu_read_lock();
1849
1850         if (bio->bi_blkg)
1851                 css = &bio_blkcg(bio)->css;
1852         else
1853                 css = blkcg_css();
1854
1855         bio_associate_blkg_from_css(bio, css);
1856
1857         rcu_read_unlock();
1858 }
1859 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_associate_blkg);
1860
1861 /**
1862  * bio_clone_blkg_association - clone blkg association from src to dst bio
1863  * @dst: destination bio
1864  * @src: source bio
1865  */
1866 void bio_clone_blkg_association(struct bio *dst, struct bio *src)
1867 {
1868         if (src->bi_blkg) {
1869                 if (dst->bi_blkg)
1870                         blkg_put(dst->bi_blkg);
1871                 blkg_get(src->bi_blkg);
1872                 dst->bi_blkg = src->bi_blkg;
1873         }
1874 }
1875 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_clone_blkg_association);
1876
1877 static int blk_cgroup_io_type(struct bio *bio)
1878 {
1879         if (op_is_discard(bio->bi_opf))
1880                 return BLKG_IOSTAT_DISCARD;
1881         if (op_is_write(bio->bi_opf))
1882                 return BLKG_IOSTAT_WRITE;
1883         return BLKG_IOSTAT_READ;
1884 }
1885
1886 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio)
1887 {
1888         int rwd = blk_cgroup_io_type(bio), cpu;
1889         struct blkg_iostat_set *bis;
1890
1891         cpu = get_cpu();
1892         bis = per_cpu_ptr(bio->bi_blkg->iostat_cpu, cpu);
1893         u64_stats_update_begin(&bis->sync);
1894
1895         /*
1896          * If the bio is flagged with BIO_CGROUP_ACCT it means this is a split
1897          * bio and we would have already accounted for the size of the bio.
1898          */
1899         if (!bio_flagged(bio, BIO_CGROUP_ACCT)) {
1900                 bio_set_flag(bio, BIO_CGROUP_ACCT);
1901                 bis->cur.bytes[rwd] += bio->bi_iter.bi_size;
1902         }
1903         bis->cur.ios[rwd]++;
1904
1905         u64_stats_update_end(&bis->sync);
1906         if (cgroup_subsys_on_dfl(io_cgrp_subsys))
1907                 cgroup_rstat_updated(bio->bi_blkg->blkcg->css.cgroup, cpu);
1908         put_cpu();
1909 }
1910
1911 static int __init blkcg_init(void)
1912 {
1913         blkcg_punt_bio_wq = alloc_workqueue("blkcg_punt_bio",
1914                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
1915                                             WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
1916         if (!blkcg_punt_bio_wq)
1917                 return -ENOMEM;
1918         return 0;
1919 }
1920 subsys_initcall(blkcg_init);
1921
1922 module_param(blkcg_debug_stats, bool, 0644);
1923 MODULE_PARM_DESC(blkcg_debug_stats, "True if you want debug stats, false if not");