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