block/blk-cgroup.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _BLK_CGROUP_PRIVATE_H
   3 #define _BLK_CGROUP_PRIVATE_H
   4 /*
   5  * block cgroup private header
   6  *
   7  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
   8  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   9  *
  10  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
  11  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
  12  *
  13  * Copyright (C) 2009 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
  14  *                    Nauman Rafique <nauman@google.com>
  15  */
  16
  17 #include <linux/blk-cgroup.h>
  18 #include <linux/cgroup.h>
  19 #include <linux/kthread.h>
  20 #include <linux/blk-mq.h>
  21 #include <linux/llist.h>
  22
  23 struct blkcg_gq;
  24 struct blkg_policy_data;
  25
  26
  27 /* percpu_counter batch for blkg_[rw]stats, per-cpu drift doesn't matter */
  28 #define BLKG_STAT_CPU_BATCH     (INT_MAX / 2)
  29
  30 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
  31
  32 enum blkg_iostat_type {
  33         BLKG_IOSTAT_READ,
  34         BLKG_IOSTAT_WRITE,
  35         BLKG_IOSTAT_DISCARD,
  36
  37         BLKG_IOSTAT_NR,
  38 };
  39
  40 struct blkg_iostat {
  41         u64                             bytes[BLKG_IOSTAT_NR];
  42         u64                             ios[BLKG_IOSTAT_NR];
  43 };
  44
  45 struct blkg_iostat_set {
  46         struct u64_stats_sync           sync;
  47         struct blkcg_gq                *blkg;
  48         struct llist_node               lnode;
  49         int                             lqueued;        /* queued in llist */
  50         struct blkg_iostat              cur;
  51         struct blkg_iostat              last;
  52 };
  53
  54 /* association between a blk cgroup and a request queue */
  55 struct blkcg_gq {
  56         /* Pointer to the associated request_queue */
  57         struct request_queue            *q;
  58         struct list_head                q_node;
  59         struct hlist_node               blkcg_node;
  60         struct blkcg                    *blkcg;
  61
  62         /* all non-root blkcg_gq's are guaranteed to have access to parent */
  63         struct blkcg_gq                 *parent;
  64
  65         /* reference count */
  66         struct percpu_ref               refcnt;
  67
  68         /* is this blkg online? protected by both blkcg and q locks */
  69         bool                            online;
  70
  71         struct blkg_iostat_set __percpu *iostat_cpu;
  72         struct blkg_iostat_set          iostat;
  73
  74         struct blkg_policy_data         *pd[BLKCG_MAX_POLS];
  75
  76         spinlock_t                      async_bio_lock;
  77         struct bio_list                 async_bios;
  78         union {
  79                 struct work_struct      async_bio_work;
  80                 struct work_struct      free_work;
  81         };
  82
  83         atomic_t                        use_delay;
  84         atomic64_t                      delay_nsec;
  85         atomic64_t                      delay_start;
  86         u64                             last_delay;
  87         int                             last_use;
  88
  89         struct rcu_head                 rcu_head;
  90 };
  91
  92 struct blkcg {
  93         struct cgroup_subsys_state      css;
  94         spinlock_t                      lock;
  95         refcount_t                      online_pin;
  96
  97         struct radix_tree_root          blkg_tree;
  98         struct blkcg_gq __rcu           *blkg_hint;
  99         struct hlist_head               blkg_list;
 100
 101         struct blkcg_policy_data        *cpd[BLKCG_MAX_POLS];
 102
 103         struct list_head                all_blkcgs_node;
 104
 105         /*
 106          * List of updated percpu blkg_iostat_set's since the last flush.
 107          */
 108         struct llist_head __percpu      *lhead;
 109
 110 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_FC_APPID
 111         char                            fc_app_id[FC_APPID_LEN];
 112 #endif
 113 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
 114         struct list_head                cgwb_list;
 115 #endif
 116 };
 117
 118 static inline struct blkcg *css_to_blkcg(struct cgroup_subsys_state *css)
 119 {
 120         return css ? container_of(css, struct blkcg, css) : NULL;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * A blkcg_gq (blkg) is association between a block cgroup (blkcg) and a
 125  * request_queue (q).  This is used by blkcg policies which need to track
 126  * information per blkcg - q pair.
 127  *
 128  * There can be multiple active blkcg policies and each blkg:policy pair is
 129  * represented by a blkg_policy_data which is allocated and freed by each
 130  * policy's pd_alloc/free_fn() methods.  A policy can allocate private data
 131  * area by allocating larger data structure which embeds blkg_policy_data
 132  * at the beginning.
 133  */
 134 struct blkg_policy_data {
 135         /* the blkg and policy id this per-policy data belongs to */
 136         struct blkcg_gq                 *blkg;
 137         int                             plid;
 138 };
 139
 140 /*
 141  * Policies that need to keep per-blkcg data which is independent from any
 142  * request_queue associated to it should implement cpd_alloc/free_fn()
 143  * methods.  A policy can allocate private data area by allocating larger
 144  * data structure which embeds blkcg_policy_data at the beginning.
 145  * cpd_init() is invoked to let each policy handle per-blkcg data.
 146  */
 147 struct blkcg_policy_data {
 148         /* the blkcg and policy id this per-policy data belongs to */
 149         struct blkcg                    *blkcg;
 150         int                             plid;
 151 };
 152
 153 typedef struct blkcg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_cpd_fn)(gfp_t gfp);
 154 typedef void (blkcg_pol_init_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 155 typedef void (blkcg_pol_free_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 156 typedef void (blkcg_pol_bind_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 157 typedef struct blkg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_pd_fn)(gfp_t gfp,
 158                                 struct request_queue *q, struct blkcg *blkcg);
 159 typedef void (blkcg_pol_init_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 160 typedef void (blkcg_pol_online_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 161 typedef void (blkcg_pol_offline_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 162 typedef void (blkcg_pol_free_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 163 typedef void (blkcg_pol_reset_pd_stats_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 164 typedef void (blkcg_pol_stat_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd,
 165                                 struct seq_file *s);
 166
 167 struct blkcg_policy {
 168         int                             plid;
 169         /* cgroup files for the policy */
 170         struct cftype                   *dfl_cftypes;
 171         struct cftype                   *legacy_cftypes;
 172
 173         /* operations */
 174         blkcg_pol_alloc_cpd_fn          *cpd_alloc_fn;
 175         blkcg_pol_init_cpd_fn           *cpd_init_fn;
 176         blkcg_pol_free_cpd_fn           *cpd_free_fn;
 177         blkcg_pol_bind_cpd_fn           *cpd_bind_fn;
 178
 179         blkcg_pol_alloc_pd_fn           *pd_alloc_fn;
 180         blkcg_pol_init_pd_fn            *pd_init_fn;
 181         blkcg_pol_online_pd_fn          *pd_online_fn;
 182         blkcg_pol_offline_pd_fn         *pd_offline_fn;
 183         blkcg_pol_free_pd_fn            *pd_free_fn;
 184         blkcg_pol_reset_pd_stats_fn     *pd_reset_stats_fn;
 185         blkcg_pol_stat_pd_fn            *pd_stat_fn;
 186 };
 187
 188 extern struct blkcg blkcg_root;
 189 extern bool blkcg_debug_stats;
 190
 191 int blkcg_init_disk(struct gendisk *disk);
 192 void blkcg_exit_disk(struct gendisk *disk);
 193
 194 /* Blkio controller policy registration */
 195 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol);
 196 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol);
 197 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
 198                           const struct blkcg_policy *pol);
 199 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
 200                              const struct blkcg_policy *pol);
 201
 202 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg);
 203 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
 204                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
 205                                      struct blkg_policy_data *, int),
 206                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
 207                        bool show_total);
 208 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v);
 209
 210 struct blkg_conf_ctx {
 211         struct block_device             *bdev;
 212         struct blkcg_gq                 *blkg;
 213         char                            *body;
 214 };
 215
 216 struct block_device *blkcg_conf_open_bdev(char **inputp);
 217 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
 218                    char *input, struct blkg_conf_ctx *ctx);
 219 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx);
 220
 221 /**
 222  * bio_issue_as_root_blkg - see if this bio needs to be issued as root blkg
 223  * @return: true if this bio needs to be submitted with the root blkg context.
 224  *
 225  * In order to avoid priority inversions we sometimes need to issue a bio as if
 226  * it were attached to the root blkg, and then backcharge to the actual owning
 227  * blkg.  The idea is we do bio_blkcg_css() to look up the actual context for
 228  * the bio and attach the appropriate blkg to the bio.  Then we call this helper
 229  * and if it is true run with the root blkg for that queue and then do any
 230  * backcharging to the originating cgroup once the io is complete.
 231  */
 232 static inline bool bio_issue_as_root_blkg(struct bio *bio)
 233 {
 234         return (bio->bi_opf & (REQ_META | REQ_SWAP)) != 0;
 235 }
 236
 237 /**
 238  * blkg_lookup - lookup blkg for the specified blkcg - q pair
 239  * @blkcg: blkcg of interest
 240  * @q: request_queue of interest
 241  *
 242  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.
 243
 244  * Must be called in a RCU critical section.
 245  */
 246 static inline struct blkcg_gq *blkg_lookup(struct blkcg *blkcg,
 247                                            struct request_queue *q)
 248 {
 249         struct blkcg_gq *blkg;
 250
 251         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
 252
 253         if (blkcg == &blkcg_root)
 254                 return q->root_blkg;
 255
 256         blkg = rcu_dereference(blkcg->blkg_hint);
 257         if (blkg && blkg->q == q)
 258                 return blkg;
 259
 260         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
 261         if (blkg && blkg->q != q)
 262                 blkg = NULL;
 263         return blkg;
 264 }
 265
 266 /**
 267  * blkg_to_pdata - get policy private data
 268  * @blkg: blkg of interest
 269  * @pol: policy of interest
 270  *
 271  * Return pointer to private data associated with the @blkg-@pol pair.
 272  */
 273 static inline struct blkg_policy_data *blkg_to_pd(struct blkcg_gq *blkg,
 274                                                   struct blkcg_policy *pol)
 275 {
 276         return blkg ? blkg->pd[pol->plid] : NULL;
 277 }
 278
 279 static inline struct blkcg_policy_data *blkcg_to_cpd(struct blkcg *blkcg,
 280                                                      struct blkcg_policy *pol)
 281 {
 282         return blkcg ? blkcg->cpd[pol->plid] : NULL;
 283 }
 284
 285 /**
 286  * pdata_to_blkg - get blkg associated with policy private data
 287  * @pd: policy private data of interest
 288  *
 289  * @pd is policy private data.  Determine the blkg it's associated with.
 290  */
 291 static inline struct blkcg_gq *pd_to_blkg(struct blkg_policy_data *pd)
 292 {
 293         return pd ? pd->blkg : NULL;
 294 }
 295
 296 static inline struct blkcg *cpd_to_blkcg(struct blkcg_policy_data *cpd)
 297 {
 298         return cpd ? cpd->blkcg : NULL;
 299 }
 300
 301 /**
 302  * blkg_path - format cgroup path of blkg
 303  * @blkg: blkg of interest
 304  * @buf: target buffer
 305  * @buflen: target buffer length
 306  *
 307  * Format the path of the cgroup of @blkg into @buf.
 308  */
 309 static inline int blkg_path(struct blkcg_gq *blkg, char *buf, int buflen)
 310 {
 311         return cgroup_path(blkg->blkcg->css.cgroup, buf, buflen);
 312 }
 313
 314 /**
 315  * blkg_get - get a blkg reference
 316  * @blkg: blkg to get
 317  *
 318  * The caller should be holding an existing reference.
 319  */
 320 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg)
 321 {
 322         percpu_ref_get(&blkg->refcnt);
 323 }
 324
 325 /**
 326  * blkg_tryget - try and get a blkg reference
 327  * @blkg: blkg to get
 328  *
 329  * This is for use when doing an RCU lookup of the blkg.  We may be in the midst
 330  * of freeing this blkg, so we can only use it if the refcnt is not zero.
 331  */
 332 static inline bool blkg_tryget(struct blkcg_gq *blkg)
 333 {
 334         return blkg && percpu_ref_tryget(&blkg->refcnt);
 335 }
 336
 337 /**
 338  * blkg_put - put a blkg reference
 339  * @blkg: blkg to put
 340  */
 341 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg)
 342 {
 343         percpu_ref_put(&blkg->refcnt);
 344 }
 345
 346 /**
 347  * blkg_for_each_descendant_pre - pre-order walk of a blkg's descendants
 348  * @d_blkg: loop cursor pointing to the current descendant
 349  * @pos_css: used for iteration
 350  * @p_blkg: target blkg to walk descendants of
 351  *
 352  * Walk @c_blkg through the descendants of @p_blkg.  Must be used with RCU
 353  * read locked.  If called under either blkcg or queue lock, the iteration
 354  * is guaranteed to include all and only online blkgs.  The caller may
 355  * update @pos_css by calling css_rightmost_descendant() to skip subtree.
 356  * @p_blkg is included in the iteration and the first node to be visited.
 357  */
 358 #define blkg_for_each_descendant_pre(d_blkg, pos_css, p_blkg)           \
 359         css_for_each_descendant_pre((pos_css), &(p_blkg)->blkcg->css)   \
 360                 if (((d_blkg) = blkg_lookup(css_to_blkcg(pos_css),      \
 361                                             (p_blkg)->q)))
 362
 363 /**
 364  * blkg_for_each_descendant_post - post-order walk of a blkg's descendants
 365  * @d_blkg: loop cursor pointing to the current descendant
 366  * @pos_css: used for iteration
 367  * @p_blkg: target blkg to walk descendants of
 368  *
 369  * Similar to blkg_for_each_descendant_pre() but performs post-order
 370  * traversal instead.  Synchronization rules are the same.  @p_blkg is
 371  * included in the iteration and the last node to be visited.
 372  */
 373 #define blkg_for_each_descendant_post(d_blkg, pos_css, p_blkg)          \
 374         css_for_each_descendant_post((pos_css), &(p_blkg)->blkcg->css)  \
 375                 if (((d_blkg) = blkg_lookup(css_to_blkcg(pos_css),      \
 376                                             (p_blkg)->q)))
 377
 378 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio);
 379
 380 static inline bool blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
 381 {
 382         if (bio->bi_opf & REQ_CGROUP_PUNT)
 383                 return __blkcg_punt_bio_submit(bio);
 384         else
 385                 return false;
 386 }
 387
 388 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio)
 389 {
 390         bio_issue_init(&bio->bi_issue, bio_sectors(bio));
 391 }
 392
 393 static inline void blkcg_use_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 394 {
 395         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
 396                 return;
 397         if (atomic_add_return(1, &blkg->use_delay) == 1)
 398                 atomic_inc(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 399 }
 400
 401 static inline int blkcg_unuse_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 402 {
 403         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 404
 405         if (WARN_ON_ONCE(old < 0))
 406                 return 0;
 407         if (old == 0)
 408                 return 0;
 409
 410         /*
 411          * We do this song and dance because we can race with somebody else
 412          * adding or removing delay.  If we just did an atomic_dec we'd end up
 413          * negative and we'd already be in trouble.  We need to subtract 1 and
 414          * then check to see if we were the last delay so we can drop the
 415          * congestion count on the cgroup.
 416          */
 417         while (old && !atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, old - 1))
 418                 ;
 419
 420         if (old == 0)
 421                 return 0;
 422         if (old == 1)
 423                 atomic_dec(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 424         return 1;
 425 }
 426
 427 /**
 428  * blkcg_set_delay - Enable allocator delay mechanism with the specified delay amount
 429  * @blkg: target blkg
 430  * @delay: delay duration in nsecs
 431  *
 432  * When enabled with this function, the delay is not decayed and must be
 433  * explicitly cleared with blkcg_clear_delay(). Must not be mixed with
 434  * blkcg_[un]use_delay() and blkcg_add_delay() usages.
 435  */
 436 static inline void blkcg_set_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 delay)
 437 {
 438         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 439
 440         /* We only want 1 person setting the congestion count for this blkg. */
 441         if (!old && atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, -1))
 442                 atomic_inc(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 443
 444         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, delay);
 445 }
 446
 447 /**
 448  * blkcg_clear_delay - Disable allocator delay mechanism
 449  * @blkg: target blkg
 450  *
 451  * Disable use_delay mechanism. See blkcg_set_delay().
 452  */
 453 static inline void blkcg_clear_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 454 {
 455         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 456
 457         /* We only want 1 person clearing the congestion count for this blkg. */
 458         if (old && atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, 0))
 459                 atomic_dec(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 460 }
 461
 462 /**
 463  * blk_cgroup_mergeable - Determine whether to allow or disallow merges
 464  * @rq: request to merge into
 465  * @bio: bio to merge
 466  *
 467  * @bio and @rq should belong to the same cgroup and their issue_as_root should
 468  * match. The latter is necessary as we don't want to throttle e.g. a metadata
 469  * update because it happens to be next to a regular IO.
 470  */
 471 static inline bool blk_cgroup_mergeable(struct request *rq, struct bio *bio)
 472 {
 473         return rq->bio->bi_blkg == bio->bi_blkg &&
 474                 bio_issue_as_root_blkg(rq->bio) == bio_issue_as_root_blkg(bio);
 475 }
 476
 477 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio);
 478 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta);
 479 #else   /* CONFIG_BLK_CGROUP */
 480
 481 struct blkg_policy_data {
 482 };
 483
 484 struct blkcg_policy_data {
 485 };
 486
 487 struct blkcg_policy {
 488 };
 489
 490 struct blkcg {
 491 };
 492
 493 static inline struct blkcg_gq *blkg_lookup(struct blkcg *blkcg, void *key) { return NULL; }
 494 static inline int blkcg_init_disk(struct gendisk *disk) { return 0; }
 495 static inline void blkcg_exit_disk(struct gendisk *disk) { }
 496 static inline int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol) { return 0; }
 497 static inline void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol) { }
 498 static inline int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
 499                                         const struct blkcg_policy *pol) { return 0; }
 500 static inline void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
 501                                            const struct blkcg_policy *pol) { }
 502
 503 static inline struct blkg_policy_data *blkg_to_pd(struct blkcg_gq *blkg,
 504                                                   struct blkcg_policy *pol) { return NULL; }
 505 static inline struct blkcg_gq *pd_to_blkg(struct blkg_policy_data *pd) { return NULL; }
 506 static inline char *blkg_path(struct blkcg_gq *blkg) { return NULL; }
 507 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg) { }
 508 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg) { }
 509
 510 static inline bool blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio) { return false; }
 511 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio) { }
 512 static inline void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio) { }
 513 static inline bool blk_cgroup_mergeable(struct request *rq, struct bio *bio) { return true; }
 514
 515 #define blk_queue_for_each_rl(rl, q)    \
 516         for ((rl) = &(q)->root_rl; (rl); (rl) = NULL)
 517
 518 #endif  /* CONFIG_BLK_CGROUP */
 519
 520 #endif /* _BLK_CGROUP_PRIVATE_H */