block/blk-ioc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Functions related to io context handling
   4  */
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/module.h>
   7 #include <linux/init.h>
   8 #include <linux/bio.h>
   9 #include <linux/blkdev.h>
  10 #include <linux/slab.h>
  11 #include <linux/security.h>
  12 #include <linux/sched/task.h>
  13
  14 #include "blk.h"
  15 #include "blk-mq-sched.h"
  16
  17 /*
  18  * For io context allocations
  19  */
  20 static struct kmem_cache *iocontext_cachep;
  21
  22 #ifdef CONFIG_BLK_ICQ
  23 /**
  24  * get_io_context - increment reference count to io_context
  25  * @ioc: io_context to get
  26  *
  27  * Increment reference count to @ioc.
  28  */
  29 static void get_io_context(struct io_context *ioc)
  30 {
  31         BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
  32         atomic_long_inc(&ioc->refcount);
  33 }
  34
  35 static void icq_free_icq_rcu(struct rcu_head *head)
  36 {
  37         struct io_cq *icq = container_of(head, struct io_cq, __rcu_head);
  38
  39         kmem_cache_free(icq->__rcu_icq_cache, icq);
  40 }
  41
  42 /*
  43  * Exit an icq. Called with ioc locked for blk-mq, and with both ioc
  44  * and queue locked for legacy.
  45  */
  46 static void ioc_exit_icq(struct io_cq *icq)
  47 {
  48         struct elevator_type *et = icq->q->elevator->type;
  49
  50         if (icq->flags & ICQ_EXITED)
  51                 return;
  52
  53         if (et->ops.exit_icq)
  54                 et->ops.exit_icq(icq);
  55
  56         icq->flags |= ICQ_EXITED;
  57 }
  58
  59 static void ioc_exit_icqs(struct io_context *ioc)
  60 {
  61         struct io_cq *icq;
  62
  63         spin_lock_irq(&ioc->lock);
  64         hlist_for_each_entry(icq, &ioc->icq_list, ioc_node)
  65                 ioc_exit_icq(icq);
  66         spin_unlock_irq(&ioc->lock);
  67 }
  68
  69 /*
  70  * Release an icq. Called with ioc locked for blk-mq, and with both ioc
  71  * and queue locked for legacy.
  72  */
  73 static void ioc_destroy_icq(struct io_cq *icq)
  74 {
  75         struct io_context *ioc = icq->ioc;
  76         struct request_queue *q = icq->q;
  77         struct elevator_type *et = q->elevator->type;
  78
  79         lockdep_assert_held(&ioc->lock);
  80
  81         radix_tree_delete(&ioc->icq_tree, icq->q->id);
  82         hlist_del_init(&icq->ioc_node);
  83         list_del_init(&icq->q_node);
  84
  85         /*
  86          * Both setting lookup hint to and clearing it from @icq are done
  87          * under queue_lock.  If it's not pointing to @icq now, it never
  88          * will.  Hint assignment itself can race safely.
  89          */
  90         if (rcu_access_pointer(ioc->icq_hint) == icq)
  91                 rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, NULL);
  92
  93         ioc_exit_icq(icq);
  94
  95         /*
  96          * @icq->q might have gone away by the time RCU callback runs
  97          * making it impossible to determine icq_cache.  Record it in @icq.
  98          */
  99         icq->__rcu_icq_cache = et->icq_cache;
 100         icq->flags |= ICQ_DESTROYED;
 101         call_rcu(&icq->__rcu_head, icq_free_icq_rcu);
 102 }
 103
 104 /*
 105  * Slow path for ioc release in put_io_context().  Performs double-lock
 106  * dancing to unlink all icq's and then frees ioc.
 107  */
 108 static void ioc_release_fn(struct work_struct *work)
 109 {
 110         struct io_context *ioc = container_of(work, struct io_context,
 111                                               release_work);
 112         spin_lock_irq(&ioc->lock);
 113
 114         while (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
 115                 struct io_cq *icq = hlist_entry(ioc->icq_list.first,
 116                                                 struct io_cq, ioc_node);
 117                 struct request_queue *q = icq->q;
 118
 119                 if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
 120                         ioc_destroy_icq(icq);
 121                         spin_unlock(&q->queue_lock);
 122                 } else {
 123                         /* Make sure q and icq cannot be freed. */
 124                         rcu_read_lock();
 125
 126                         /* Re-acquire the locks in the correct order. */
 127                         spin_unlock(&ioc->lock);
 128                         spin_lock(&q->queue_lock);
 129                         spin_lock(&ioc->lock);
 130
 131                         /*
 132                          * The icq may have been destroyed when the ioc lock
 133                          * was released.
 134                          */
 135                         if (!(icq->flags & ICQ_DESTROYED))
 136                                 ioc_destroy_icq(icq);
 137
 138                         spin_unlock(&q->queue_lock);
 139                         rcu_read_unlock();
 140                 }
 141         }
 142
 143         spin_unlock_irq(&ioc->lock);
 144
 145         kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 146 }
 147
 148 /*
 149  * Releasing icqs requires reverse order double locking and we may already be
 150  * holding a queue_lock.  Do it asynchronously from a workqueue.
 151  */
 152 static bool ioc_delay_free(struct io_context *ioc)
 153 {
 154         unsigned long flags;
 155
 156         spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
 157         if (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
 158                 queue_work(system_power_efficient_wq, &ioc->release_work);
 159                 spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
 160                 return true;
 161         }
 162         spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
 163         return false;
 164 }
 165
 166 /**
 167  * ioc_clear_queue - break any ioc association with the specified queue
 168  * @q: request_queue being cleared
 169  *
 170  * Walk @q->icq_list and exit all io_cq's.
 171  */
 172 void ioc_clear_queue(struct request_queue *q)
 173 {
 174         LIST_HEAD(icq_list);
 175
 176         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 177         list_splice_init(&q->icq_list, &icq_list);
 178         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 179
 180         rcu_read_lock();
 181         while (!list_empty(&icq_list)) {
 182                 struct io_cq *icq =
 183                         list_entry(icq_list.next, struct io_cq, q_node);
 184
 185                 spin_lock_irq(&icq->ioc->lock);
 186                 if (!(icq->flags & ICQ_DESTROYED))
 187                         ioc_destroy_icq(icq);
 188                 spin_unlock_irq(&icq->ioc->lock);
 189         }
 190         rcu_read_unlock();
 191 }
 192 #else /* CONFIG_BLK_ICQ */
 193 static inline void ioc_exit_icqs(struct io_context *ioc)
 194 {
 195 }
 196 static inline bool ioc_delay_free(struct io_context *ioc)
 197 {
 198         return false;
 199 }
 200 #endif /* CONFIG_BLK_ICQ */
 201
 202 /**
 203  * put_io_context - put a reference of io_context
 204  * @ioc: io_context to put
 205  *
 206  * Decrement reference count of @ioc and release it if the count reaches
 207  * zero.
 208  */
 209 void put_io_context(struct io_context *ioc)
 210 {
 211         BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
 212         if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount) && !ioc_delay_free(ioc))
 213                 kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 214 }
 215 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_io_context);
 216
 217 /* Called by the exiting task */
 218 void exit_io_context(struct task_struct *task)
 219 {
 220         struct io_context *ioc;
 221
 222         task_lock(task);
 223         ioc = task->io_context;
 224         task->io_context = NULL;
 225         task_unlock(task);
 226
 227         if (atomic_dec_and_test(&ioc->active_ref)) {
 228                 ioc_exit_icqs(ioc);
 229                 put_io_context(ioc);
 230         }
 231 }
 232
 233 static struct io_context *alloc_io_context(gfp_t gfp_flags, int node)
 234 {
 235         struct io_context *ioc;
 236
 237         ioc = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags | __GFP_ZERO,
 238                                     node);
 239         if (unlikely(!ioc))
 240                 return NULL;
 241
 242         atomic_long_set(&ioc->refcount, 1);
 243         atomic_set(&ioc->active_ref, 1);
 244 #ifdef CONFIG_BLK_ICQ
 245         spin_lock_init(&ioc->lock);
 246         INIT_RADIX_TREE(&ioc->icq_tree, GFP_ATOMIC);
 247         INIT_HLIST_HEAD(&ioc->icq_list);
 248         INIT_WORK(&ioc->release_work, ioc_release_fn);
 249 #endif
 250         ioc->ioprio = IOPRIO_DEFAULT;
 251
 252         return ioc;
 253 }
 254
 255 int set_task_ioprio(struct task_struct *task, int ioprio)
 256 {
 257         int err;
 258         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
 259
 260         rcu_read_lock();
 261         tcred = __task_cred(task);
 262         if (!uid_eq(tcred->uid, cred->euid) &&
 263             !uid_eq(tcred->uid, cred->uid) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
 264                 rcu_read_unlock();
 265                 return -EPERM;
 266         }
 267         rcu_read_unlock();
 268
 269         err = security_task_setioprio(task, ioprio);
 270         if (err)
 271                 return err;
 272
 273         task_lock(task);
 274         if (unlikely(!task->io_context)) {
 275                 struct io_context *ioc;
 276
 277                 task_unlock(task);
 278
 279                 ioc = alloc_io_context(GFP_ATOMIC, NUMA_NO_NODE);
 280                 if (!ioc)
 281                         return -ENOMEM;
 282
 283                 task_lock(task);
 284                 if (task->flags & PF_EXITING) {
 285                         kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 286                         goto out;
 287                 }
 288                 if (task->io_context)
 289                         kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 290                 else
 291                         task->io_context = ioc;
 292         }
 293         task->io_context->ioprio = ioprio;
 294 out:
 295         task_unlock(task);
 296         return 0;
 297 }
 298 EXPORT_SYMBOL_GPL(set_task_ioprio);
 299
 300 int __copy_io(unsigned long clone_flags, struct task_struct *tsk)
 301 {
 302         struct io_context *ioc = current->io_context;
 303
 304         /*
 305          * Share io context with parent, if CLONE_IO is set
 306          */
 307         if (clone_flags & CLONE_IO) {
 308                 atomic_inc(&ioc->active_ref);
 309                 tsk->io_context = ioc;
 310         } else if (ioprio_valid(ioc->ioprio)) {
 311                 tsk->io_context = alloc_io_context(GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE);
 312                 if (!tsk->io_context)
 313                         return -ENOMEM;
 314                 tsk->io_context->ioprio = ioc->ioprio;
 315         }
 316
 317         return 0;
 318 }
 319
 320 #ifdef CONFIG_BLK_ICQ
 321 /**
 322  * ioc_lookup_icq - lookup io_cq from ioc
 323  * @q: the associated request_queue
 324  *
 325  * Look up io_cq associated with @ioc - @q pair from @ioc.  Must be called
 326  * with @q->queue_lock held.
 327  */
 328 struct io_cq *ioc_lookup_icq(struct request_queue *q)
 329 {
 330         struct io_context *ioc = current->io_context;
 331         struct io_cq *icq;
 332
 333         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
 334
 335         /*
 336          * icq's are indexed from @ioc using radix tree and hint pointer,
 337          * both of which are protected with RCU.  All removals are done
 338          * holding both q and ioc locks, and we're holding q lock - if we
 339          * find a icq which points to us, it's guaranteed to be valid.
 340          */
 341         rcu_read_lock();
 342         icq = rcu_dereference(ioc->icq_hint);
 343         if (icq && icq->q == q)
 344                 goto out;
 345
 346         icq = radix_tree_lookup(&ioc->icq_tree, q->id);
 347         if (icq && icq->q == q)
 348                 rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, icq); /* allowed to race */
 349         else
 350                 icq = NULL;
 351 out:
 352         rcu_read_unlock();
 353         return icq;
 354 }
 355 EXPORT_SYMBOL(ioc_lookup_icq);
 356
 357 /**
 358  * ioc_create_icq - create and link io_cq
 359  * @q: request_queue of interest
 360  *
 361  * Make sure io_cq linking @ioc and @q exists.  If icq doesn't exist, they
 362  * will be created using @gfp_mask.
 363  *
 364  * The caller is responsible for ensuring @ioc won't go away and @q is
 365  * alive and will stay alive until this function returns.
 366  */
 367 static struct io_cq *ioc_create_icq(struct request_queue *q)
 368 {
 369         struct io_context *ioc = current->io_context;
 370         struct elevator_type *et = q->elevator->type;
 371         struct io_cq *icq;
 372
 373         /* allocate stuff */
 374         icq = kmem_cache_alloc_node(et->icq_cache, GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO,
 375                                     q->node);
 376         if (!icq)
 377                 return NULL;
 378
 379         if (radix_tree_maybe_preload(GFP_ATOMIC) < 0) {
 380                 kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
 381                 return NULL;
 382         }
 383
 384         icq->ioc = ioc;
 385         icq->q = q;
 386         INIT_LIST_HEAD(&icq->q_node);
 387         INIT_HLIST_NODE(&icq->ioc_node);
 388
 389         /* lock both q and ioc and try to link @icq */
 390         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 391         spin_lock(&ioc->lock);
 392
 393         if (likely(!radix_tree_insert(&ioc->icq_tree, q->id, icq))) {
 394                 hlist_add_head(&icq->ioc_node, &ioc->icq_list);
 395                 list_add(&icq->q_node, &q->icq_list);
 396                 if (et->ops.init_icq)
 397                         et->ops.init_icq(icq);
 398         } else {
 399                 kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
 400                 icq = ioc_lookup_icq(q);
 401                 if (!icq)
 402                         printk(KERN_ERR "cfq: icq link failed!\n");
 403         }
 404
 405         spin_unlock(&ioc->lock);
 406         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 407         radix_tree_preload_end();
 408         return icq;
 409 }
 410
 411 struct io_cq *ioc_find_get_icq(struct request_queue *q)
 412 {
 413         struct io_context *ioc = current->io_context;
 414         struct io_cq *icq = NULL;
 415
 416         if (unlikely(!ioc)) {
 417                 ioc = alloc_io_context(GFP_ATOMIC, q->node);
 418                 if (!ioc)
 419                         return NULL;
 420
 421                 task_lock(current);
 422                 if (current->io_context) {
 423                         kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 424                         ioc = current->io_context;
 425                 } else {
 426                         current->io_context = ioc;
 427                 }
 428
 429                 get_io_context(ioc);
 430                 task_unlock(current);
 431         } else {
 432                 get_io_context(ioc);
 433
 434                 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 435                 icq = ioc_lookup_icq(q);
 436                 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 437         }
 438
 439         if (!icq) {
 440                 icq = ioc_create_icq(q);
 441                 if (!icq) {
 442                         put_io_context(ioc);
 443                         return NULL;
 444                 }
 445         }
 446         return icq;
 447 }
 448 EXPORT_SYMBOL_GPL(ioc_find_get_icq);
 449 #endif /* CONFIG_BLK_ICQ */
 450
 451 static int __init blk_ioc_init(void)
 452 {
 453         iocontext_cachep = kmem_cache_create("blkdev_ioc",
 454                         sizeof(struct io_context), 0, SLAB_PANIC, NULL);
 455         return 0;
 456 }
 457 subsys_initcall(blk_ioc_init);