blk-mq: pass hctx to blk_mq_dispatch_rq_list
[platform/kernel/linux-starfive.git] / block / blk-mq.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Block multiqueue core code
4  *
5  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
6  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/backing-dev.h>
11 #include <linux/bio.h>
12 #include <linux/blkdev.h>
13 #include <linux/kmemleak.h>
14 #include <linux/mm.h>
15 #include <linux/init.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/workqueue.h>
18 #include <linux/smp.h>
19 #include <linux/llist.h>
20 #include <linux/list_sort.h>
21 #include <linux/cpu.h>
22 #include <linux/cache.h>
23 #include <linux/sched/sysctl.h>
24 #include <linux/sched/topology.h>
25 #include <linux/sched/signal.h>
26 #include <linux/delay.h>
27 #include <linux/crash_dump.h>
28 #include <linux/prefetch.h>
29 #include <linux/blk-crypto.h>
30
31 #include <trace/events/block.h>
32
33 #include <linux/blk-mq.h>
34 #include <linux/t10-pi.h>
35 #include "blk.h"
36 #include "blk-mq.h"
37 #include "blk-mq-debugfs.h"
38 #include "blk-mq-tag.h"
39 #include "blk-pm.h"
40 #include "blk-stat.h"
41 #include "blk-mq-sched.h"
42 #include "blk-rq-qos.h"
43
44 static DEFINE_PER_CPU(struct list_head, blk_cpu_done);
45
46 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q);
47 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb);
48
49 static int blk_mq_poll_stats_bkt(const struct request *rq)
50 {
51         int ddir, sectors, bucket;
52
53         ddir = rq_data_dir(rq);
54         sectors = blk_rq_stats_sectors(rq);
55
56         bucket = ddir + 2 * ilog2(sectors);
57
58         if (bucket < 0)
59                 return -1;
60         else if (bucket >= BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS)
61                 return ddir + BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS - 2;
62
63         return bucket;
64 }
65
66 /*
67  * Check if any of the ctx, dispatch list or elevator
68  * have pending work in this hardware queue.
69  */
70 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
71 {
72         return !list_empty_careful(&hctx->dispatch) ||
73                 sbitmap_any_bit_set(&hctx->ctx_map) ||
74                         blk_mq_sched_has_work(hctx);
75 }
76
77 /*
78  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
79  */
80 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
81                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
82 {
83         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
84
85         if (!sbitmap_test_bit(&hctx->ctx_map, bit))
86                 sbitmap_set_bit(&hctx->ctx_map, bit);
87 }
88
89 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
90                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
91 {
92         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
93
94         sbitmap_clear_bit(&hctx->ctx_map, bit);
95 }
96
97 struct mq_inflight {
98         struct hd_struct *part;
99         unsigned int inflight[2];
100 };
101
102 static bool blk_mq_check_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
103                                   struct request *rq, void *priv,
104                                   bool reserved)
105 {
106         struct mq_inflight *mi = priv;
107
108         if (rq->part == mi->part)
109                 mi->inflight[rq_data_dir(rq)]++;
110
111         return true;
112 }
113
114 unsigned int blk_mq_in_flight(struct request_queue *q, struct hd_struct *part)
115 {
116         struct mq_inflight mi = { .part = part };
117
118         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
119
120         return mi.inflight[0] + mi.inflight[1];
121 }
122
123 void blk_mq_in_flight_rw(struct request_queue *q, struct hd_struct *part,
124                          unsigned int inflight[2])
125 {
126         struct mq_inflight mi = { .part = part };
127
128         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
129         inflight[0] = mi.inflight[0];
130         inflight[1] = mi.inflight[1];
131 }
132
133 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
134 {
135         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
136         if (++q->mq_freeze_depth == 1) {
137                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
138                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
139                 if (queue_is_mq(q))
140                         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
141         } else {
142                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
143         }
144 }
145 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_freeze_queue_start);
146
147 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
148 {
149         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
150 }
151 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait);
152
153 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
154                                      unsigned long timeout)
155 {
156         return wait_event_timeout(q->mq_freeze_wq,
157                                         percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter),
158                                         timeout);
159 }
160 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait_timeout);
161
162 /*
163  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
164  * the queue afterward.
165  */
166 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
167 {
168         /*
169          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
170          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
171          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
172          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
173          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
174          */
175         blk_freeze_queue_start(q);
176         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
177 }
178
179 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
180 {
181         /*
182          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
183          * in the blk_mq_* namespace
184          */
185         blk_freeze_queue(q);
186 }
187 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
188
189 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
190 {
191         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
192         q->mq_freeze_depth--;
193         WARN_ON_ONCE(q->mq_freeze_depth < 0);
194         if (!q->mq_freeze_depth) {
195                 percpu_ref_resurrect(&q->q_usage_counter);
196                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
197         }
198         mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
199 }
200 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
201
202 /*
203  * FIXME: replace the scsi_internal_device_*block_nowait() calls in the
204  * mpt3sas driver such that this function can be removed.
205  */
206 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q)
207 {
208         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
209 }
210 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue_nowait);
211
212 /**
213  * blk_mq_quiesce_queue() - wait until all ongoing dispatches have finished
214  * @q: request queue.
215  *
216  * Note: this function does not prevent that the struct request end_io()
217  * callback function is invoked. Once this function is returned, we make
218  * sure no dispatch can happen until the queue is unquiesced via
219  * blk_mq_unquiesce_queue().
220  */
221 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q)
222 {
223         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
224         unsigned int i;
225         bool rcu = false;
226
227         blk_mq_quiesce_queue_nowait(q);
228
229         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
230                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
231                         synchronize_srcu(hctx->srcu);
232                 else
233                         rcu = true;
234         }
235         if (rcu)
236                 synchronize_rcu();
237 }
238 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue);
239
240 /*
241  * blk_mq_unquiesce_queue() - counterpart of blk_mq_quiesce_queue()
242  * @q: request queue.
243  *
244  * This function recovers queue into the state before quiescing
245  * which is done by blk_mq_quiesce_queue.
246  */
247 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q)
248 {
249         blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
250
251         /* dispatch requests which are inserted during quiescing */
252         blk_mq_run_hw_queues(q, true);
253 }
254 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unquiesce_queue);
255
256 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
257 {
258         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
259         unsigned int i;
260
261         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
262                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
263                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
264 }
265
266 /*
267  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
268  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
269  */
270 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
271 {
272         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS)) || rq->q->elevator;
273 }
274
275 static struct request *blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_alloc_data *data,
276                 unsigned int tag, u64 alloc_time_ns)
277 {
278         struct blk_mq_tags *tags = blk_mq_tags_from_data(data);
279         struct request *rq = tags->static_rqs[tag];
280         req_flags_t rq_flags = 0;
281
282         if (data->q->elevator) {
283                 rq->tag = BLK_MQ_NO_TAG;
284                 rq->internal_tag = tag;
285         } else {
286                 if (data->hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED) {
287                         rq_flags = RQF_MQ_INFLIGHT;
288                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
289                 }
290                 rq->tag = tag;
291                 rq->internal_tag = BLK_MQ_NO_TAG;
292                 data->hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
293         }
294
295         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
296         rq->q = data->q;
297         rq->mq_ctx = data->ctx;
298         rq->mq_hctx = data->hctx;
299         rq->rq_flags = rq_flags;
300         rq->cmd_flags = data->cmd_flags;
301         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT)
302                 rq->rq_flags |= RQF_PREEMPT;
303         if (blk_queue_io_stat(data->q))
304                 rq->rq_flags |= RQF_IO_STAT;
305         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
306         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
307         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
308         rq->rq_disk = NULL;
309         rq->part = NULL;
310 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
311         rq->alloc_time_ns = alloc_time_ns;
312 #endif
313         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
314                 rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
315         else
316                 rq->start_time_ns = 0;
317         rq->io_start_time_ns = 0;
318         rq->stats_sectors = 0;
319         rq->nr_phys_segments = 0;
320 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
321         rq->nr_integrity_segments = 0;
322 #endif
323         blk_crypto_rq_set_defaults(rq);
324         /* tag was already set */
325         WRITE_ONCE(rq->deadline, 0);
326
327         rq->timeout = 0;
328
329         rq->end_io = NULL;
330         rq->end_io_data = NULL;
331
332         data->ctx->rq_dispatched[op_is_sync(data->cmd_flags)]++;
333         refcount_set(&rq->ref, 1);
334
335         if (!op_is_flush(data->cmd_flags)) {
336                 struct elevator_queue *e = data->q->elevator;
337
338                 rq->elv.icq = NULL;
339                 if (e && e->type->ops.prepare_request) {
340                         if (e->type->icq_cache)
341                                 blk_mq_sched_assign_ioc(rq);
342
343                         e->type->ops.prepare_request(rq);
344                         rq->rq_flags |= RQF_ELVPRIV;
345                 }
346         }
347
348         data->hctx->queued++;
349         return rq;
350 }
351
352 static struct request *__blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data)
353 {
354         struct request_queue *q = data->q;
355         struct elevator_queue *e = q->elevator;
356         u64 alloc_time_ns = 0;
357         unsigned int tag;
358
359         /* alloc_time includes depth and tag waits */
360         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
361                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
362
363         if (data->cmd_flags & REQ_NOWAIT)
364                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_NOWAIT;
365
366         if (e) {
367                 /*
368                  * Flush requests are special and go directly to the
369                  * dispatch list. Don't include reserved tags in the
370                  * limiting, as it isn't useful.
371                  */
372                 if (!op_is_flush(data->cmd_flags) &&
373                     e->type->ops.limit_depth &&
374                     !(data->flags & BLK_MQ_REQ_RESERVED))
375                         e->type->ops.limit_depth(data->cmd_flags, data);
376         }
377
378 retry:
379         data->ctx = blk_mq_get_ctx(q);
380         data->hctx = blk_mq_map_queue(q, data->cmd_flags, data->ctx);
381         if (!e)
382                 blk_mq_tag_busy(data->hctx);
383
384         /*
385          * Waiting allocations only fail because of an inactive hctx.  In that
386          * case just retry the hctx assignment and tag allocation as CPU hotplug
387          * should have migrated us to an online CPU by now.
388          */
389         tag = blk_mq_get_tag(data);
390         if (tag == BLK_MQ_NO_TAG) {
391                 if (data->flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
392                         return NULL;
393
394                 /*
395                  * Give up the CPU and sleep for a random short time to ensure
396                  * that thread using a realtime scheduling class are migrated
397                  * off the the CPU, and thus off the hctx that is going away.
398                  */
399                 msleep(3);
400                 goto retry;
401         }
402         return blk_mq_rq_ctx_init(data, tag, alloc_time_ns);
403 }
404
405 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
406                 blk_mq_req_flags_t flags)
407 {
408         struct blk_mq_alloc_data data = {
409                 .q              = q,
410                 .flags          = flags,
411                 .cmd_flags      = op,
412         };
413         struct request *rq;
414         int ret;
415
416         ret = blk_queue_enter(q, flags);
417         if (ret)
418                 return ERR_PTR(ret);
419
420         rq = __blk_mq_alloc_request(&data);
421         if (!rq)
422                 goto out_queue_exit;
423         rq->__data_len = 0;
424         rq->__sector = (sector_t) -1;
425         rq->bio = rq->biotail = NULL;
426         return rq;
427 out_queue_exit:
428         blk_queue_exit(q);
429         return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
430 }
431 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
432
433 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
434         unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags, unsigned int hctx_idx)
435 {
436         struct blk_mq_alloc_data data = {
437                 .q              = q,
438                 .flags          = flags,
439                 .cmd_flags      = op,
440         };
441         u64 alloc_time_ns = 0;
442         unsigned int cpu;
443         unsigned int tag;
444         int ret;
445
446         /* alloc_time includes depth and tag waits */
447         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
448                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
449
450         /*
451          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
452          * different hardware context.  No need to complicate the low level
453          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
454          * a specific queue.
455          */
456         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & (BLK_MQ_REQ_NOWAIT | BLK_MQ_REQ_RESERVED))))
457                 return ERR_PTR(-EINVAL);
458
459         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
460                 return ERR_PTR(-EIO);
461
462         ret = blk_queue_enter(q, flags);
463         if (ret)
464                 return ERR_PTR(ret);
465
466         /*
467          * Check if the hardware context is actually mapped to anything.
468          * If not tell the caller that it should skip this queue.
469          */
470         ret = -EXDEV;
471         data.hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
472         if (!blk_mq_hw_queue_mapped(data.hctx))
473                 goto out_queue_exit;
474         cpu = cpumask_first_and(data.hctx->cpumask, cpu_online_mask);
475         data.ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
476
477         if (!q->elevator)
478                 blk_mq_tag_busy(data.hctx);
479
480         ret = -EWOULDBLOCK;
481         tag = blk_mq_get_tag(&data);
482         if (tag == BLK_MQ_NO_TAG)
483                 goto out_queue_exit;
484         return blk_mq_rq_ctx_init(&data, tag, alloc_time_ns);
485
486 out_queue_exit:
487         blk_queue_exit(q);
488         return ERR_PTR(ret);
489 }
490 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
491
492 static void __blk_mq_free_request(struct request *rq)
493 {
494         struct request_queue *q = rq->q;
495         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
496         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
497         const int sched_tag = rq->internal_tag;
498
499         blk_crypto_free_request(rq);
500         blk_pm_mark_last_busy(rq);
501         rq->mq_hctx = NULL;
502         if (rq->tag != BLK_MQ_NO_TAG)
503                 blk_mq_put_tag(hctx->tags, ctx, rq->tag);
504         if (sched_tag != BLK_MQ_NO_TAG)
505                 blk_mq_put_tag(hctx->sched_tags, ctx, sched_tag);
506         blk_mq_sched_restart(hctx);
507         blk_queue_exit(q);
508 }
509
510 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
511 {
512         struct request_queue *q = rq->q;
513         struct elevator_queue *e = q->elevator;
514         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
515         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
516
517         if (rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) {
518                 if (e && e->type->ops.finish_request)
519                         e->type->ops.finish_request(rq);
520                 if (rq->elv.icq) {
521                         put_io_context(rq->elv.icq->ioc);
522                         rq->elv.icq = NULL;
523                 }
524         }
525
526         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
527         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_INFLIGHT)
528                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
529
530         if (unlikely(laptop_mode && !blk_rq_is_passthrough(rq)))
531                 laptop_io_completion(q->backing_dev_info);
532
533         rq_qos_done(q, rq);
534
535         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
536         if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
537                 __blk_mq_free_request(rq);
538 }
539 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
540
541 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
542 {
543         u64 now = 0;
544
545         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
546                 now = ktime_get_ns();
547
548         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
549                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
550                 blk_stat_add(rq, now);
551         }
552
553         if (rq->internal_tag != BLK_MQ_NO_TAG)
554                 blk_mq_sched_completed_request(rq, now);
555
556         blk_account_io_done(rq, now);
557
558         if (rq->end_io) {
559                 rq_qos_done(rq->q, rq);
560                 rq->end_io(rq, error);
561         } else {
562                 blk_mq_free_request(rq);
563         }
564 }
565 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
566
567 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
568 {
569         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
570                 BUG();
571         __blk_mq_end_request(rq, error);
572 }
573 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
574
575 /*
576  * Softirq action handler - move entries to local list and loop over them
577  * while passing them to the queue registered handler.
578  */
579 static __latent_entropy void blk_done_softirq(struct softirq_action *h)
580 {
581         struct list_head *cpu_list, local_list;
582
583         local_irq_disable();
584         cpu_list = this_cpu_ptr(&blk_cpu_done);
585         list_replace_init(cpu_list, &local_list);
586         local_irq_enable();
587
588         while (!list_empty(&local_list)) {
589                 struct request *rq;
590
591                 rq = list_entry(local_list.next, struct request, ipi_list);
592                 list_del_init(&rq->ipi_list);
593                 rq->q->mq_ops->complete(rq);
594         }
595 }
596
597 static void blk_mq_trigger_softirq(struct request *rq)
598 {
599         struct list_head *list;
600         unsigned long flags;
601
602         local_irq_save(flags);
603         list = this_cpu_ptr(&blk_cpu_done);
604         list_add_tail(&rq->ipi_list, list);
605
606         /*
607          * If the list only contains our just added request, signal a raise of
608          * the softirq.  If there are already entries there, someone already
609          * raised the irq but it hasn't run yet.
610          */
611         if (list->next == &rq->ipi_list)
612                 raise_softirq_irqoff(BLOCK_SOFTIRQ);
613         local_irq_restore(flags);
614 }
615
616 static int blk_softirq_cpu_dead(unsigned int cpu)
617 {
618         /*
619          * If a CPU goes away, splice its entries to the current CPU
620          * and trigger a run of the softirq
621          */
622         local_irq_disable();
623         list_splice_init(&per_cpu(blk_cpu_done, cpu),
624                          this_cpu_ptr(&blk_cpu_done));
625         raise_softirq_irqoff(BLOCK_SOFTIRQ);
626         local_irq_enable();
627
628         return 0;
629 }
630
631
632 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
633 {
634         struct request *rq = data;
635
636         /*
637          * For most of single queue controllers, there is only one irq vector
638          * for handling I/O completion, and the only irq's affinity is set
639          * to all possible CPUs.  On most of ARCHs, this affinity means the irq
640          * is handled on one specific CPU.
641          *
642          * So complete I/O requests in softirq context in case of single queue
643          * devices to avoid degrading I/O performance due to irqsoff latency.
644          */
645         if (rq->q->nr_hw_queues == 1)
646                 blk_mq_trigger_softirq(rq);
647         else
648                 rq->q->mq_ops->complete(rq);
649 }
650
651 static inline bool blk_mq_complete_need_ipi(struct request *rq)
652 {
653         int cpu = raw_smp_processor_id();
654
655         if (!IS_ENABLED(CONFIG_SMP) ||
656             !test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags))
657                 return false;
658
659         /* same CPU or cache domain?  Complete locally */
660         if (cpu == rq->mq_ctx->cpu ||
661             (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags) &&
662              cpus_share_cache(cpu, rq->mq_ctx->cpu)))
663                 return false;
664
665         /* don't try to IPI to an offline CPU */
666         return cpu_online(rq->mq_ctx->cpu);
667 }
668
669 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq)
670 {
671         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
672
673         blk_mq_put_driver_tag(rq);
674
675         /*
676          * For a polled request, always complete locallly, it's pointless
677          * to redirect the completion.
678          */
679         if (rq->cmd_flags & REQ_HIPRI)
680                 return false;
681
682         if (blk_mq_complete_need_ipi(rq)) {
683                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
684                 rq->csd.info = rq;
685                 rq->csd.flags = 0;
686                 smp_call_function_single_async(rq->mq_ctx->cpu, &rq->csd);
687         } else {
688                 if (rq->q->nr_hw_queues > 1)
689                         return false;
690                 blk_mq_trigger_softirq(rq);
691         }
692
693         return true;
694 }
695 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_complete_request_remote);
696
697 /**
698  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
699  * @rq:         the request being processed
700  *
701  * Description:
702  *      Complete a request by scheduling the ->complete_rq operation.
703  **/
704 void blk_mq_complete_request(struct request *rq)
705 {
706         if (!blk_mq_complete_request_remote(rq))
707                 rq->q->mq_ops->complete(rq);
708 }
709 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
710
711 static void hctx_unlock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int srcu_idx)
712         __releases(hctx->srcu)
713 {
714         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING))
715                 rcu_read_unlock();
716         else
717                 srcu_read_unlock(hctx->srcu, srcu_idx);
718 }
719
720 static void hctx_lock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int *srcu_idx)
721         __acquires(hctx->srcu)
722 {
723         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
724                 /* shut up gcc false positive */
725                 *srcu_idx = 0;
726                 rcu_read_lock();
727         } else
728                 *srcu_idx = srcu_read_lock(hctx->srcu);
729 }
730
731 /**
732  * blk_mq_start_request - Start processing a request
733  * @rq: Pointer to request to be started
734  *
735  * Function used by device drivers to notify the block layer that a request
736  * is going to be processed now, so blk layer can do proper initializations
737  * such as starting the timeout timer.
738  */
739 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
740 {
741         struct request_queue *q = rq->q;
742
743         trace_block_rq_issue(q, rq);
744
745         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
746                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
747                 rq->stats_sectors = blk_rq_sectors(rq);
748                 rq->rq_flags |= RQF_STATS;
749                 rq_qos_issue(q, rq);
750         }
751
752         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
753
754         blk_add_timer(rq);
755         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
756
757 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
758         if (blk_integrity_rq(rq) && req_op(rq) == REQ_OP_WRITE)
759                 q->integrity.profile->prepare_fn(rq);
760 #endif
761 }
762 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
763
764 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
765 {
766         struct request_queue *q = rq->q;
767
768         blk_mq_put_driver_tag(rq);
769
770         trace_block_rq_requeue(q, rq);
771         rq_qos_requeue(q, rq);
772
773         if (blk_mq_request_started(rq)) {
774                 WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
775                 rq->rq_flags &= ~RQF_TIMED_OUT;
776         }
777 }
778
779 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list)
780 {
781         __blk_mq_requeue_request(rq);
782
783         /* this request will be re-inserted to io scheduler queue */
784         blk_mq_sched_requeue_request(rq);
785
786         BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
787         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true, kick_requeue_list);
788 }
789 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
790
791 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
792 {
793         struct request_queue *q =
794                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
795         LIST_HEAD(rq_list);
796         struct request *rq, *next;
797
798         spin_lock_irq(&q->requeue_lock);
799         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
800         spin_unlock_irq(&q->requeue_lock);
801
802         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
803                 if (!(rq->rq_flags & (RQF_SOFTBARRIER | RQF_DONTPREP)))
804                         continue;
805
806                 rq->rq_flags &= ~RQF_SOFTBARRIER;
807                 list_del_init(&rq->queuelist);
808                 /*
809                  * If RQF_DONTPREP, rq has contained some driver specific
810                  * data, so insert it to hctx dispatch list to avoid any
811                  * merge.
812                  */
813                 if (rq->rq_flags & RQF_DONTPREP)
814                         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, false);
815                 else
816                         blk_mq_sched_insert_request(rq, true, false, false);
817         }
818
819         while (!list_empty(&rq_list)) {
820                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
821                 list_del_init(&rq->queuelist);
822                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, false, false);
823         }
824
825         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
826 }
827
828 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head,
829                                 bool kick_requeue_list)
830 {
831         struct request_queue *q = rq->q;
832         unsigned long flags;
833
834         /*
835          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
836          * request head insertion from the workqueue.
837          */
838         BUG_ON(rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER);
839
840         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
841         if (at_head) {
842                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
843                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
844         } else {
845                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
846         }
847         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
848
849         if (kick_requeue_list)
850                 blk_mq_kick_requeue_list(q);
851 }
852
853 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
854 {
855         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work, 0);
856 }
857 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
858
859 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
860                                     unsigned long msecs)
861 {
862         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work,
863                                     msecs_to_jiffies(msecs));
864 }
865 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
866
867 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
868 {
869         if (tag < tags->nr_tags) {
870                 prefetch(tags->rqs[tag]);
871                 return tags->rqs[tag];
872         }
873
874         return NULL;
875 }
876 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
877
878 static bool blk_mq_rq_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
879                                void *priv, bool reserved)
880 {
881         /*
882          * If we find a request that is inflight and the queue matches,
883          * we know the queue is busy. Return false to stop the iteration.
884          */
885         if (rq->state == MQ_RQ_IN_FLIGHT && rq->q == hctx->queue) {
886                 bool *busy = priv;
887
888                 *busy = true;
889                 return false;
890         }
891
892         return true;
893 }
894
895 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q)
896 {
897         bool busy = false;
898
899         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_rq_inflight, &busy);
900         return busy;
901 }
902 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_queue_inflight);
903
904 static void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
905 {
906         req->rq_flags |= RQF_TIMED_OUT;
907         if (req->q->mq_ops->timeout) {
908                 enum blk_eh_timer_return ret;
909
910                 ret = req->q->mq_ops->timeout(req, reserved);
911                 if (ret == BLK_EH_DONE)
912                         return;
913                 WARN_ON_ONCE(ret != BLK_EH_RESET_TIMER);
914         }
915
916         blk_add_timer(req);
917 }
918
919 static bool blk_mq_req_expired(struct request *rq, unsigned long *next)
920 {
921         unsigned long deadline;
922
923         if (blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IN_FLIGHT)
924                 return false;
925         if (rq->rq_flags & RQF_TIMED_OUT)
926                 return false;
927
928         deadline = READ_ONCE(rq->deadline);
929         if (time_after_eq(jiffies, deadline))
930                 return true;
931
932         if (*next == 0)
933                 *next = deadline;
934         else if (time_after(*next, deadline))
935                 *next = deadline;
936         return false;
937 }
938
939 static bool blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
940                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
941 {
942         unsigned long *next = priv;
943
944         /*
945          * Just do a quick check if it is expired before locking the request in
946          * so we're not unnecessarilly synchronizing across CPUs.
947          */
948         if (!blk_mq_req_expired(rq, next))
949                 return true;
950
951         /*
952          * We have reason to believe the request may be expired. Take a
953          * reference on the request to lock this request lifetime into its
954          * currently allocated context to prevent it from being reallocated in
955          * the event the completion by-passes this timeout handler.
956          *
957          * If the reference was already released, then the driver beat the
958          * timeout handler to posting a natural completion.
959          */
960         if (!refcount_inc_not_zero(&rq->ref))
961                 return true;
962
963         /*
964          * The request is now locked and cannot be reallocated underneath the
965          * timeout handler's processing. Re-verify this exact request is truly
966          * expired; if it is not expired, then the request was completed and
967          * reallocated as a new request.
968          */
969         if (blk_mq_req_expired(rq, next))
970                 blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
971
972         if (is_flush_rq(rq, hctx))
973                 rq->end_io(rq, 0);
974         else if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
975                 __blk_mq_free_request(rq);
976
977         return true;
978 }
979
980 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
981 {
982         struct request_queue *q =
983                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
984         unsigned long next = 0;
985         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
986         int i;
987
988         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
989          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
990          * completion, since the timeout code would not be able to
991          * acquire the queue reference here.
992          *
993          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
994          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
995          * obtain a reference even in the short window between the queue
996          * starting to freeze, by dropping the first reference in
997          * blk_freeze_queue_start, and the moment the last request is
998          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
999          * zero.
1000          */
1001         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
1002                 return;
1003
1004         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &next);
1005
1006         if (next != 0) {
1007                 mod_timer(&q->timeout, next);
1008         } else {
1009                 /*
1010                  * Request timeouts are handled as a forward rolling timer. If
1011                  * we end up here it means that no requests are pending and
1012                  * also that no request has been pending for a while. Mark
1013                  * each hctx as idle.
1014                  */
1015                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1016                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
1017                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
1018                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
1019                 }
1020         }
1021         blk_queue_exit(q);
1022 }
1023
1024 struct flush_busy_ctx_data {
1025         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1026         struct list_head *list;
1027 };
1028
1029 static bool flush_busy_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr, void *data)
1030 {
1031         struct flush_busy_ctx_data *flush_data = data;
1032         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = flush_data->hctx;
1033         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
1034         enum hctx_type type = hctx->type;
1035
1036         spin_lock(&ctx->lock);
1037         list_splice_tail_init(&ctx->rq_lists[type], flush_data->list);
1038         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
1039         spin_unlock(&ctx->lock);
1040         return true;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
1045  * to the for-dispatch
1046  */
1047 void blk_mq_flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
1048 {
1049         struct flush_busy_ctx_data data = {
1050                 .hctx = hctx,
1051                 .list = list,
1052         };
1053
1054         sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, flush_busy_ctx, &data);
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_flush_busy_ctxs);
1057
1058 struct dispatch_rq_data {
1059         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1060         struct request *rq;
1061 };
1062
1063 static bool dispatch_rq_from_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr,
1064                 void *data)
1065 {
1066         struct dispatch_rq_data *dispatch_data = data;
1067         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = dispatch_data->hctx;
1068         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
1069         enum hctx_type type = hctx->type;
1070
1071         spin_lock(&ctx->lock);
1072         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
1073                 dispatch_data->rq = list_entry_rq(ctx->rq_lists[type].next);
1074                 list_del_init(&dispatch_data->rq->queuelist);
1075                 if (list_empty(&ctx->rq_lists[type]))
1076                         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
1077         }
1078         spin_unlock(&ctx->lock);
1079
1080         return !dispatch_data->rq;
1081 }
1082
1083 struct request *blk_mq_dequeue_from_ctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1084                                         struct blk_mq_ctx *start)
1085 {
1086         unsigned off = start ? start->index_hw[hctx->type] : 0;
1087         struct dispatch_rq_data data = {
1088                 .hctx = hctx,
1089                 .rq   = NULL,
1090         };
1091
1092         __sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, off,
1093                                dispatch_rq_from_ctx, &data);
1094
1095         return data.rq;
1096 }
1097
1098 static inline unsigned int queued_to_index(unsigned int queued)
1099 {
1100         if (!queued)
1101                 return 0;
1102
1103         return min(BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1, ilog2(queued) + 1);
1104 }
1105
1106 static int blk_mq_dispatch_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
1107                                 int flags, void *key)
1108 {
1109         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1110
1111         hctx = container_of(wait, struct blk_mq_hw_ctx, dispatch_wait);
1112
1113         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1114         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1115                 struct sbitmap_queue *sbq;
1116
1117                 list_del_init(&wait->entry);
1118                 sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1119                 atomic_dec(&sbq->ws_active);
1120         }
1121         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1122
1123         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1124         return 1;
1125 }
1126
1127 /*
1128  * Mark us waiting for a tag. For shared tags, this involves hooking us into
1129  * the tag wakeups. For non-shared tags, we can simply mark us needing a
1130  * restart. For both cases, take care to check the condition again after
1131  * marking us as waiting.
1132  */
1133 static bool blk_mq_mark_tag_wait(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1134                                  struct request *rq)
1135 {
1136         struct sbitmap_queue *sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1137         struct wait_queue_head *wq;
1138         wait_queue_entry_t *wait;
1139         bool ret;
1140
1141         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1142                 blk_mq_sched_mark_restart_hctx(hctx);
1143
1144                 /*
1145                  * It's possible that a tag was freed in the window between the
1146                  * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1147                  * queue.
1148                  *
1149                  * Don't clear RESTART here, someone else could have set it.
1150                  * At most this will cost an extra queue run.
1151                  */
1152                 return blk_mq_get_driver_tag(rq);
1153         }
1154
1155         wait = &hctx->dispatch_wait;
1156         if (!list_empty_careful(&wait->entry))
1157                 return false;
1158
1159         wq = &bt_wait_ptr(sbq, hctx)->wait;
1160
1161         spin_lock_irq(&wq->lock);
1162         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1163         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1164                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1165                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1166                 return false;
1167         }
1168
1169         atomic_inc(&sbq->ws_active);
1170         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1171         __add_wait_queue(wq, wait);
1172
1173         /*
1174          * It's possible that a tag was freed in the window between the
1175          * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1176          * queue.
1177          */
1178         ret = blk_mq_get_driver_tag(rq);
1179         if (!ret) {
1180                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1181                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1182                 return false;
1183         }
1184
1185         /*
1186          * We got a tag, remove ourselves from the wait queue to ensure
1187          * someone else gets the wakeup.
1188          */
1189         list_del_init(&wait->entry);
1190         atomic_dec(&sbq->ws_active);
1191         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1192         spin_unlock_irq(&wq->lock);
1193
1194         return true;
1195 }
1196
1197 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT  8
1198 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR  4
1199 /*
1200  * Update dispatch busy with the Exponential Weighted Moving Average(EWMA):
1201  * - EWMA is one simple way to compute running average value
1202  * - weight(7/8 and 1/8) is applied so that it can decrease exponentially
1203  * - take 4 as factor for avoiding to get too small(0) result, and this
1204  *   factor doesn't matter because EWMA decreases exponentially
1205  */
1206 static void blk_mq_update_dispatch_busy(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool busy)
1207 {
1208         unsigned int ewma;
1209
1210         if (hctx->queue->elevator)
1211                 return;
1212
1213         ewma = hctx->dispatch_busy;
1214
1215         if (!ewma && !busy)
1216                 return;
1217
1218         ewma *= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT - 1;
1219         if (busy)
1220                 ewma += 1 << BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR;
1221         ewma /= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT;
1222
1223         hctx->dispatch_busy = ewma;
1224 }
1225
1226 #define BLK_MQ_RESOURCE_DELAY   3               /* ms units */
1227
1228 static void blk_mq_handle_dev_resource(struct request *rq,
1229                                        struct list_head *list)
1230 {
1231         struct request *next =
1232                 list_first_entry_or_null(list, struct request, queuelist);
1233
1234         /*
1235          * If an I/O scheduler has been configured and we got a driver tag for
1236          * the next request already, free it.
1237          */
1238         if (next)
1239                 blk_mq_put_driver_tag(next);
1240
1241         list_add(&rq->queuelist, list);
1242         __blk_mq_requeue_request(rq);
1243 }
1244
1245 static void blk_mq_handle_zone_resource(struct request *rq,
1246                                         struct list_head *zone_list)
1247 {
1248         /*
1249          * If we end up here it is because we cannot dispatch a request to a
1250          * specific zone due to LLD level zone-write locking or other zone
1251          * related resource not being available. In this case, set the request
1252          * aside in zone_list for retrying it later.
1253          */
1254         list_add(&rq->queuelist, zone_list);
1255         __blk_mq_requeue_request(rq);
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Returns true if we did some work AND can potentially do more.
1260  */
1261 bool blk_mq_dispatch_rq_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list,
1262                              bool got_budget)
1263 {
1264         struct request_queue *q = hctx->queue;
1265         struct request *rq, *nxt;
1266         bool no_tag = false;
1267         int errors, queued;
1268         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
1269         bool no_budget_avail = false;
1270         LIST_HEAD(zone_list);
1271
1272         if (list_empty(list))
1273                 return false;
1274
1275         WARN_ON(!list_is_singular(list) && got_budget);
1276
1277         /*
1278          * Now process all the entries, sending them to the driver.
1279          */
1280         errors = queued = 0;
1281         do {
1282                 struct blk_mq_queue_data bd;
1283
1284                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1285
1286                 WARN_ON_ONCE(hctx != rq->mq_hctx);
1287                 if (!got_budget && !blk_mq_get_dispatch_budget(q)) {
1288                         blk_mq_put_driver_tag(rq);
1289                         no_budget_avail = true;
1290                         break;
1291                 }
1292
1293                 if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1294                         /*
1295                          * The initial allocation attempt failed, so we need to
1296                          * rerun the hardware queue when a tag is freed. The
1297                          * waitqueue takes care of that. If the queue is run
1298                          * before we add this entry back on the dispatch list,
1299                          * we'll re-run it below.
1300                          */
1301                         if (!blk_mq_mark_tag_wait(hctx, rq)) {
1302                                 blk_mq_put_dispatch_budget(q);
1303                                 /*
1304                                  * For non-shared tags, the RESTART check
1305                                  * will suffice.
1306                                  */
1307                                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1308                                         no_tag = true;
1309                                 break;
1310                         }
1311                 }
1312
1313                 list_del_init(&rq->queuelist);
1314
1315                 bd.rq = rq;
1316
1317                 /*
1318                  * Flag last if we have no more requests, or if we have more
1319                  * but can't assign a driver tag to it.
1320                  */
1321                 if (list_empty(list))
1322                         bd.last = true;
1323                 else {
1324                         nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1325                         bd.last = !blk_mq_get_driver_tag(nxt);
1326                 }
1327
1328                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1329                 if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1330                         blk_mq_handle_dev_resource(rq, list);
1331                         break;
1332                 } else if (ret == BLK_STS_ZONE_RESOURCE) {
1333                         /*
1334                          * Move the request to zone_list and keep going through
1335                          * the dispatch list to find more requests the drive can
1336                          * accept.
1337                          */
1338                         blk_mq_handle_zone_resource(rq, &zone_list);
1339                         if (list_empty(list))
1340                                 break;
1341                         continue;
1342                 }
1343
1344                 if (unlikely(ret != BLK_STS_OK)) {
1345                         errors++;
1346                         blk_mq_end_request(rq, BLK_STS_IOERR);
1347                         continue;
1348                 }
1349
1350                 queued++;
1351         } while (!list_empty(list));
1352
1353         if (!list_empty(&zone_list))
1354                 list_splice_tail_init(&zone_list, list);
1355
1356         hctx->dispatched[queued_to_index(queued)]++;
1357
1358         /*
1359          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
1360          * that is where we will continue on next queue run.
1361          */
1362         if (!list_empty(list)) {
1363                 bool needs_restart;
1364
1365                 /*
1366                  * If we didn't flush the entire list, we could have told
1367                  * the driver there was more coming, but that turned out to
1368                  * be a lie.
1369                  */
1370                 if (q->mq_ops->commit_rqs && queued)
1371                         q->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1372
1373                 spin_lock(&hctx->lock);
1374                 list_splice_tail_init(list, &hctx->dispatch);
1375                 spin_unlock(&hctx->lock);
1376
1377                 /*
1378                  * If SCHED_RESTART was set by the caller of this function and
1379                  * it is no longer set that means that it was cleared by another
1380                  * thread and hence that a queue rerun is needed.
1381                  *
1382                  * If 'no_tag' is set, that means that we failed getting
1383                  * a driver tag with an I/O scheduler attached. If our dispatch
1384                  * waitqueue is no longer active, ensure that we run the queue
1385                  * AFTER adding our entries back to the list.
1386                  *
1387                  * If no I/O scheduler has been configured it is possible that
1388                  * the hardware queue got stopped and restarted before requests
1389                  * were pushed back onto the dispatch list. Rerun the queue to
1390                  * avoid starvation. Notes:
1391                  * - blk_mq_run_hw_queue() checks whether or not a queue has
1392                  *   been stopped before rerunning a queue.
1393                  * - Some but not all block drivers stop a queue before
1394                  *   returning BLK_STS_RESOURCE. Two exceptions are scsi-mq
1395                  *   and dm-rq.
1396                  *
1397                  * If driver returns BLK_STS_RESOURCE and SCHED_RESTART
1398                  * bit is set, run queue after a delay to avoid IO stalls
1399                  * that could otherwise occur if the queue is idle.  We'll do
1400                  * similar if we couldn't get budget and SCHED_RESTART is set.
1401                  */
1402                 needs_restart = blk_mq_sched_needs_restart(hctx);
1403                 if (!needs_restart ||
1404                     (no_tag && list_empty_careful(&hctx->dispatch_wait.entry)))
1405                         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1406                 else if (needs_restart && (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1407                                            no_budget_avail))
1408                         blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, BLK_MQ_RESOURCE_DELAY);
1409
1410                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1411                 return false;
1412         } else
1413                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1414
1415         /*
1416          * If the host/device is unable to accept more work, inform the
1417          * caller of that.
1418          */
1419         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1420                 return false;
1421
1422         return (queued + errors) != 0;
1423 }
1424
1425 /**
1426  * __blk_mq_run_hw_queue - Run a hardware queue.
1427  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1428  *
1429  * Send pending requests to the hardware.
1430  */
1431 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1432 {
1433         int srcu_idx;
1434
1435         /*
1436          * We should be running this queue from one of the CPUs that
1437          * are mapped to it.
1438          *
1439          * There are at least two related races now between setting
1440          * hctx->next_cpu from blk_mq_hctx_next_cpu() and running
1441          * __blk_mq_run_hw_queue():
1442          *
1443          * - hctx->next_cpu is found offline in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1444          *   but later it becomes online, then this warning is harmless
1445          *   at all
1446          *
1447          * - hctx->next_cpu is found online in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1448          *   but later it becomes offline, then the warning can't be
1449          *   triggered, and we depend on blk-mq timeout handler to
1450          *   handle dispatched requests to this hctx
1451          */
1452         if (!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
1453                 cpu_online(hctx->next_cpu)) {
1454                 printk(KERN_WARNING "run queue from wrong CPU %d, hctx %s\n",
1455                         raw_smp_processor_id(),
1456                         cpumask_empty(hctx->cpumask) ? "inactive": "active");
1457                 dump_stack();
1458         }
1459
1460         /*
1461          * We can't run the queue inline with ints disabled. Ensure that
1462          * we catch bad users of this early.
1463          */
1464         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
1465
1466         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1467
1468         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1469         blk_mq_sched_dispatch_requests(hctx);
1470         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1471 }
1472
1473 static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1474 {
1475         int cpu = cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask);
1476
1477         if (cpu >= nr_cpu_ids)
1478                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1479         return cpu;
1480 }
1481
1482 /*
1483  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
1484  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
1485  * For now we just round-robin here, switching for every
1486  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
1487  */
1488 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1489 {
1490         bool tried = false;
1491         int next_cpu = hctx->next_cpu;
1492
1493         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
1494                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1495
1496         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
1497 select_cpu:
1498                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, hctx->cpumask,
1499                                 cpu_online_mask);
1500                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
1501                         next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
1502                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1503         }
1504
1505         /*
1506          * Do unbound schedule if we can't find a online CPU for this hctx,
1507          * and it should only happen in the path of handling CPU DEAD.
1508          */
1509         if (!cpu_online(next_cpu)) {
1510                 if (!tried) {
1511                         tried = true;
1512                         goto select_cpu;
1513                 }
1514
1515                 /*
1516                  * Make sure to re-select CPU next time once after CPUs
1517                  * in hctx->cpumask become online again.
1518                  */
1519                 hctx->next_cpu = next_cpu;
1520                 hctx->next_cpu_batch = 1;
1521                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1522         }
1523
1524         hctx->next_cpu = next_cpu;
1525         return next_cpu;
1526 }
1527
1528 /**
1529  * __blk_mq_delay_run_hw_queue - Run (or schedule to run) a hardware queue.
1530  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1531  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1532  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1533  *
1534  * If !@async, try to run the queue now. Else, run the queue asynchronously and
1535  * with a delay of @msecs.
1536  */
1537 static void __blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async,
1538                                         unsigned long msecs)
1539 {
1540         if (unlikely(blk_mq_hctx_stopped(hctx)))
1541                 return;
1542
1543         if (!async && !(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
1544                 int cpu = get_cpu();
1545                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
1546                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1547                         put_cpu();
1548                         return;
1549                 }
1550
1551                 put_cpu();
1552         }
1553
1554         kblockd_mod_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work,
1555                                     msecs_to_jiffies(msecs));
1556 }
1557
1558 /**
1559  * blk_mq_delay_run_hw_queue - Run a hardware queue asynchronously.
1560  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1561  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1562  *
1563  * Run a hardware queue asynchronously with a delay of @msecs.
1564  */
1565 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1566 {
1567         __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, true, msecs);
1568 }
1569 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queue);
1570
1571 /**
1572  * blk_mq_run_hw_queue - Start to run a hardware queue.
1573  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1574  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1575  *
1576  * Check if the request queue is not in a quiesced state and if there are
1577  * pending requests to be sent. If this is true, run the queue to send requests
1578  * to hardware.
1579  */
1580 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1581 {
1582         int srcu_idx;
1583         bool need_run;
1584
1585         /*
1586          * When queue is quiesced, we may be switching io scheduler, or
1587          * updating nr_hw_queues, or other things, and we can't run queue
1588          * any more, even __blk_mq_hctx_has_pending() can't be called safely.
1589          *
1590          * And queue will be rerun in blk_mq_unquiesce_queue() if it is
1591          * quiesced.
1592          */
1593         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1594         need_run = !blk_queue_quiesced(hctx->queue) &&
1595                 blk_mq_hctx_has_pending(hctx);
1596         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1597
1598         if (need_run)
1599                 __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, async, 0);
1600 }
1601 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queue);
1602
1603 /**
1604  * blk_mq_run_hw_queue - Run all hardware queues in a request queue.
1605  * @q: Pointer to the request queue to run.
1606  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1607  */
1608 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1609 {
1610         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1611         int i;
1612
1613         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1614                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1615                         continue;
1616
1617                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1618         }
1619 }
1620 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
1621
1622 /**
1623  * blk_mq_delay_run_hw_queues - Run all hardware queues asynchronously.
1624  * @q: Pointer to the request queue to run.
1625  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queues.
1626  */
1627 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs)
1628 {
1629         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1630         int i;
1631
1632         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1633                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1634                         continue;
1635
1636                 blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, msecs);
1637         }
1638 }
1639 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queues);
1640
1641 /**
1642  * blk_mq_queue_stopped() - check whether one or more hctxs have been stopped
1643  * @q: request queue.
1644  *
1645  * The caller is responsible for serializing this function against
1646  * blk_mq_{start,stop}_hw_queue().
1647  */
1648 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q)
1649 {
1650         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1651         int i;
1652
1653         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1654                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1655                         return true;
1656
1657         return false;
1658 }
1659 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_queue_stopped);
1660
1661 /*
1662  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1663  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1664  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1665  *
1666  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1667  * after blk_mq_stop_hw_queue() returns. Please use
1668  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1669  */
1670 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1671 {
1672         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
1673
1674         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1675 }
1676 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
1677
1678 /*
1679  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1680  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1681  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1682  *
1683  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1684  * after blk_mq_stop_hw_queues() returns. Please use
1685  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1686  */
1687 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
1688 {
1689         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1690         int i;
1691
1692         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1693                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
1694 }
1695 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
1696
1697 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1698 {
1699         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1700
1701         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1702 }
1703 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
1704
1705 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
1706 {
1707         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1708         int i;
1709
1710         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1711                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1712 }
1713 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1714
1715 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1716 {
1717         if (!blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1718                 return;
1719
1720         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1721         blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1722 }
1723 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_start_stopped_hw_queue);
1724
1725 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1726 {
1727         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1728         int i;
1729
1730         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1731                 blk_mq_start_stopped_hw_queue(hctx, async);
1732 }
1733 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1734
1735 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1736 {
1737         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1738
1739         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1740
1741         /*
1742          * If we are stopped, don't run the queue.
1743          */
1744         if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1745                 return;
1746
1747         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1748 }
1749
1750 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1751                                             struct request *rq,
1752                                             bool at_head)
1753 {
1754         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1755         enum hctx_type type = hctx->type;
1756
1757         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1758
1759         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1760
1761         if (at_head)
1762                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1763         else
1764                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1765 }
1766
1767 void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
1768                              bool at_head)
1769 {
1770         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1771
1772         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1773
1774         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1775         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1776 }
1777
1778 /**
1779  * blk_mq_request_bypass_insert - Insert a request at dispatch list.
1780  * @rq: Pointer to request to be inserted.
1781  * @run_queue: If we should run the hardware queue after inserting the request.
1782  *
1783  * Should only be used carefully, when the caller knows we want to
1784  * bypass a potential IO scheduler on the target device.
1785  */
1786 void blk_mq_request_bypass_insert(struct request *rq, bool at_head,
1787                                   bool run_queue)
1788 {
1789         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1790
1791         spin_lock(&hctx->lock);
1792         if (at_head)
1793                 list_add(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1794         else
1795                 list_add_tail(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1796         spin_unlock(&hctx->lock);
1797
1798         if (run_queue)
1799                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1800 }
1801
1802 void blk_mq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct blk_mq_ctx *ctx,
1803                             struct list_head *list)
1804
1805 {
1806         struct request *rq;
1807         enum hctx_type type = hctx->type;
1808
1809         /*
1810          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1811          * offline now
1812          */
1813         list_for_each_entry(rq, list, queuelist) {
1814                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1815                 trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1816         }
1817
1818         spin_lock(&ctx->lock);
1819         list_splice_tail_init(list, &ctx->rq_lists[type]);
1820         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1821         spin_unlock(&ctx->lock);
1822 }
1823
1824 static int plug_rq_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1825 {
1826         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1827         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1828
1829         if (rqa->mq_ctx != rqb->mq_ctx)
1830                 return rqa->mq_ctx > rqb->mq_ctx;
1831         if (rqa->mq_hctx != rqb->mq_hctx)
1832                 return rqa->mq_hctx > rqb->mq_hctx;
1833
1834         return blk_rq_pos(rqa) > blk_rq_pos(rqb);
1835 }
1836
1837 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1838 {
1839         LIST_HEAD(list);
1840
1841         if (list_empty(&plug->mq_list))
1842                 return;
1843         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1844
1845         if (plug->rq_count > 2 && plug->multiple_queues)
1846                 list_sort(NULL, &list, plug_rq_cmp);
1847
1848         plug->rq_count = 0;
1849
1850         do {
1851                 struct list_head rq_list;
1852                 struct request *rq, *head_rq = list_entry_rq(list.next);
1853                 struct list_head *pos = &head_rq->queuelist; /* skip first */
1854                 struct blk_mq_hw_ctx *this_hctx = head_rq->mq_hctx;
1855                 struct blk_mq_ctx *this_ctx = head_rq->mq_ctx;
1856                 unsigned int depth = 1;
1857
1858                 list_for_each_continue(pos, &list) {
1859                         rq = list_entry_rq(pos);
1860                         BUG_ON(!rq->q);
1861                         if (rq->mq_hctx != this_hctx || rq->mq_ctx != this_ctx)
1862                                 break;
1863                         depth++;
1864                 }
1865
1866                 list_cut_before(&rq_list, &list, pos);
1867                 trace_block_unplug(head_rq->q, depth, !from_schedule);
1868                 blk_mq_sched_insert_requests(this_hctx, this_ctx, &rq_list,
1869                                                 from_schedule);
1870         } while(!list_empty(&list));
1871 }
1872
1873 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio,
1874                 unsigned int nr_segs)
1875 {
1876         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
1877                 rq->cmd_flags |= REQ_FAILFAST_MASK;
1878
1879         rq->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1880         rq->write_hint = bio->bi_write_hint;
1881         blk_rq_bio_prep(rq, bio, nr_segs);
1882         blk_crypto_rq_bio_prep(rq, bio, GFP_NOIO);
1883
1884         blk_account_io_start(rq);
1885 }
1886
1887 static blk_status_t __blk_mq_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1888                                             struct request *rq,
1889                                             blk_qc_t *cookie, bool last)
1890 {
1891         struct request_queue *q = rq->q;
1892         struct blk_mq_queue_data bd = {
1893                 .rq = rq,
1894                 .last = last,
1895         };
1896         blk_qc_t new_cookie;
1897         blk_status_t ret;
1898
1899         new_cookie = request_to_qc_t(hctx, rq);
1900
1901         /*
1902          * For OK queue, we are done. For error, caller may kill it.
1903          * Any other error (busy), just add it to our list as we
1904          * previously would have done.
1905          */
1906         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1907         switch (ret) {
1908         case BLK_STS_OK:
1909                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1910                 *cookie = new_cookie;
1911                 break;
1912         case BLK_STS_RESOURCE:
1913         case BLK_STS_DEV_RESOURCE:
1914                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1915                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1916                 break;
1917         default:
1918                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1919                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1920                 break;
1921         }
1922
1923         return ret;
1924 }
1925
1926 static blk_status_t __blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1927                                                 struct request *rq,
1928                                                 blk_qc_t *cookie,
1929                                                 bool bypass_insert, bool last)
1930 {
1931         struct request_queue *q = rq->q;
1932         bool run_queue = true;
1933
1934         /*
1935          * RCU or SRCU read lock is needed before checking quiesced flag.
1936          *
1937          * When queue is stopped or quiesced, ignore 'bypass_insert' from
1938          * blk_mq_request_issue_directly(), and return BLK_STS_OK to caller,
1939          * and avoid driver to try to dispatch again.
1940          */
1941         if (blk_mq_hctx_stopped(hctx) || blk_queue_quiesced(q)) {
1942                 run_queue = false;
1943                 bypass_insert = false;
1944                 goto insert;
1945         }
1946
1947         if (q->elevator && !bypass_insert)
1948                 goto insert;
1949
1950         if (!blk_mq_get_dispatch_budget(q))
1951                 goto insert;
1952
1953         if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1954                 blk_mq_put_dispatch_budget(q);
1955                 goto insert;
1956         }
1957
1958         return __blk_mq_issue_directly(hctx, rq, cookie, last);
1959 insert:
1960         if (bypass_insert)
1961                 return BLK_STS_RESOURCE;
1962
1963         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, run_queue);
1964         return BLK_STS_OK;
1965 }
1966
1967 /**
1968  * blk_mq_try_issue_directly - Try to send a request directly to device driver.
1969  * @hctx: Pointer of the associated hardware queue.
1970  * @rq: Pointer to request to be sent.
1971  * @cookie: Request queue cookie.
1972  *
1973  * If the device has enough resources to accept a new request now, send the
1974  * request directly to device driver. Else, insert at hctx->dispatch queue, so
1975  * we can try send it another time in the future. Requests inserted at this
1976  * queue have higher priority.
1977  */
1978 static void blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1979                 struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1980 {
1981         blk_status_t ret;
1982         int srcu_idx;
1983
1984         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1985
1986         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1987
1988         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, cookie, false, true);
1989         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1990                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false, true);
1991         else if (ret != BLK_STS_OK)
1992                 blk_mq_end_request(rq, ret);
1993
1994         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1995 }
1996
1997 blk_status_t blk_mq_request_issue_directly(struct request *rq, bool last)
1998 {
1999         blk_status_t ret;
2000         int srcu_idx;
2001         blk_qc_t unused_cookie;
2002         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
2003
2004         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
2005         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, &unused_cookie, true, last);
2006         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
2007
2008         return ret;
2009 }
2010
2011 void blk_mq_try_issue_list_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
2012                 struct list_head *list)
2013 {
2014         int queued = 0;
2015
2016         while (!list_empty(list)) {
2017                 blk_status_t ret;
2018                 struct request *rq = list_first_entry(list, struct request,
2019                                 queuelist);
2020
2021                 list_del_init(&rq->queuelist);
2022                 ret = blk_mq_request_issue_directly(rq, list_empty(list));
2023                 if (ret != BLK_STS_OK) {
2024                         if (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
2025                                         ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
2026                                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, false,
2027                                                         list_empty(list));
2028                                 break;
2029                         }
2030                         blk_mq_end_request(rq, ret);
2031                 } else
2032                         queued++;
2033         }
2034
2035         /*
2036          * If we didn't flush the entire list, we could have told
2037          * the driver there was more coming, but that turned out to
2038          * be a lie.
2039          */
2040         if (!list_empty(list) && hctx->queue->mq_ops->commit_rqs && queued)
2041                 hctx->queue->mq_ops->commit_rqs(hctx);
2042 }
2043
2044 static void blk_add_rq_to_plug(struct blk_plug *plug, struct request *rq)
2045 {
2046         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
2047         plug->rq_count++;
2048         if (!plug->multiple_queues && !list_is_singular(&plug->mq_list)) {
2049                 struct request *tmp;
2050
2051                 tmp = list_first_entry(&plug->mq_list, struct request,
2052                                                 queuelist);
2053                 if (tmp->q != rq->q)
2054                         plug->multiple_queues = true;
2055         }
2056 }
2057
2058 /**
2059  * blk_mq_make_request - Create and send a request to block device.
2060  * @q: Request queue pointer.
2061  * @bio: Bio pointer.
2062  *
2063  * Builds up a request structure from @q and @bio and send to the device. The
2064  * request may not be queued directly to hardware if:
2065  * * This request can be merged with another one
2066  * * We want to place request at plug queue for possible future merging
2067  * * There is an IO scheduler active at this queue
2068  *
2069  * It will not queue the request if there is an error with the bio, or at the
2070  * request creation.
2071  *
2072  * Returns: Request queue cookie.
2073  */
2074 blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
2075 {
2076         const int is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
2077         const int is_flush_fua = op_is_flush(bio->bi_opf);
2078         struct blk_mq_alloc_data data = {
2079                 .q              = q,
2080         };
2081         struct request *rq;
2082         struct blk_plug *plug;
2083         struct request *same_queue_rq = NULL;
2084         unsigned int nr_segs;
2085         blk_qc_t cookie;
2086         blk_status_t ret;
2087
2088         blk_queue_bounce(q, &bio);
2089         __blk_queue_split(q, &bio, &nr_segs);
2090
2091         if (!bio_integrity_prep(bio))
2092                 goto queue_exit;
2093
2094         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
2095             blk_attempt_plug_merge(q, bio, nr_segs, &same_queue_rq))
2096                 goto queue_exit;
2097
2098         if (blk_mq_sched_bio_merge(q, bio, nr_segs))
2099                 goto queue_exit;
2100
2101         rq_qos_throttle(q, bio);
2102
2103         data.cmd_flags = bio->bi_opf;
2104         rq = __blk_mq_alloc_request(&data);
2105         if (unlikely(!rq)) {
2106                 rq_qos_cleanup(q, bio);
2107                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT)
2108                         bio_wouldblock_error(bio);
2109                 goto queue_exit;
2110         }
2111
2112         trace_block_getrq(q, bio, bio->bi_opf);
2113
2114         rq_qos_track(q, rq, bio);
2115
2116         cookie = request_to_qc_t(data.hctx, rq);
2117
2118         blk_mq_bio_to_request(rq, bio, nr_segs);
2119
2120         ret = blk_crypto_init_request(rq);
2121         if (ret != BLK_STS_OK) {
2122                 bio->bi_status = ret;
2123                 bio_endio(bio);
2124                 blk_mq_free_request(rq);
2125                 return BLK_QC_T_NONE;
2126         }
2127
2128         plug = blk_mq_plug(q, bio);
2129         if (unlikely(is_flush_fua)) {
2130                 /* Bypass scheduler for flush requests */
2131                 blk_insert_flush(rq);
2132                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, true);
2133         } else if (plug && (q->nr_hw_queues == 1 || q->mq_ops->commit_rqs ||
2134                                 !blk_queue_nonrot(q))) {
2135                 /*
2136                  * Use plugging if we have a ->commit_rqs() hook as well, as
2137                  * we know the driver uses bd->last in a smart fashion.
2138                  *
2139                  * Use normal plugging if this disk is slow HDD, as sequential
2140                  * IO may benefit a lot from plug merging.
2141                  */
2142                 unsigned int request_count = plug->rq_count;
2143                 struct request *last = NULL;
2144
2145                 if (!request_count)
2146                         trace_block_plug(q);
2147                 else
2148                         last = list_entry_rq(plug->mq_list.prev);
2149
2150                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT || (last &&
2151                     blk_rq_bytes(last) >= BLK_PLUG_FLUSH_SIZE)) {
2152                         blk_flush_plug_list(plug, false);
2153                         trace_block_plug(q);
2154                 }
2155
2156                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2157         } else if (q->elevator) {
2158                 /* Insert the request at the IO scheduler queue */
2159                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2160         } else if (plug && !blk_queue_nomerges(q)) {
2161                 /*
2162                  * We do limited plugging. If the bio can be merged, do that.
2163                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
2164                  * issued. So the plug list will have one request at most
2165                  * The plug list might get flushed before this. If that happens,
2166                  * the plug list is empty, and same_queue_rq is invalid.
2167                  */
2168                 if (list_empty(&plug->mq_list))
2169                         same_queue_rq = NULL;
2170                 if (same_queue_rq) {
2171                         list_del_init(&same_queue_rq->queuelist);
2172                         plug->rq_count--;
2173                 }
2174                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2175                 trace_block_plug(q);
2176
2177                 if (same_queue_rq) {
2178                         data.hctx = same_queue_rq->mq_hctx;
2179                         trace_block_unplug(q, 1, true);
2180                         blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, same_queue_rq,
2181                                         &cookie);
2182                 }
2183         } else if ((q->nr_hw_queues > 1 && is_sync) ||
2184                         !data.hctx->dispatch_busy) {
2185                 /*
2186                  * There is no scheduler and we can try to send directly
2187                  * to the hardware.
2188                  */
2189                 blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, rq, &cookie);
2190         } else {
2191                 /* Default case. */
2192                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2193         }
2194
2195         return cookie;
2196 queue_exit:
2197         blk_queue_exit(q);
2198         return BLK_QC_T_NONE;
2199 }
2200 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_make_request); /* only for request based dm */
2201
2202 void blk_mq_free_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2203                      unsigned int hctx_idx)
2204 {
2205         struct page *page;
2206
2207         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
2208                 int i;
2209
2210                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
2211                         struct request *rq = tags->static_rqs[i];
2212
2213                         if (!rq)
2214                                 continue;
2215                         set->ops->exit_request(set, rq, hctx_idx);
2216                         tags->static_rqs[i] = NULL;
2217                 }
2218         }
2219
2220         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
2221                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
2222                 list_del_init(&page->lru);
2223                 /*
2224                  * Remove kmemleak object previously allocated in
2225                  * blk_mq_alloc_rqs().
2226                  */
2227                 kmemleak_free(page_address(page));
2228                 __free_pages(page, page->private);
2229         }
2230 }
2231
2232 void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tags *tags)
2233 {
2234         kfree(tags->rqs);
2235         tags->rqs = NULL;
2236         kfree(tags->static_rqs);
2237         tags->static_rqs = NULL;
2238
2239         blk_mq_free_tags(tags);
2240 }
2241
2242 struct blk_mq_tags *blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
2243                                         unsigned int hctx_idx,
2244                                         unsigned int nr_tags,
2245                                         unsigned int reserved_tags)
2246 {
2247         struct blk_mq_tags *tags;
2248         int node;
2249
2250         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2251         if (node == NUMA_NO_NODE)
2252                 node = set->numa_node;
2253
2254         tags = blk_mq_init_tags(nr_tags, reserved_tags, node,
2255                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
2256         if (!tags)
2257                 return NULL;
2258
2259         tags->rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2260                                  GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2261                                  node);
2262         if (!tags->rqs) {
2263                 blk_mq_free_tags(tags);
2264                 return NULL;
2265         }
2266
2267         tags->static_rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2268                                         GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2269                                         node);
2270         if (!tags->static_rqs) {
2271                 kfree(tags->rqs);
2272                 blk_mq_free_tags(tags);
2273                 return NULL;
2274         }
2275
2276         return tags;
2277 }
2278
2279 static size_t order_to_size(unsigned int order)
2280 {
2281         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
2282 }
2283
2284 static int blk_mq_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2285                                unsigned int hctx_idx, int node)
2286 {
2287         int ret;
2288
2289         if (set->ops->init_request) {
2290                 ret = set->ops->init_request(set, rq, hctx_idx, node);
2291                 if (ret)
2292                         return ret;
2293         }
2294
2295         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
2296         return 0;
2297 }
2298
2299 int blk_mq_alloc_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2300                      unsigned int hctx_idx, unsigned int depth)
2301 {
2302         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
2303         size_t rq_size, left;
2304         int node;
2305
2306         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2307         if (node == NUMA_NO_NODE)
2308                 node = set->numa_node;
2309
2310         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
2311
2312         /*
2313          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
2314          * to the cacheline size
2315          */
2316         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
2317                                 cache_line_size());
2318         left = rq_size * depth;
2319
2320         for (i = 0; i < depth; ) {
2321                 int this_order = max_order;
2322                 struct page *page;
2323                 int to_do;
2324                 void *p;
2325
2326                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
2327                         this_order--;
2328
2329                 do {
2330                         page = alloc_pages_node(node,
2331                                 GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
2332                                 this_order);
2333                         if (page)
2334                                 break;
2335                         if (!this_order--)
2336                                 break;
2337                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
2338                                 break;
2339                 } while (1);
2340
2341                 if (!page)
2342                         goto fail;
2343
2344                 page->private = this_order;
2345                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
2346
2347                 p = page_address(page);
2348                 /*
2349                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
2350                  * to additional allocations like via ops->init_request().
2351                  */
2352                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_NOIO);
2353                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
2354                 to_do = min(entries_per_page, depth - i);
2355                 left -= to_do * rq_size;
2356                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
2357                         struct request *rq = p;
2358
2359                         tags->static_rqs[i] = rq;
2360                         if (blk_mq_init_request(set, rq, hctx_idx, node)) {
2361                                 tags->static_rqs[i] = NULL;
2362                                 goto fail;
2363                         }
2364
2365                         p += rq_size;
2366                         i++;
2367                 }
2368         }
2369         return 0;
2370
2371 fail:
2372         blk_mq_free_rqs(set, tags, hctx_idx);
2373         return -ENOMEM;
2374 }
2375
2376 struct rq_iter_data {
2377         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2378         bool has_rq;
2379 };
2380
2381 static bool blk_mq_has_request(struct request *rq, void *data, bool reserved)
2382 {
2383         struct rq_iter_data *iter_data = data;
2384
2385         if (rq->mq_hctx != iter_data->hctx)
2386                 return true;
2387         iter_data->has_rq = true;
2388         return false;
2389 }
2390
2391 static bool blk_mq_hctx_has_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2392 {
2393         struct blk_mq_tags *tags = hctx->sched_tags ?
2394                         hctx->sched_tags : hctx->tags;
2395         struct rq_iter_data data = {
2396                 .hctx   = hctx,
2397         };
2398
2399         blk_mq_all_tag_iter(tags, blk_mq_has_request, &data);
2400         return data.has_rq;
2401 }
2402
2403 static inline bool blk_mq_last_cpu_in_hctx(unsigned int cpu,
2404                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2405 {
2406         if (cpumask_next_and(-1, hctx->cpumask, cpu_online_mask) != cpu)
2407                 return false;
2408         if (cpumask_next_and(cpu, hctx->cpumask, cpu_online_mask) < nr_cpu_ids)
2409                 return false;
2410         return true;
2411 }
2412
2413 static int blk_mq_hctx_notify_offline(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2414 {
2415         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hlist_entry_safe(node,
2416                         struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_online);
2417
2418         if (!cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask) ||
2419             !blk_mq_last_cpu_in_hctx(cpu, hctx))
2420                 return 0;
2421
2422         /*
2423          * Prevent new request from being allocated on the current hctx.
2424          *
2425          * The smp_mb__after_atomic() Pairs with the implied barrier in
2426          * test_and_set_bit_lock in sbitmap_get().  Ensures the inactive flag is
2427          * seen once we return from the tag allocator.
2428          */
2429         set_bit(BLK_MQ_S_INACTIVE, &hctx->state);
2430         smp_mb__after_atomic();
2431
2432         /*
2433          * Try to grab a reference to the queue and wait for any outstanding
2434          * requests.  If we could not grab a reference the queue has been
2435          * frozen and there are no requests.
2436          */
2437         if (percpu_ref_tryget(&hctx->queue->q_usage_counter)) {
2438                 while (blk_mq_hctx_has_requests(hctx))
2439                         msleep(5);
2440                 percpu_ref_put(&hctx->queue->q_usage_counter);
2441         }
2442
2443         return 0;
2444 }
2445
2446 static int blk_mq_hctx_notify_online(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2447 {
2448         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hlist_entry_safe(node,
2449                         struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_online);
2450
2451         if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask))
2452                 clear_bit(BLK_MQ_S_INACTIVE, &hctx->state);
2453         return 0;
2454 }
2455
2456 /*
2457  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
2458  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
2459  * gets run.
2460  */
2461 static int blk_mq_hctx_notify_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2462 {
2463         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2464         struct blk_mq_ctx *ctx;
2465         LIST_HEAD(tmp);
2466         enum hctx_type type;
2467
2468         hctx = hlist_entry_safe(node, struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_dead);
2469         if (!cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask))
2470                 return 0;
2471
2472         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
2473         type = hctx->type;
2474
2475         spin_lock(&ctx->lock);
2476         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
2477                 list_splice_init(&ctx->rq_lists[type], &tmp);
2478                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
2479         }
2480         spin_unlock(&ctx->lock);
2481
2482         if (list_empty(&tmp))
2483                 return 0;
2484
2485         spin_lock(&hctx->lock);
2486         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
2487         spin_unlock(&hctx->lock);
2488
2489         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
2490         return 0;
2491 }
2492
2493 static void blk_mq_remove_cpuhp(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2494 {
2495         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_STACKING))
2496                 cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_AP_BLK_MQ_ONLINE,
2497                                                     &hctx->cpuhp_online);
2498         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD,
2499                                             &hctx->cpuhp_dead);
2500 }
2501
2502 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
2503 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
2504                 struct blk_mq_tag_set *set,
2505                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
2506 {
2507         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
2508                 blk_mq_tag_idle(hctx);
2509
2510         if (set->ops->exit_request)
2511                 set->ops->exit_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx);
2512
2513         if (set->ops->exit_hctx)
2514                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2515
2516         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2517
2518         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2519         list_add(&hctx->hctx_list, &q->unused_hctx_list);
2520         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2521 }
2522
2523 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
2524                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
2525 {
2526         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2527         unsigned int i;
2528
2529         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2530                 if (i == nr_queue)
2531                         break;
2532                 blk_mq_debugfs_unregister_hctx(hctx);
2533                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
2534         }
2535 }
2536
2537 static int blk_mq_hw_ctx_size(struct blk_mq_tag_set *tag_set)
2538 {
2539         int hw_ctx_size = sizeof(struct blk_mq_hw_ctx);
2540
2541         BUILD_BUG_ON(ALIGN(offsetof(struct blk_mq_hw_ctx, srcu),
2542                            __alignof__(struct blk_mq_hw_ctx)) !=
2543                      sizeof(struct blk_mq_hw_ctx));
2544
2545         if (tag_set->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2546                 hw_ctx_size += sizeof(struct srcu_struct);
2547
2548         return hw_ctx_size;
2549 }
2550
2551 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
2552                 struct blk_mq_tag_set *set,
2553                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
2554 {
2555         hctx->queue_num = hctx_idx;
2556
2557         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_STACKING))
2558                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_AP_BLK_MQ_ONLINE,
2559                                 &hctx->cpuhp_online);
2560         cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, &hctx->cpuhp_dead);
2561
2562         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
2563
2564         if (set->ops->init_hctx &&
2565             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
2566                 goto unregister_cpu_notifier;
2567
2568         if (blk_mq_init_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
2569                                 hctx->numa_node))
2570                 goto exit_hctx;
2571         return 0;
2572
2573  exit_hctx:
2574         if (set->ops->exit_hctx)
2575                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2576  unregister_cpu_notifier:
2577         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2578         return -1;
2579 }
2580
2581 static struct blk_mq_hw_ctx *
2582 blk_mq_alloc_hctx(struct request_queue *q, struct blk_mq_tag_set *set,
2583                 int node)
2584 {
2585         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2586         gfp_t gfp = GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY;
2587
2588         hctx = kzalloc_node(blk_mq_hw_ctx_size(set), gfp, node);
2589         if (!hctx)
2590                 goto fail_alloc_hctx;
2591
2592         if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctx->cpumask, gfp, node))
2593                 goto free_hctx;
2594
2595         atomic_set(&hctx->nr_active, 0);
2596         if (node == NUMA_NO_NODE)
2597                 node = set->numa_node;
2598         hctx->numa_node = node;
2599
2600         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
2601         spin_lock_init(&hctx->lock);
2602         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
2603         hctx->queue = q;
2604         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2605
2606         INIT_LIST_HEAD(&hctx->hctx_list);
2607
2608         /*
2609          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
2610          * runtime
2611          */
2612         hctx->ctxs = kmalloc_array_node(nr_cpu_ids, sizeof(void *),
2613                         gfp, node);
2614         if (!hctx->ctxs)
2615                 goto free_cpumask;
2616
2617         if (sbitmap_init_node(&hctx->ctx_map, nr_cpu_ids, ilog2(8),
2618                                 gfp, node))
2619                 goto free_ctxs;
2620         hctx->nr_ctx = 0;
2621
2622         spin_lock_init(&hctx->dispatch_wait_lock);
2623         init_waitqueue_func_entry(&hctx->dispatch_wait, blk_mq_dispatch_wake);
2624         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch_wait.entry);
2625
2626         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(hctx->numa_node, set->cmd_size, gfp);
2627         if (!hctx->fq)
2628                 goto free_bitmap;
2629
2630         if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2631                 init_srcu_struct(hctx->srcu);
2632         blk_mq_hctx_kobj_init(hctx);
2633
2634         return hctx;
2635
2636  free_bitmap:
2637         sbitmap_free(&hctx->ctx_map);
2638  free_ctxs:
2639         kfree(hctx->ctxs);
2640  free_cpumask:
2641         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2642  free_hctx:
2643         kfree(hctx);
2644  fail_alloc_hctx:
2645         return NULL;
2646 }
2647
2648 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
2649                                    unsigned int nr_hw_queues)
2650 {
2651         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2652         unsigned int i, j;
2653
2654         for_each_possible_cpu(i) {
2655                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2656                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2657                 int k;
2658
2659                 __ctx->cpu = i;
2660                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
2661                 for (k = HCTX_TYPE_DEFAULT; k < HCTX_MAX_TYPES; k++)
2662                         INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_lists[k]);
2663
2664                 __ctx->queue = q;
2665
2666                 /*
2667                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
2668                  * not, we remain on the home node of the device
2669                  */
2670                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2671                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2672                         if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
2673                                 hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
2674                 }
2675         }
2676 }
2677
2678 static bool __blk_mq_alloc_map_and_request(struct blk_mq_tag_set *set,
2679                                         int hctx_idx)
2680 {
2681         int ret = 0;
2682
2683         set->tags[hctx_idx] = blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx,
2684                                         set->queue_depth, set->reserved_tags);
2685         if (!set->tags[hctx_idx])
2686                 return false;
2687
2688         ret = blk_mq_alloc_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx,
2689                                 set->queue_depth);
2690         if (!ret)
2691                 return true;
2692
2693         blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2694         set->tags[hctx_idx] = NULL;
2695         return false;
2696 }
2697
2698 static void blk_mq_free_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set,
2699                                          unsigned int hctx_idx)
2700 {
2701         if (set->tags && set->tags[hctx_idx]) {
2702                 blk_mq_free_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx);
2703                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2704                 set->tags[hctx_idx] = NULL;
2705         }
2706 }
2707
2708 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
2709 {
2710         unsigned int i, j, hctx_idx;
2711         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2712         struct blk_mq_ctx *ctx;
2713         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2714
2715         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2716                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
2717                 hctx->nr_ctx = 0;
2718                 hctx->dispatch_from = NULL;
2719         }
2720
2721         /*
2722          * Map software to hardware queues.
2723          *
2724          * If the cpu isn't present, the cpu is mapped to first hctx.
2725          */
2726         for_each_possible_cpu(i) {
2727
2728                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2729                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2730                         if (!set->map[j].nr_queues) {
2731                                 ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2732                                                 HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2733                                 continue;
2734                         }
2735                         hctx_idx = set->map[j].mq_map[i];
2736                         /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
2737                         if (!set->tags[hctx_idx] &&
2738                             !__blk_mq_alloc_map_and_request(set, hctx_idx)) {
2739                                 /*
2740                                  * If tags initialization fail for some hctx,
2741                                  * that hctx won't be brought online.  In this
2742                                  * case, remap the current ctx to hctx[0] which
2743                                  * is guaranteed to always have tags allocated
2744                                  */
2745                                 set->map[j].mq_map[i] = 0;
2746                         }
2747
2748                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2749                         ctx->hctxs[j] = hctx;
2750                         /*
2751                          * If the CPU is already set in the mask, then we've
2752                          * mapped this one already. This can happen if
2753                          * devices share queues across queue maps.
2754                          */
2755                         if (cpumask_test_cpu(i, hctx->cpumask))
2756                                 continue;
2757
2758                         cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
2759                         hctx->type = j;
2760                         ctx->index_hw[hctx->type] = hctx->nr_ctx;
2761                         hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
2762
2763                         /*
2764                          * If the nr_ctx type overflows, we have exceeded the
2765                          * amount of sw queues we can support.
2766                          */
2767                         BUG_ON(!hctx->nr_ctx);
2768                 }
2769
2770                 for (; j < HCTX_MAX_TYPES; j++)
2771                         ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2772                                         HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2773         }
2774
2775         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2776                 /*
2777                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
2778                  * disable it and free the request entries.
2779                  */
2780                 if (!hctx->nr_ctx) {
2781                         /* Never unmap queue 0.  We need it as a
2782                          * fallback in case of a new remap fails
2783                          * allocation
2784                          */
2785                         if (i && set->tags[i])
2786                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2787
2788                         hctx->tags = NULL;
2789                         continue;
2790                 }
2791
2792                 hctx->tags = set->tags[i];
2793                 WARN_ON(!hctx->tags);
2794
2795                 /*
2796                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
2797                  * This is more accurate and more efficient than looping
2798                  * over all possibly mapped software queues.
2799                  */
2800                 sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
2801
2802                 /*
2803                  * Initialize batch roundrobin counts
2804                  */
2805                 hctx->next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
2806                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
2807         }
2808 }
2809
2810 /*
2811  * Caller needs to ensure that we're either frozen/quiesced, or that
2812  * the queue isn't live yet.
2813  */
2814 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
2815 {
2816         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2817         int i;
2818
2819         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2820                 if (shared)
2821                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2822                 else
2823                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2824         }
2825 }
2826
2827 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set,
2828                                         bool shared)
2829 {
2830         struct request_queue *q;
2831
2832         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
2833
2834         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2835                 blk_mq_freeze_queue(q);
2836                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
2837                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2838         }
2839 }
2840
2841 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
2842 {
2843         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2844
2845         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2846         list_del_rcu(&q->tag_set_list);
2847         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
2848                 /* just transitioned to unshared */
2849                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2850                 /* update existing queue */
2851                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
2852         }
2853         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2854         INIT_LIST_HEAD(&q->tag_set_list);
2855 }
2856
2857 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
2858                                      struct request_queue *q)
2859 {
2860         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2861
2862         /*
2863          * Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues).
2864          */
2865         if (!list_empty(&set->tag_list) &&
2866             !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
2867                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2868                 /* update existing queue */
2869                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
2870         }
2871         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
2872                 queue_set_hctx_shared(q, true);
2873         list_add_tail_rcu(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
2874
2875         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2876 }
2877
2878 /* All allocations will be freed in release handler of q->mq_kobj */
2879 static int blk_mq_alloc_ctxs(struct request_queue *q)
2880 {
2881         struct blk_mq_ctxs *ctxs;
2882         int cpu;
2883
2884         ctxs = kzalloc(sizeof(*ctxs), GFP_KERNEL);
2885         if (!ctxs)
2886                 return -ENOMEM;
2887
2888         ctxs->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2889         if (!ctxs->queue_ctx)
2890                 goto fail;
2891
2892         for_each_possible_cpu(cpu) {
2893                 struct blk_mq_ctx *ctx = per_cpu_ptr(ctxs->queue_ctx, cpu);
2894                 ctx->ctxs = ctxs;
2895         }
2896
2897         q->mq_kobj = &ctxs->kobj;
2898         q->queue_ctx = ctxs->queue_ctx;
2899
2900         return 0;
2901  fail:
2902         kfree(ctxs);
2903         return -ENOMEM;
2904 }
2905
2906 /*
2907  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
2908  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
2909  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
2910  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
2911  */
2912 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
2913 {
2914         struct blk_mq_hw_ctx *hctx, *next;
2915         int i;
2916
2917         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
2918                 WARN_ON_ONCE(hctx && list_empty(&hctx->hctx_list));
2919
2920         /* all hctx are in .unused_hctx_list now */
2921         list_for_each_entry_safe(hctx, next, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2922                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2923                 kobject_put(&hctx->kobj);
2924         }
2925
2926         kfree(q->queue_hw_ctx);
2927
2928         /*
2929          * release .mq_kobj and sw queue's kobject now because
2930          * both share lifetime with request queue.
2931          */
2932         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2933 }
2934
2935 struct request_queue *blk_mq_init_queue_data(struct blk_mq_tag_set *set,
2936                 void *queuedata)
2937 {
2938         struct request_queue *uninit_q, *q;
2939
2940         uninit_q = __blk_alloc_queue(set->numa_node);
2941         if (!uninit_q)
2942                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2943         uninit_q->queuedata = queuedata;
2944
2945         /*
2946          * Initialize the queue without an elevator. device_add_disk() will do
2947          * the initialization.
2948          */
2949         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q, false);
2950         if (IS_ERR(q))
2951                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2952
2953         return q;
2954 }
2955 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_init_queue_data);
2956
2957 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2958 {
2959         return blk_mq_init_queue_data(set, NULL);
2960 }
2961 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2962
2963 /*
2964  * Helper for setting up a queue with mq ops, given queue depth, and
2965  * the passed in mq ops flags.
2966  */
2967 struct request_queue *blk_mq_init_sq_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2968                                            const struct blk_mq_ops *ops,
2969                                            unsigned int queue_depth,
2970                                            unsigned int set_flags)
2971 {
2972         struct request_queue *q;
2973         int ret;
2974
2975         memset(set, 0, sizeof(*set));
2976         set->ops = ops;
2977         set->nr_hw_queues = 1;
2978         set->nr_maps = 1;
2979         set->queue_depth = queue_depth;
2980         set->numa_node = NUMA_NO_NODE;
2981         set->flags = set_flags;
2982
2983         ret = blk_mq_alloc_tag_set(set);
2984         if (ret)
2985                 return ERR_PTR(ret);
2986
2987         q = blk_mq_init_queue(set);
2988         if (IS_ERR(q)) {
2989                 blk_mq_free_tag_set(set);
2990                 return q;
2991         }
2992
2993         return q;
2994 }
2995 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_sq_queue);
2996
2997 static struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_and_init_hctx(
2998                 struct blk_mq_tag_set *set, struct request_queue *q,
2999                 int hctx_idx, int node)
3000 {
3001         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = NULL, *tmp;
3002
3003         /* reuse dead hctx first */
3004         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
3005         list_for_each_entry(tmp, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
3006                 if (tmp->numa_node == node) {
3007                         hctx = tmp;
3008                         break;
3009                 }
3010         }
3011         if (hctx)
3012                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
3013         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
3014
3015         if (!hctx)
3016                 hctx = blk_mq_alloc_hctx(q, set, node);
3017         if (!hctx)
3018                 goto fail;
3019
3020         if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, hctx_idx))
3021                 goto free_hctx;
3022
3023         return hctx;
3024
3025  free_hctx:
3026         kobject_put(&hctx->kobj);
3027  fail:
3028         return NULL;
3029 }
3030
3031 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
3032                                                 struct request_queue *q)
3033 {
3034         int i, j, end;
3035         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
3036
3037         if (q->nr_hw_queues < set->nr_hw_queues) {
3038                 struct blk_mq_hw_ctx **new_hctxs;
3039
3040                 new_hctxs = kcalloc_node(set->nr_hw_queues,
3041                                        sizeof(*new_hctxs), GFP_KERNEL,
3042                                        set->numa_node);
3043                 if (!new_hctxs)
3044                         return;
3045                 if (hctxs)
3046                         memcpy(new_hctxs, hctxs, q->nr_hw_queues *
3047                                sizeof(*hctxs));
3048                 q->queue_hw_ctx = new_hctxs;
3049                 kfree(hctxs);
3050                 hctxs = new_hctxs;
3051         }
3052
3053         /* protect against switching io scheduler  */
3054         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3055         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
3056                 int node;
3057                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3058
3059                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], i);
3060                 /*
3061                  * If the hw queue has been mapped to another numa node,
3062                  * we need to realloc the hctx. If allocation fails, fallback
3063                  * to use the previous one.
3064                  */
3065                 if (hctxs[i] && (hctxs[i]->numa_node == node))
3066                         continue;
3067
3068                 hctx = blk_mq_alloc_and_init_hctx(set, q, i, node);
3069                 if (hctx) {
3070                         if (hctxs[i])
3071                                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctxs[i], i);
3072                         hctxs[i] = hctx;
3073                 } else {
3074                         if (hctxs[i])
3075                                 pr_warn("Allocate new hctx on node %d fails,\
3076                                                 fallback to previous one on node %d\n",
3077                                                 node, hctxs[i]->numa_node);
3078                         else
3079                                 break;
3080                 }
3081         }
3082         /*
3083          * Increasing nr_hw_queues fails. Free the newly allocated
3084          * hctxs and keep the previous q->nr_hw_queues.
3085          */
3086         if (i != set->nr_hw_queues) {
3087                 j = q->nr_hw_queues;
3088                 end = i;
3089         } else {
3090                 j = i;
3091                 end = q->nr_hw_queues;
3092                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3093         }
3094
3095         for (; j < end; j++) {
3096                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
3097
3098                 if (hctx) {
3099                         if (hctx->tags)
3100                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, j);
3101                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
3102                         hctxs[j] = NULL;
3103                 }
3104         }
3105         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3106 }
3107
3108 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
3109                                                   struct request_queue *q,
3110                                                   bool elevator_init)
3111 {
3112         /* mark the queue as mq asap */
3113         q->mq_ops = set->ops;
3114
3115         q->poll_cb = blk_stat_alloc_callback(blk_mq_poll_stats_fn,
3116                                              blk_mq_poll_stats_bkt,
3117                                              BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS, q);
3118         if (!q->poll_cb)
3119                 goto err_exit;
3120
3121         if (blk_mq_alloc_ctxs(q))
3122                 goto err_poll;
3123
3124         /* init q->mq_kobj and sw queues' kobjects */
3125         blk_mq_sysfs_init(q);
3126
3127         INIT_LIST_HEAD(&q->unused_hctx_list);
3128         spin_lock_init(&q->unused_hctx_lock);
3129
3130         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3131         if (!q->nr_hw_queues)
3132                 goto err_hctxs;
3133
3134         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
3135         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
3136
3137         q->tag_set = set;
3138
3139         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
3140         if (set->nr_maps > HCTX_TYPE_POLL &&
3141             set->map[HCTX_TYPE_POLL].nr_queues)
3142                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_POLL, q);
3143
3144         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
3145
3146         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
3147         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
3148         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
3149
3150         q->nr_requests = set->queue_depth;
3151
3152         /*
3153          * Default to classic polling
3154          */
3155         q->poll_nsec = BLK_MQ_POLL_CLASSIC;
3156
3157         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
3158         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
3159         blk_mq_map_swqueue(q);
3160
3161         if (elevator_init)
3162                 elevator_init_mq(q);
3163
3164         return q;
3165
3166 err_hctxs:
3167         kfree(q->queue_hw_ctx);
3168         q->nr_hw_queues = 0;
3169         blk_mq_sysfs_deinit(q);
3170 err_poll:
3171         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
3172         q->poll_cb = NULL;
3173 err_exit:
3174         q->mq_ops = NULL;
3175         return ERR_PTR(-ENOMEM);
3176 }
3177 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
3178
3179 /* tags can _not_ be used after returning from blk_mq_exit_queue */
3180 void blk_mq_exit_queue(struct request_queue *q)
3181 {
3182         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
3183
3184         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
3185         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
3186 }
3187
3188 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
3189 {
3190         int i;
3191
3192         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3193                 if (!__blk_mq_alloc_map_and_request(set, i))
3194                         goto out_unwind;
3195
3196         return 0;
3197
3198 out_unwind:
3199         while (--i >= 0)
3200                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3201
3202         return -ENOMEM;
3203 }
3204
3205 /*
3206  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
3207  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
3208  * will be updated to reflect the allocated depth.
3209  */
3210 static int blk_mq_alloc_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set)
3211 {
3212         unsigned int depth;
3213         int err;
3214
3215         depth = set->queue_depth;
3216         do {
3217                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3218                 if (!err)
3219                         break;
3220
3221                 set->queue_depth >>= 1;
3222                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
3223                         err = -ENOMEM;
3224                         break;
3225                 }
3226         } while (set->queue_depth);
3227
3228         if (!set->queue_depth || err) {
3229                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
3230                 return -ENOMEM;
3231         }
3232
3233         if (depth != set->queue_depth)
3234                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
3235                                                 depth, set->queue_depth);
3236
3237         return 0;
3238 }
3239
3240 static int blk_mq_update_queue_map(struct blk_mq_tag_set *set)
3241 {
3242         /*
3243          * blk_mq_map_queues() and multiple .map_queues() implementations
3244          * expect that set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues is set to the
3245          * number of hardware queues.
3246          */
3247         if (set->nr_maps == 1)
3248                 set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].nr_queues = set->nr_hw_queues;
3249
3250         if (set->ops->map_queues && !is_kdump_kernel()) {
3251                 int i;
3252
3253                 /*
3254                  * transport .map_queues is usually done in the following
3255                  * way:
3256                  *
3257                  * for (queue = 0; queue < set->nr_hw_queues; queue++) {
3258                  *      mask = get_cpu_mask(queue)
3259                  *      for_each_cpu(cpu, mask)
3260                  *              set->map[x].mq_map[cpu] = queue;
3261                  * }
3262                  *
3263                  * When we need to remap, the table has to be cleared for
3264                  * killing stale mapping since one CPU may not be mapped
3265                  * to any hw queue.
3266                  */
3267                 for (i = 0; i < set->nr_maps; i++)
3268                         blk_mq_clear_mq_map(&set->map[i]);
3269
3270                 return set->ops->map_queues(set);
3271         } else {
3272                 BUG_ON(set->nr_maps > 1);
3273                 return blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3274         }
3275 }
3276
3277 static int blk_mq_realloc_tag_set_tags(struct blk_mq_tag_set *set,
3278                                   int cur_nr_hw_queues, int new_nr_hw_queues)
3279 {
3280         struct blk_mq_tags **new_tags;
3281
3282         if (cur_nr_hw_queues >= new_nr_hw_queues)
3283                 return 0;
3284
3285         new_tags = kcalloc_node(new_nr_hw_queues, sizeof(struct blk_mq_tags *),
3286                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
3287         if (!new_tags)
3288                 return -ENOMEM;
3289
3290         if (set->tags)
3291                 memcpy(new_tags, set->tags, cur_nr_hw_queues *
3292                        sizeof(*set->tags));
3293         kfree(set->tags);
3294         set->tags = new_tags;
3295         set->nr_hw_queues = new_nr_hw_queues;
3296
3297         return 0;
3298 }
3299
3300 /*
3301  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
3302  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
3303  * requested depth down, if it's too large. In that case, the set
3304  * value will be stored in set->queue_depth.
3305  */
3306 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3307 {
3308         int i, ret;
3309
3310         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
3311
3312         if (!set->nr_hw_queues)
3313                 return -EINVAL;
3314         if (!set->queue_depth)
3315                 return -EINVAL;
3316         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
3317                 return -EINVAL;
3318
3319         if (!set->ops->queue_rq)
3320                 return -EINVAL;
3321
3322         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
3323                 return -EINVAL;
3324
3325         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
3326                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
3327                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
3328                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
3329         }
3330
3331         if (!set->nr_maps)
3332                 set->nr_maps = 1;
3333         else if (set->nr_maps > HCTX_MAX_TYPES)
3334                 return -EINVAL;
3335
3336         /*
3337          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
3338          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
3339          * 64 tags to prevent using too much memory.
3340          */
3341         if (is_kdump_kernel()) {
3342                 set->nr_hw_queues = 1;
3343                 set->nr_maps = 1;
3344                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
3345         }
3346         /*
3347          * There is no use for more h/w queues than cpus if we just have
3348          * a single map
3349          */
3350         if (set->nr_maps == 1 && set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3351                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3352
3353         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, 0, set->nr_hw_queues) < 0)
3354                 return -ENOMEM;
3355
3356         ret = -ENOMEM;
3357         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3358                 set->map[i].mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids,
3359                                                   sizeof(set->map[i].mq_map[0]),
3360                                                   GFP_KERNEL, set->numa_node);
3361                 if (!set->map[i].mq_map)
3362                         goto out_free_mq_map;
3363                 set->map[i].nr_queues = is_kdump_kernel() ? 1 : set->nr_hw_queues;
3364         }
3365
3366         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
3367         if (ret)
3368                 goto out_free_mq_map;
3369
3370         ret = blk_mq_alloc_map_and_requests(set);
3371         if (ret)
3372                 goto out_free_mq_map;
3373
3374         mutex_init(&set->tag_list_lock);
3375         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
3376
3377         return 0;
3378
3379 out_free_mq_map:
3380         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3381                 kfree(set->map[i].mq_map);
3382                 set->map[i].mq_map = NULL;
3383         }
3384         kfree(set->tags);
3385         set->tags = NULL;
3386         return ret;
3387 }
3388 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
3389
3390 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3391 {
3392         int i, j;
3393
3394         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3395                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3396
3397         for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
3398                 kfree(set->map[j].mq_map);
3399                 set->map[j].mq_map = NULL;
3400         }
3401
3402         kfree(set->tags);
3403         set->tags = NULL;
3404 }
3405 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
3406
3407 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
3408 {
3409         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
3410         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3411         int i, ret;
3412
3413         if (!set)
3414                 return -EINVAL;
3415
3416         if (q->nr_requests == nr)
3417                 return 0;
3418
3419         blk_mq_freeze_queue(q);
3420         blk_mq_quiesce_queue(q);
3421
3422         ret = 0;
3423         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
3424                 if (!hctx->tags)
3425                         continue;
3426                 /*
3427                  * If we're using an MQ scheduler, just update the scheduler
3428                  * queue depth. This is similar to what the old code would do.
3429                  */
3430                 if (!hctx->sched_tags) {
3431                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->tags, nr,
3432                                                         false);
3433                 } else {
3434                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->sched_tags,
3435                                                         nr, true);
3436                 }
3437                 if (ret)
3438                         break;
3439                 if (q->elevator && q->elevator->type->ops.depth_updated)
3440                         q->elevator->type->ops.depth_updated(hctx);
3441         }
3442
3443         if (!ret)
3444                 q->nr_requests = nr;
3445
3446         blk_mq_unquiesce_queue(q);
3447         blk_mq_unfreeze_queue(q);
3448
3449         return ret;
3450 }
3451
3452 /*
3453  * request_queue and elevator_type pair.
3454  * It is just used by __blk_mq_update_nr_hw_queues to cache
3455  * the elevator_type associated with a request_queue.
3456  */
3457 struct blk_mq_qe_pair {
3458         struct list_head node;
3459         struct request_queue *q;
3460         struct elevator_type *type;
3461 };
3462
3463 /*
3464  * Cache the elevator_type in qe pair list and switch the
3465  * io scheduler to 'none'
3466  */
3467 static bool blk_mq_elv_switch_none(struct list_head *head,
3468                 struct request_queue *q)
3469 {
3470         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3471
3472         if (!q->elevator)
3473                 return true;
3474
3475         qe = kmalloc(sizeof(*qe), GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY);
3476         if (!qe)
3477                 return false;
3478
3479         INIT_LIST_HEAD(&qe->node);
3480         qe->q = q;
3481         qe->type = q->elevator->type;
3482         list_add(&qe->node, head);
3483
3484         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3485         /*
3486          * After elevator_switch_mq, the previous elevator_queue will be
3487          * released by elevator_release. The reference of the io scheduler
3488          * module get by elevator_get will also be put. So we need to get
3489          * a reference of the io scheduler module here to prevent it to be
3490          * removed.
3491          */
3492         __module_get(qe->type->elevator_owner);
3493         elevator_switch_mq(q, NULL);
3494         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3495
3496         return true;
3497 }
3498
3499 static void blk_mq_elv_switch_back(struct list_head *head,
3500                 struct request_queue *q)
3501 {
3502         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3503         struct elevator_type *t = NULL;
3504
3505         list_for_each_entry(qe, head, node)
3506                 if (qe->q == q) {
3507                         t = qe->type;
3508                         break;
3509                 }
3510
3511         if (!t)
3512                 return;
3513
3514         list_del(&qe->node);
3515         kfree(qe);
3516
3517         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3518         elevator_switch_mq(q, t);
3519         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3520 }
3521
3522 static void __blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set,
3523                                                         int nr_hw_queues)
3524 {
3525         struct request_queue *q;
3526         LIST_HEAD(head);
3527         int prev_nr_hw_queues;
3528
3529         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
3530
3531         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3532                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3533         if (nr_hw_queues < 1)
3534                 return;
3535         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
3536                 return;
3537
3538         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3539                 blk_mq_freeze_queue(q);
3540         /*
3541          * Switch IO scheduler to 'none', cleaning up the data associated
3542          * with the previous scheduler. We will switch back once we are done
3543          * updating the new sw to hw queue mappings.
3544          */
3545         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3546                 if (!blk_mq_elv_switch_none(&head, q))
3547                         goto switch_back;
3548
3549         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3550                 blk_mq_debugfs_unregister_hctxs(q);
3551                 blk_mq_sysfs_unregister(q);
3552         }
3553
3554         prev_nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3555         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, set->nr_hw_queues, nr_hw_queues) <
3556             0)
3557                 goto reregister;
3558
3559         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
3560 fallback:
3561         blk_mq_update_queue_map(set);
3562         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3563                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3564                 if (q->nr_hw_queues != set->nr_hw_queues) {
3565                         pr_warn("Increasing nr_hw_queues to %d fails, fallback to %d\n",
3566                                         nr_hw_queues, prev_nr_hw_queues);
3567                         set->nr_hw_queues = prev_nr_hw_queues;
3568                         blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3569                         goto fallback;
3570                 }
3571                 blk_mq_map_swqueue(q);
3572         }
3573
3574 reregister:
3575         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3576                 blk_mq_sysfs_register(q);
3577                 blk_mq_debugfs_register_hctxs(q);
3578         }
3579
3580 switch_back:
3581         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3582                 blk_mq_elv_switch_back(&head, q);
3583
3584         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3585                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
3586 }
3587
3588 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
3589 {
3590         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
3591         __blk_mq_update_nr_hw_queues(set, nr_hw_queues);
3592         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
3593 }
3594 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
3595
3596 /* Enable polling stats and return whether they were already enabled. */
3597 static bool blk_poll_stats_enable(struct request_queue *q)
3598 {
3599         if (test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3600             blk_queue_flag_test_and_set(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, q))
3601                 return true;
3602         blk_stat_add_callback(q, q->poll_cb);
3603         return false;
3604 }
3605
3606 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q)
3607 {
3608         /*
3609          * We don't arm the callback if polling stats are not enabled or the
3610          * callback is already active.
3611          */
3612         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3613             blk_stat_is_active(q->poll_cb))
3614                 return;
3615
3616         blk_stat_activate_msecs(q->poll_cb, 100);
3617 }
3618
3619 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb)
3620 {
3621         struct request_queue *q = cb->data;
3622         int bucket;
3623
3624         for (bucket = 0; bucket < BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS; bucket++) {
3625                 if (cb->stat[bucket].nr_samples)
3626                         q->poll_stat[bucket] = cb->stat[bucket];
3627         }
3628 }
3629
3630 static unsigned long blk_mq_poll_nsecs(struct request_queue *q,
3631                                        struct request *rq)
3632 {
3633         unsigned long ret = 0;
3634         int bucket;
3635
3636         /*
3637          * If stats collection isn't on, don't sleep but turn it on for
3638          * future users
3639          */
3640         if (!blk_poll_stats_enable(q))
3641                 return 0;
3642
3643         /*
3644          * As an optimistic guess, use half of the mean service time
3645          * for this type of request. We can (and should) make this smarter.
3646          * For instance, if the completion latencies are tight, we can
3647          * get closer than just half the mean. This is especially
3648          * important on devices where the completion latencies are longer
3649          * than ~10 usec. We do use the stats for the relevant IO size
3650          * if available which does lead to better estimates.
3651          */
3652         bucket = blk_mq_poll_stats_bkt(rq);
3653         if (bucket < 0)
3654                 return ret;
3655
3656         if (q->poll_stat[bucket].nr_samples)
3657                 ret = (q->poll_stat[bucket].mean + 1) / 2;
3658
3659         return ret;
3660 }
3661
3662 static bool blk_mq_poll_hybrid_sleep(struct request_queue *q,
3663                                      struct request *rq)
3664 {
3665         struct hrtimer_sleeper hs;
3666         enum hrtimer_mode mode;
3667         unsigned int nsecs;
3668         ktime_t kt;
3669
3670         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_POLL_SLEPT)
3671                 return false;
3672
3673         /*
3674          * If we get here, hybrid polling is enabled. Hence poll_nsec can be:
3675          *
3676          *  0:  use half of prev avg
3677          * >0:  use this specific value
3678          */
3679         if (q->poll_nsec > 0)
3680                 nsecs = q->poll_nsec;
3681         else
3682                 nsecs = blk_mq_poll_nsecs(q, rq);
3683
3684         if (!nsecs)
3685                 return false;
3686
3687         rq->rq_flags |= RQF_MQ_POLL_SLEPT;
3688
3689         /*
3690          * This will be replaced with the stats tracking code, using
3691          * 'avg_completion_time / 2' as the pre-sleep target.
3692          */
3693         kt = nsecs;
3694
3695         mode = HRTIMER_MODE_REL;
3696         hrtimer_init_sleeper_on_stack(&hs, CLOCK_MONOTONIC, mode);
3697         hrtimer_set_expires(&hs.timer, kt);
3698
3699         do {
3700                 if (blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE)
3701                         break;
3702                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3703                 hrtimer_sleeper_start_expires(&hs, mode);
3704                 if (hs.task)
3705                         io_schedule();
3706                 hrtimer_cancel(&hs.timer);
3707                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
3708         } while (hs.task && !signal_pending(current));
3709
3710         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3711         destroy_hrtimer_on_stack(&hs.timer);
3712         return true;
3713 }
3714
3715 static bool blk_mq_poll_hybrid(struct request_queue *q,
3716                                struct blk_mq_hw_ctx *hctx, blk_qc_t cookie)
3717 {
3718         struct request *rq;
3719
3720         if (q->poll_nsec == BLK_MQ_POLL_CLASSIC)
3721                 return false;
3722
3723         if (!blk_qc_t_is_internal(cookie))
3724                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3725         else {
3726                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->sched_tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3727                 /*
3728                  * With scheduling, if the request has completed, we'll
3729                  * get a NULL return here, as we clear the sched tag when
3730                  * that happens. The request still remains valid, like always,
3731                  * so we should be safe with just the NULL check.
3732                  */
3733                 if (!rq)
3734                         return false;
3735         }
3736
3737         return blk_mq_poll_hybrid_sleep(q, rq);
3738 }
3739
3740 /**
3741  * blk_poll - poll for IO completions
3742  * @q:  the queue
3743  * @cookie: cookie passed back at IO submission time
3744  * @spin: whether to spin for completions
3745  *
3746  * Description:
3747  *    Poll for completions on the passed in queue. Returns number of
3748  *    completed entries found. If @spin is true, then blk_poll will continue
3749  *    looping until at least one completion is found, unless the task is
3750  *    otherwise marked running (or we need to reschedule).
3751  */
3752 int blk_poll(struct request_queue *q, blk_qc_t cookie, bool spin)
3753 {
3754         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3755         long state;
3756
3757         if (!blk_qc_t_valid(cookie) ||
3758             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
3759                 return 0;
3760
3761         if (current->plug)
3762                 blk_flush_plug_list(current->plug, false);
3763
3764         hctx = q->queue_hw_ctx[blk_qc_t_to_queue_num(cookie)];
3765
3766         /*
3767          * If we sleep, have the caller restart the poll loop to reset
3768          * the state. Like for the other success return cases, the
3769          * caller is responsible for checking if the IO completed. If
3770          * the IO isn't complete, we'll get called again and will go
3771          * straight to the busy poll loop.
3772          */
3773         if (blk_mq_poll_hybrid(q, hctx, cookie))
3774                 return 1;
3775
3776         hctx->poll_considered++;
3777
3778         state = current->state;
3779         do {
3780                 int ret;
3781
3782                 hctx->poll_invoked++;
3783
3784                 ret = q->mq_ops->poll(hctx);
3785                 if (ret > 0) {
3786                         hctx->poll_success++;
3787                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3788                         return ret;
3789                 }
3790
3791                 if (signal_pending_state(state, current))
3792                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3793
3794                 if (current->state == TASK_RUNNING)
3795                         return 1;
3796                 if (ret < 0 || !spin)
3797                         break;
3798                 cpu_relax();
3799         } while (!need_resched());
3800
3801         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3802         return 0;
3803 }
3804 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_poll);
3805
3806 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq)
3807 {
3808         return rq->mq_ctx->cpu;
3809 }
3810 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_rq_cpu);
3811
3812 static int __init blk_mq_init(void)
3813 {
3814         int i;
3815
3816         for_each_possible_cpu(i)
3817                 INIT_LIST_HEAD(&per_cpu(blk_cpu_done, i));
3818         open_softirq(BLOCK_SOFTIRQ, blk_done_softirq);
3819
3820         cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_BLOCK_SOFTIRQ_DEAD,
3821                                   "block/softirq:dead", NULL,
3822                                   blk_softirq_cpu_dead);
3823         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, "block/mq:dead", NULL,
3824                                 blk_mq_hctx_notify_dead);
3825         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_BLK_MQ_ONLINE, "block/mq:online",
3826                                 blk_mq_hctx_notify_online,
3827                                 blk_mq_hctx_notify_offline);
3828         return 0;
3829 }
3830 subsys_initcall(blk_mq_init);