Merge branch 'for-5.7/appleir' into for-linus
[platform/kernel/linux-rpi.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
30 #include <trace/events/block.h>
31
32 #include <linux/blk-mq.h>
33 #include <linux/t10-pi.h>
34 #include "blk.h"
35 #include "blk-mq.h"
36 #include "blk-mq-debugfs.h"
37 #include "blk-mq-tag.h"
38 #include "blk-pm.h"
39 #include "blk-stat.h"
40 #include "blk-mq-sched.h"
41 #include "blk-rq-qos.h"
42
43 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q);
44 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb);
45
46 static int blk_mq_poll_stats_bkt(const struct request *rq)
47 {
48         int ddir, sectors, bucket;
49
50         ddir = rq_data_dir(rq);
51         sectors = blk_rq_stats_sectors(rq);
52
53         bucket = ddir + 2 * ilog2(sectors);
54
55         if (bucket < 0)
56                 return -1;
57         else if (bucket >= BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS)
58                 return ddir + BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS - 2;
59
60         return bucket;
61 }
62
63 /*
64  * Check if any of the ctx, dispatch list or elevator
65  * have pending work in this hardware queue.
66  */
67 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
68 {
69         return !list_empty_careful(&hctx->dispatch) ||
70                 sbitmap_any_bit_set(&hctx->ctx_map) ||
71                         blk_mq_sched_has_work(hctx);
72 }
73
74 /*
75  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
76  */
77 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
78                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
79 {
80         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
81
82         if (!sbitmap_test_bit(&hctx->ctx_map, bit))
83                 sbitmap_set_bit(&hctx->ctx_map, bit);
84 }
85
86 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
87                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
88 {
89         const int bit = ctx->index_hw[hctx->type];
90
91         sbitmap_clear_bit(&hctx->ctx_map, bit);
92 }
93
94 struct mq_inflight {
95         struct hd_struct *part;
96         unsigned int inflight[2];
97 };
98
99 static bool blk_mq_check_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
100                                   struct request *rq, void *priv,
101                                   bool reserved)
102 {
103         struct mq_inflight *mi = priv;
104
105         if (rq->part == mi->part)
106                 mi->inflight[rq_data_dir(rq)]++;
107
108         return true;
109 }
110
111 unsigned int blk_mq_in_flight(struct request_queue *q, struct hd_struct *part)
112 {
113         struct mq_inflight mi = { .part = part };
114
115         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
116
117         return mi.inflight[0] + mi.inflight[1];
118 }
119
120 void blk_mq_in_flight_rw(struct request_queue *q, struct hd_struct *part,
121                          unsigned int inflight[2])
122 {
123         struct mq_inflight mi = { .part = part };
124
125         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_inflight, &mi);
126         inflight[0] = mi.inflight[0];
127         inflight[1] = mi.inflight[1];
128 }
129
130 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
131 {
132         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
133         if (++q->mq_freeze_depth == 1) {
134                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
135                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
136                 if (queue_is_mq(q))
137                         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
138         } else {
139                 mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
140         }
141 }
142 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_freeze_queue_start);
143
144 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
145 {
146         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
147 }
148 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait);
149
150 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
151                                      unsigned long timeout)
152 {
153         return wait_event_timeout(q->mq_freeze_wq,
154                                         percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter),
155                                         timeout);
156 }
157 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_wait_timeout);
158
159 /*
160  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
161  * the queue afterward.
162  */
163 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
164 {
165         /*
166          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
167          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
168          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
169          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
170          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
171          */
172         blk_freeze_queue_start(q);
173         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
174 }
175
176 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
177 {
178         /*
179          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
180          * in the blk_mq_* namespace
181          */
182         blk_freeze_queue(q);
183 }
184 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
185
186 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
187 {
188         mutex_lock(&q->mq_freeze_lock);
189         q->mq_freeze_depth--;
190         WARN_ON_ONCE(q->mq_freeze_depth < 0);
191         if (!q->mq_freeze_depth) {
192                 percpu_ref_resurrect(&q->q_usage_counter);
193                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
194         }
195         mutex_unlock(&q->mq_freeze_lock);
196 }
197 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
198
199 /*
200  * FIXME: replace the scsi_internal_device_*block_nowait() calls in the
201  * mpt3sas driver such that this function can be removed.
202  */
203 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q)
204 {
205         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
206 }
207 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue_nowait);
208
209 /**
210  * blk_mq_quiesce_queue() - wait until all ongoing dispatches have finished
211  * @q: request queue.
212  *
213  * Note: this function does not prevent that the struct request end_io()
214  * callback function is invoked. Once this function is returned, we make
215  * sure no dispatch can happen until the queue is unquiesced via
216  * blk_mq_unquiesce_queue().
217  */
218 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q)
219 {
220         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
221         unsigned int i;
222         bool rcu = false;
223
224         blk_mq_quiesce_queue_nowait(q);
225
226         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
227                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
228                         synchronize_srcu(hctx->srcu);
229                 else
230                         rcu = true;
231         }
232         if (rcu)
233                 synchronize_rcu();
234 }
235 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_quiesce_queue);
236
237 /*
238  * blk_mq_unquiesce_queue() - counterpart of blk_mq_quiesce_queue()
239  * @q: request queue.
240  *
241  * This function recovers queue into the state before quiescing
242  * which is done by blk_mq_quiesce_queue.
243  */
244 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q)
245 {
246         blk_queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_QUIESCED, q);
247
248         /* dispatch requests which are inserted during quiescing */
249         blk_mq_run_hw_queues(q, true);
250 }
251 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unquiesce_queue);
252
253 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
254 {
255         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
256         unsigned int i;
257
258         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
259                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
260                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
261 }
262
263 /*
264  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
265  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
266  */
267 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
268 {
269         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS)) || rq->q->elevator;
270 }
271
272 static struct request *blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_alloc_data *data,
273                 unsigned int tag, unsigned int op, u64 alloc_time_ns)
274 {
275         struct blk_mq_tags *tags = blk_mq_tags_from_data(data);
276         struct request *rq = tags->static_rqs[tag];
277         req_flags_t rq_flags = 0;
278
279         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_INTERNAL) {
280                 rq->tag = -1;
281                 rq->internal_tag = tag;
282         } else {
283                 if (data->hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED) {
284                         rq_flags = RQF_MQ_INFLIGHT;
285                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
286                 }
287                 rq->tag = tag;
288                 rq->internal_tag = -1;
289                 data->hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
290         }
291
292         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
293         rq->q = data->q;
294         rq->mq_ctx = data->ctx;
295         rq->mq_hctx = data->hctx;
296         rq->rq_flags = rq_flags;
297         rq->cmd_flags = op;
298         if (data->flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT)
299                 rq->rq_flags |= RQF_PREEMPT;
300         if (blk_queue_io_stat(data->q))
301                 rq->rq_flags |= RQF_IO_STAT;
302         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
303         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
304         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
305         rq->rq_disk = NULL;
306         rq->part = NULL;
307 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
308         rq->alloc_time_ns = alloc_time_ns;
309 #endif
310         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
311                 rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
312         else
313                 rq->start_time_ns = 0;
314         rq->io_start_time_ns = 0;
315         rq->stats_sectors = 0;
316         rq->nr_phys_segments = 0;
317 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
318         rq->nr_integrity_segments = 0;
319 #endif
320         /* tag was already set */
321         rq->extra_len = 0;
322         WRITE_ONCE(rq->deadline, 0);
323
324         rq->timeout = 0;
325
326         rq->end_io = NULL;
327         rq->end_io_data = NULL;
328
329         data->ctx->rq_dispatched[op_is_sync(op)]++;
330         refcount_set(&rq->ref, 1);
331         return rq;
332 }
333
334 static struct request *blk_mq_get_request(struct request_queue *q,
335                                           struct bio *bio,
336                                           struct blk_mq_alloc_data *data)
337 {
338         struct elevator_queue *e = q->elevator;
339         struct request *rq;
340         unsigned int tag;
341         bool clear_ctx_on_error = false;
342         u64 alloc_time_ns = 0;
343
344         blk_queue_enter_live(q);
345
346         /* alloc_time includes depth and tag waits */
347         if (blk_queue_rq_alloc_time(q))
348                 alloc_time_ns = ktime_get_ns();
349
350         data->q = q;
351         if (likely(!data->ctx)) {
352                 data->ctx = blk_mq_get_ctx(q);
353                 clear_ctx_on_error = true;
354         }
355         if (likely(!data->hctx))
356                 data->hctx = blk_mq_map_queue(q, data->cmd_flags,
357                                                 data->ctx);
358         if (data->cmd_flags & REQ_NOWAIT)
359                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_NOWAIT;
360
361         if (e) {
362                 data->flags |= BLK_MQ_REQ_INTERNAL;
363
364                 /*
365                  * Flush requests are special and go directly to the
366                  * dispatch list. Don't include reserved tags in the
367                  * limiting, as it isn't useful.
368                  */
369                 if (!op_is_flush(data->cmd_flags) &&
370                     e->type->ops.limit_depth &&
371                     !(data->flags & BLK_MQ_REQ_RESERVED))
372                         e->type->ops.limit_depth(data->cmd_flags, data);
373         } else {
374                 blk_mq_tag_busy(data->hctx);
375         }
376
377         tag = blk_mq_get_tag(data);
378         if (tag == BLK_MQ_TAG_FAIL) {
379                 if (clear_ctx_on_error)
380                         data->ctx = NULL;
381                 blk_queue_exit(q);
382                 return NULL;
383         }
384
385         rq = blk_mq_rq_ctx_init(data, tag, data->cmd_flags, alloc_time_ns);
386         if (!op_is_flush(data->cmd_flags)) {
387                 rq->elv.icq = NULL;
388                 if (e && e->type->ops.prepare_request) {
389                         if (e->type->icq_cache)
390                                 blk_mq_sched_assign_ioc(rq);
391
392                         e->type->ops.prepare_request(rq, bio);
393                         rq->rq_flags |= RQF_ELVPRIV;
394                 }
395         }
396         data->hctx->queued++;
397         return rq;
398 }
399
400 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
401                 blk_mq_req_flags_t flags)
402 {
403         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
404         struct request *rq;
405         int ret;
406
407         ret = blk_queue_enter(q, flags);
408         if (ret)
409                 return ERR_PTR(ret);
410
411         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
412         blk_queue_exit(q);
413
414         if (!rq)
415                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
416
417         rq->__data_len = 0;
418         rq->__sector = (sector_t) -1;
419         rq->bio = rq->biotail = NULL;
420         return rq;
421 }
422 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
423
424 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
425         unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags, unsigned int hctx_idx)
426 {
427         struct blk_mq_alloc_data alloc_data = { .flags = flags, .cmd_flags = op };
428         struct request *rq;
429         unsigned int cpu;
430         int ret;
431
432         /*
433          * If the tag allocator sleeps we could get an allocation for a
434          * different hardware context.  No need to complicate the low level
435          * allocator for this for the rare use case of a command tied to
436          * a specific queue.
437          */
438         if (WARN_ON_ONCE(!(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)))
439                 return ERR_PTR(-EINVAL);
440
441         if (hctx_idx >= q->nr_hw_queues)
442                 return ERR_PTR(-EIO);
443
444         ret = blk_queue_enter(q, flags);
445         if (ret)
446                 return ERR_PTR(ret);
447
448         /*
449          * Check if the hardware context is actually mapped to anything.
450          * If not tell the caller that it should skip this queue.
451          */
452         alloc_data.hctx = q->queue_hw_ctx[hctx_idx];
453         if (!blk_mq_hw_queue_mapped(alloc_data.hctx)) {
454                 blk_queue_exit(q);
455                 return ERR_PTR(-EXDEV);
456         }
457         cpu = cpumask_first_and(alloc_data.hctx->cpumask, cpu_online_mask);
458         alloc_data.ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
459
460         rq = blk_mq_get_request(q, NULL, &alloc_data);
461         blk_queue_exit(q);
462
463         if (!rq)
464                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
465
466         return rq;
467 }
468 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_alloc_request_hctx);
469
470 static void __blk_mq_free_request(struct request *rq)
471 {
472         struct request_queue *q = rq->q;
473         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
474         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
475         const int sched_tag = rq->internal_tag;
476
477         blk_pm_mark_last_busy(rq);
478         rq->mq_hctx = NULL;
479         if (rq->tag != -1)
480                 blk_mq_put_tag(hctx, hctx->tags, ctx, rq->tag);
481         if (sched_tag != -1)
482                 blk_mq_put_tag(hctx, hctx->sched_tags, ctx, sched_tag);
483         blk_mq_sched_restart(hctx);
484         blk_queue_exit(q);
485 }
486
487 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
488 {
489         struct request_queue *q = rq->q;
490         struct elevator_queue *e = q->elevator;
491         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
492         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
493
494         if (rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) {
495                 if (e && e->type->ops.finish_request)
496                         e->type->ops.finish_request(rq);
497                 if (rq->elv.icq) {
498                         put_io_context(rq->elv.icq->ioc);
499                         rq->elv.icq = NULL;
500                 }
501         }
502
503         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
504         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_INFLIGHT)
505                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
506
507         if (unlikely(laptop_mode && !blk_rq_is_passthrough(rq)))
508                 laptop_io_completion(q->backing_dev_info);
509
510         rq_qos_done(q, rq);
511
512         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
513         if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
514                 __blk_mq_free_request(rq);
515 }
516 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
517
518 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
519 {
520         u64 now = 0;
521
522         if (blk_mq_need_time_stamp(rq))
523                 now = ktime_get_ns();
524
525         if (rq->rq_flags & RQF_STATS) {
526                 blk_mq_poll_stats_start(rq->q);
527                 blk_stat_add(rq, now);
528         }
529
530         if (rq->internal_tag != -1)
531                 blk_mq_sched_completed_request(rq, now);
532
533         blk_account_io_done(rq, now);
534
535         if (rq->end_io) {
536                 rq_qos_done(rq->q, rq);
537                 rq->end_io(rq, error);
538         } else {
539                 blk_mq_free_request(rq);
540         }
541 }
542 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
543
544 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error)
545 {
546         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
547                 BUG();
548         __blk_mq_end_request(rq, error);
549 }
550 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
551
552 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
553 {
554         struct request *rq = data;
555         struct request_queue *q = rq->q;
556
557         q->mq_ops->complete(rq);
558 }
559
560 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
561 {
562         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
563         struct request_queue *q = rq->q;
564         bool shared = false;
565         int cpu;
566
567         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
568         /*
569          * Most of single queue controllers, there is only one irq vector
570          * for handling IO completion, and the only irq's affinity is set
571          * as all possible CPUs. On most of ARCHs, this affinity means the
572          * irq is handled on one specific CPU.
573          *
574          * So complete IO reqeust in softirq context in case of single queue
575          * for not degrading IO performance by irqsoff latency.
576          */
577         if (q->nr_hw_queues == 1) {
578                 __blk_complete_request(rq);
579                 return;
580         }
581
582         /*
583          * For a polled request, always complete locallly, it's pointless
584          * to redirect the completion.
585          */
586         if ((rq->cmd_flags & REQ_HIPRI) ||
587             !test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &q->queue_flags)) {
588                 q->mq_ops->complete(rq);
589                 return;
590         }
591
592         cpu = get_cpu();
593         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &q->queue_flags))
594                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
595
596         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
597                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
598                 rq->csd.info = rq;
599                 rq->csd.flags = 0;
600                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
601         } else {
602                 q->mq_ops->complete(rq);
603         }
604         put_cpu();
605 }
606
607 static void hctx_unlock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int srcu_idx)
608         __releases(hctx->srcu)
609 {
610         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING))
611                 rcu_read_unlock();
612         else
613                 srcu_read_unlock(hctx->srcu, srcu_idx);
614 }
615
616 static void hctx_lock(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int *srcu_idx)
617         __acquires(hctx->srcu)
618 {
619         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
620                 /* shut up gcc false positive */
621                 *srcu_idx = 0;
622                 rcu_read_lock();
623         } else
624                 *srcu_idx = srcu_read_lock(hctx->srcu);
625 }
626
627 /**
628  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
629  * @rq:         the request being processed
630  *
631  * Description:
632  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
633  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
634  **/
635 bool blk_mq_complete_request(struct request *rq)
636 {
637         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
638                 return false;
639         __blk_mq_complete_request(rq);
640         return true;
641 }
642 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
643
644 /**
645  * blk_mq_start_request - Start processing a request
646  * @rq: Pointer to request to be started
647  *
648  * Function used by device drivers to notify the block layer that a request
649  * is going to be processed now, so blk layer can do proper initializations
650  * such as starting the timeout timer.
651  */
652 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
653 {
654         struct request_queue *q = rq->q;
655
656         trace_block_rq_issue(q, rq);
657
658         if (test_bit(QUEUE_FLAG_STATS, &q->queue_flags)) {
659                 rq->io_start_time_ns = ktime_get_ns();
660                 rq->stats_sectors = blk_rq_sectors(rq);
661                 rq->rq_flags |= RQF_STATS;
662                 rq_qos_issue(q, rq);
663         }
664
665         WARN_ON_ONCE(blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE);
666
667         blk_add_timer(rq);
668         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IN_FLIGHT);
669
670         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
671                 /*
672                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
673                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
674                  * fewer than the device can handle.
675                  */
676                 rq->nr_phys_segments++;
677         }
678
679 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
680         if (blk_integrity_rq(rq) && req_op(rq) == REQ_OP_WRITE)
681                 q->integrity.profile->prepare_fn(rq);
682 #endif
683 }
684 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
685
686 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
687 {
688         struct request_queue *q = rq->q;
689
690         blk_mq_put_driver_tag(rq);
691
692         trace_block_rq_requeue(q, rq);
693         rq_qos_requeue(q, rq);
694
695         if (blk_mq_request_started(rq)) {
696                 WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
697                 rq->rq_flags &= ~RQF_TIMED_OUT;
698                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
699                         rq->nr_phys_segments--;
700         }
701 }
702
703 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list)
704 {
705         __blk_mq_requeue_request(rq);
706
707         /* this request will be re-inserted to io scheduler queue */
708         blk_mq_sched_requeue_request(rq);
709
710         BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
711         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true, kick_requeue_list);
712 }
713 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
714
715 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
716 {
717         struct request_queue *q =
718                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work.work);
719         LIST_HEAD(rq_list);
720         struct request *rq, *next;
721
722         spin_lock_irq(&q->requeue_lock);
723         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
724         spin_unlock_irq(&q->requeue_lock);
725
726         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
727                 if (!(rq->rq_flags & (RQF_SOFTBARRIER | RQF_DONTPREP)))
728                         continue;
729
730                 rq->rq_flags &= ~RQF_SOFTBARRIER;
731                 list_del_init(&rq->queuelist);
732                 /*
733                  * If RQF_DONTPREP, rq has contained some driver specific
734                  * data, so insert it to hctx dispatch list to avoid any
735                  * merge.
736                  */
737                 if (rq->rq_flags & RQF_DONTPREP)
738                         blk_mq_request_bypass_insert(rq, false);
739                 else
740                         blk_mq_sched_insert_request(rq, true, false, false);
741         }
742
743         while (!list_empty(&rq_list)) {
744                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
745                 list_del_init(&rq->queuelist);
746                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, false, false);
747         }
748
749         blk_mq_run_hw_queues(q, false);
750 }
751
752 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head,
753                                 bool kick_requeue_list)
754 {
755         struct request_queue *q = rq->q;
756         unsigned long flags;
757
758         /*
759          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
760          * request head insertion from the workqueue.
761          */
762         BUG_ON(rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER);
763
764         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
765         if (at_head) {
766                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
767                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
768         } else {
769                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
770         }
771         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
772
773         if (kick_requeue_list)
774                 blk_mq_kick_requeue_list(q);
775 }
776
777 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
778 {
779         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work, 0);
780 }
781 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
782
783 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q,
784                                     unsigned long msecs)
785 {
786         kblockd_mod_delayed_work_on(WORK_CPU_UNBOUND, &q->requeue_work,
787                                     msecs_to_jiffies(msecs));
788 }
789 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_kick_requeue_list);
790
791 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
792 {
793         if (tag < tags->nr_tags) {
794                 prefetch(tags->rqs[tag]);
795                 return tags->rqs[tag];
796         }
797
798         return NULL;
799 }
800 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
801
802 static bool blk_mq_rq_inflight(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
803                                void *priv, bool reserved)
804 {
805         /*
806          * If we find a request that is inflight and the queue matches,
807          * we know the queue is busy. Return false to stop the iteration.
808          */
809         if (rq->state == MQ_RQ_IN_FLIGHT && rq->q == hctx->queue) {
810                 bool *busy = priv;
811
812                 *busy = true;
813                 return false;
814         }
815
816         return true;
817 }
818
819 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q)
820 {
821         bool busy = false;
822
823         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_rq_inflight, &busy);
824         return busy;
825 }
826 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_queue_inflight);
827
828 static void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
829 {
830         req->rq_flags |= RQF_TIMED_OUT;
831         if (req->q->mq_ops->timeout) {
832                 enum blk_eh_timer_return ret;
833
834                 ret = req->q->mq_ops->timeout(req, reserved);
835                 if (ret == BLK_EH_DONE)
836                         return;
837                 WARN_ON_ONCE(ret != BLK_EH_RESET_TIMER);
838         }
839
840         blk_add_timer(req);
841 }
842
843 static bool blk_mq_req_expired(struct request *rq, unsigned long *next)
844 {
845         unsigned long deadline;
846
847         if (blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IN_FLIGHT)
848                 return false;
849         if (rq->rq_flags & RQF_TIMED_OUT)
850                 return false;
851
852         deadline = READ_ONCE(rq->deadline);
853         if (time_after_eq(jiffies, deadline))
854                 return true;
855
856         if (*next == 0)
857                 *next = deadline;
858         else if (time_after(*next, deadline))
859                 *next = deadline;
860         return false;
861 }
862
863 static bool blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
864                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
865 {
866         unsigned long *next = priv;
867
868         /*
869          * Just do a quick check if it is expired before locking the request in
870          * so we're not unnecessarilly synchronizing across CPUs.
871          */
872         if (!blk_mq_req_expired(rq, next))
873                 return true;
874
875         /*
876          * We have reason to believe the request may be expired. Take a
877          * reference on the request to lock this request lifetime into its
878          * currently allocated context to prevent it from being reallocated in
879          * the event the completion by-passes this timeout handler.
880          *
881          * If the reference was already released, then the driver beat the
882          * timeout handler to posting a natural completion.
883          */
884         if (!refcount_inc_not_zero(&rq->ref))
885                 return true;
886
887         /*
888          * The request is now locked and cannot be reallocated underneath the
889          * timeout handler's processing. Re-verify this exact request is truly
890          * expired; if it is not expired, then the request was completed and
891          * reallocated as a new request.
892          */
893         if (blk_mq_req_expired(rq, next))
894                 blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
895
896         if (is_flush_rq(rq, hctx))
897                 rq->end_io(rq, 0);
898         else if (refcount_dec_and_test(&rq->ref))
899                 __blk_mq_free_request(rq);
900
901         return true;
902 }
903
904 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
905 {
906         struct request_queue *q =
907                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
908         unsigned long next = 0;
909         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
910         int i;
911
912         /* A deadlock might occur if a request is stuck requiring a
913          * timeout at the same time a queue freeze is waiting
914          * completion, since the timeout code would not be able to
915          * acquire the queue reference here.
916          *
917          * That's why we don't use blk_queue_enter here; instead, we use
918          * percpu_ref_tryget directly, because we need to be able to
919          * obtain a reference even in the short window between the queue
920          * starting to freeze, by dropping the first reference in
921          * blk_freeze_queue_start, and the moment the last request is
922          * consumed, marked by the instant q_usage_counter reaches
923          * zero.
924          */
925         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
926                 return;
927
928         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &next);
929
930         if (next != 0) {
931                 mod_timer(&q->timeout, next);
932         } else {
933                 /*
934                  * Request timeouts are handled as a forward rolling timer. If
935                  * we end up here it means that no requests are pending and
936                  * also that no request has been pending for a while. Mark
937                  * each hctx as idle.
938                  */
939                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
940                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
941                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
942                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
943                 }
944         }
945         blk_queue_exit(q);
946 }
947
948 struct flush_busy_ctx_data {
949         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
950         struct list_head *list;
951 };
952
953 static bool flush_busy_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr, void *data)
954 {
955         struct flush_busy_ctx_data *flush_data = data;
956         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = flush_data->hctx;
957         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
958         enum hctx_type type = hctx->type;
959
960         spin_lock(&ctx->lock);
961         list_splice_tail_init(&ctx->rq_lists[type], flush_data->list);
962         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
963         spin_unlock(&ctx->lock);
964         return true;
965 }
966
967 /*
968  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
969  * to the for-dispatch
970  */
971 void blk_mq_flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
972 {
973         struct flush_busy_ctx_data data = {
974                 .hctx = hctx,
975                 .list = list,
976         };
977
978         sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, flush_busy_ctx, &data);
979 }
980 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_flush_busy_ctxs);
981
982 struct dispatch_rq_data {
983         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
984         struct request *rq;
985 };
986
987 static bool dispatch_rq_from_ctx(struct sbitmap *sb, unsigned int bitnr,
988                 void *data)
989 {
990         struct dispatch_rq_data *dispatch_data = data;
991         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = dispatch_data->hctx;
992         struct blk_mq_ctx *ctx = hctx->ctxs[bitnr];
993         enum hctx_type type = hctx->type;
994
995         spin_lock(&ctx->lock);
996         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
997                 dispatch_data->rq = list_entry_rq(ctx->rq_lists[type].next);
998                 list_del_init(&dispatch_data->rq->queuelist);
999                 if (list_empty(&ctx->rq_lists[type]))
1000                         sbitmap_clear_bit(sb, bitnr);
1001         }
1002         spin_unlock(&ctx->lock);
1003
1004         return !dispatch_data->rq;
1005 }
1006
1007 struct request *blk_mq_dequeue_from_ctx(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1008                                         struct blk_mq_ctx *start)
1009 {
1010         unsigned off = start ? start->index_hw[hctx->type] : 0;
1011         struct dispatch_rq_data data = {
1012                 .hctx = hctx,
1013                 .rq   = NULL,
1014         };
1015
1016         __sbitmap_for_each_set(&hctx->ctx_map, off,
1017                                dispatch_rq_from_ctx, &data);
1018
1019         return data.rq;
1020 }
1021
1022 static inline unsigned int queued_to_index(unsigned int queued)
1023 {
1024         if (!queued)
1025                 return 0;
1026
1027         return min(BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1, ilog2(queued) + 1);
1028 }
1029
1030 bool blk_mq_get_driver_tag(struct request *rq)
1031 {
1032         struct blk_mq_alloc_data data = {
1033                 .q = rq->q,
1034                 .hctx = rq->mq_hctx,
1035                 .flags = BLK_MQ_REQ_NOWAIT,
1036                 .cmd_flags = rq->cmd_flags,
1037         };
1038         bool shared;
1039
1040         if (rq->tag != -1)
1041                 return true;
1042
1043         if (blk_mq_tag_is_reserved(data.hctx->sched_tags, rq->internal_tag))
1044                 data.flags |= BLK_MQ_REQ_RESERVED;
1045
1046         shared = blk_mq_tag_busy(data.hctx);
1047         rq->tag = blk_mq_get_tag(&data);
1048         if (rq->tag >= 0) {
1049                 if (shared) {
1050                         rq->rq_flags |= RQF_MQ_INFLIGHT;
1051                         atomic_inc(&data.hctx->nr_active);
1052                 }
1053                 data.hctx->tags->rqs[rq->tag] = rq;
1054         }
1055
1056         return rq->tag != -1;
1057 }
1058
1059 static int blk_mq_dispatch_wake(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode,
1060                                 int flags, void *key)
1061 {
1062         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1063
1064         hctx = container_of(wait, struct blk_mq_hw_ctx, dispatch_wait);
1065
1066         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1067         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1068                 struct sbitmap_queue *sbq;
1069
1070                 list_del_init(&wait->entry);
1071                 sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1072                 atomic_dec(&sbq->ws_active);
1073         }
1074         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1075
1076         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1077         return 1;
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Mark us waiting for a tag. For shared tags, this involves hooking us into
1082  * the tag wakeups. For non-shared tags, we can simply mark us needing a
1083  * restart. For both cases, take care to check the condition again after
1084  * marking us as waiting.
1085  */
1086 static bool blk_mq_mark_tag_wait(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1087                                  struct request *rq)
1088 {
1089         struct sbitmap_queue *sbq = &hctx->tags->bitmap_tags;
1090         struct wait_queue_head *wq;
1091         wait_queue_entry_t *wait;
1092         bool ret;
1093
1094         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1095                 blk_mq_sched_mark_restart_hctx(hctx);
1096
1097                 /*
1098                  * It's possible that a tag was freed in the window between the
1099                  * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1100                  * queue.
1101                  *
1102                  * Don't clear RESTART here, someone else could have set it.
1103                  * At most this will cost an extra queue run.
1104                  */
1105                 return blk_mq_get_driver_tag(rq);
1106         }
1107
1108         wait = &hctx->dispatch_wait;
1109         if (!list_empty_careful(&wait->entry))
1110                 return false;
1111
1112         wq = &bt_wait_ptr(sbq, hctx)->wait;
1113
1114         spin_lock_irq(&wq->lock);
1115         spin_lock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1116         if (!list_empty(&wait->entry)) {
1117                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1118                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1119                 return false;
1120         }
1121
1122         atomic_inc(&sbq->ws_active);
1123         wait->flags &= ~WQ_FLAG_EXCLUSIVE;
1124         __add_wait_queue(wq, wait);
1125
1126         /*
1127          * It's possible that a tag was freed in the window between the
1128          * allocation failure and adding the hardware queue to the wait
1129          * queue.
1130          */
1131         ret = blk_mq_get_driver_tag(rq);
1132         if (!ret) {
1133                 spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1134                 spin_unlock_irq(&wq->lock);
1135                 return false;
1136         }
1137
1138         /*
1139          * We got a tag, remove ourselves from the wait queue to ensure
1140          * someone else gets the wakeup.
1141          */
1142         list_del_init(&wait->entry);
1143         atomic_dec(&sbq->ws_active);
1144         spin_unlock(&hctx->dispatch_wait_lock);
1145         spin_unlock_irq(&wq->lock);
1146
1147         return true;
1148 }
1149
1150 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT  8
1151 #define BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR  4
1152 /*
1153  * Update dispatch busy with the Exponential Weighted Moving Average(EWMA):
1154  * - EWMA is one simple way to compute running average value
1155  * - weight(7/8 and 1/8) is applied so that it can decrease exponentially
1156  * - take 4 as factor for avoiding to get too small(0) result, and this
1157  *   factor doesn't matter because EWMA decreases exponentially
1158  */
1159 static void blk_mq_update_dispatch_busy(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool busy)
1160 {
1161         unsigned int ewma;
1162
1163         if (hctx->queue->elevator)
1164                 return;
1165
1166         ewma = hctx->dispatch_busy;
1167
1168         if (!ewma && !busy)
1169                 return;
1170
1171         ewma *= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT - 1;
1172         if (busy)
1173                 ewma += 1 << BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_FACTOR;
1174         ewma /= BLK_MQ_DISPATCH_BUSY_EWMA_WEIGHT;
1175
1176         hctx->dispatch_busy = ewma;
1177 }
1178
1179 #define BLK_MQ_RESOURCE_DELAY   3               /* ms units */
1180
1181 /*
1182  * Returns true if we did some work AND can potentially do more.
1183  */
1184 bool blk_mq_dispatch_rq_list(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1185                              bool got_budget)
1186 {
1187         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1188         struct request *rq, *nxt;
1189         bool no_tag = false;
1190         int errors, queued;
1191         blk_status_t ret = BLK_STS_OK;
1192
1193         if (list_empty(list))
1194                 return false;
1195
1196         WARN_ON(!list_is_singular(list) && got_budget);
1197
1198         /*
1199          * Now process all the entries, sending them to the driver.
1200          */
1201         errors = queued = 0;
1202         do {
1203                 struct blk_mq_queue_data bd;
1204
1205                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1206
1207                 hctx = rq->mq_hctx;
1208                 if (!got_budget && !blk_mq_get_dispatch_budget(hctx))
1209                         break;
1210
1211                 if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1212                         /*
1213                          * The initial allocation attempt failed, so we need to
1214                          * rerun the hardware queue when a tag is freed. The
1215                          * waitqueue takes care of that. If the queue is run
1216                          * before we add this entry back on the dispatch list,
1217                          * we'll re-run it below.
1218                          */
1219                         if (!blk_mq_mark_tag_wait(hctx, rq)) {
1220                                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1221                                 /*
1222                                  * For non-shared tags, the RESTART check
1223                                  * will suffice.
1224                                  */
1225                                 if (hctx->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1226                                         no_tag = true;
1227                                 break;
1228                         }
1229                 }
1230
1231                 list_del_init(&rq->queuelist);
1232
1233                 bd.rq = rq;
1234
1235                 /*
1236                  * Flag last if we have no more requests, or if we have more
1237                  * but can't assign a driver tag to it.
1238                  */
1239                 if (list_empty(list))
1240                         bd.last = true;
1241                 else {
1242                         nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1243                         bd.last = !blk_mq_get_driver_tag(nxt);
1244                 }
1245
1246                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1247                 if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1248                         /*
1249                          * If an I/O scheduler has been configured and we got a
1250                          * driver tag for the next request already, free it
1251                          * again.
1252                          */
1253                         if (!list_empty(list)) {
1254                                 nxt = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1255                                 blk_mq_put_driver_tag(nxt);
1256                         }
1257                         list_add(&rq->queuelist, list);
1258                         __blk_mq_requeue_request(rq);
1259                         break;
1260                 }
1261
1262                 if (unlikely(ret != BLK_STS_OK)) {
1263                         errors++;
1264                         blk_mq_end_request(rq, BLK_STS_IOERR);
1265                         continue;
1266                 }
1267
1268                 queued++;
1269         } while (!list_empty(list));
1270
1271         hctx->dispatched[queued_to_index(queued)]++;
1272
1273         /*
1274          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
1275          * that is where we will continue on next queue run.
1276          */
1277         if (!list_empty(list)) {
1278                 bool needs_restart;
1279
1280                 /*
1281                  * If we didn't flush the entire list, we could have told
1282                  * the driver there was more coming, but that turned out to
1283                  * be a lie.
1284                  */
1285                 if (q->mq_ops->commit_rqs)
1286                         q->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1287
1288                 spin_lock(&hctx->lock);
1289                 list_splice_init(list, &hctx->dispatch);
1290                 spin_unlock(&hctx->lock);
1291
1292                 /*
1293                  * If SCHED_RESTART was set by the caller of this function and
1294                  * it is no longer set that means that it was cleared by another
1295                  * thread and hence that a queue rerun is needed.
1296                  *
1297                  * If 'no_tag' is set, that means that we failed getting
1298                  * a driver tag with an I/O scheduler attached. If our dispatch
1299                  * waitqueue is no longer active, ensure that we run the queue
1300                  * AFTER adding our entries back to the list.
1301                  *
1302                  * If no I/O scheduler has been configured it is possible that
1303                  * the hardware queue got stopped and restarted before requests
1304                  * were pushed back onto the dispatch list. Rerun the queue to
1305                  * avoid starvation. Notes:
1306                  * - blk_mq_run_hw_queue() checks whether or not a queue has
1307                  *   been stopped before rerunning a queue.
1308                  * - Some but not all block drivers stop a queue before
1309                  *   returning BLK_STS_RESOURCE. Two exceptions are scsi-mq
1310                  *   and dm-rq.
1311                  *
1312                  * If driver returns BLK_STS_RESOURCE and SCHED_RESTART
1313                  * bit is set, run queue after a delay to avoid IO stalls
1314                  * that could otherwise occur if the queue is idle.
1315                  */
1316                 needs_restart = blk_mq_sched_needs_restart(hctx);
1317                 if (!needs_restart ||
1318                     (no_tag && list_empty_careful(&hctx->dispatch_wait.entry)))
1319                         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1320                 else if (needs_restart && (ret == BLK_STS_RESOURCE))
1321                         blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, BLK_MQ_RESOURCE_DELAY);
1322
1323                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1324                 return false;
1325         } else
1326                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1327
1328         /*
1329          * If the host/device is unable to accept more work, inform the
1330          * caller of that.
1331          */
1332         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1333                 return false;
1334
1335         return (queued + errors) != 0;
1336 }
1337
1338 /**
1339  * __blk_mq_run_hw_queue - Run a hardware queue.
1340  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1341  *
1342  * Send pending requests to the hardware.
1343  */
1344 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1345 {
1346         int srcu_idx;
1347
1348         /*
1349          * We should be running this queue from one of the CPUs that
1350          * are mapped to it.
1351          *
1352          * There are at least two related races now between setting
1353          * hctx->next_cpu from blk_mq_hctx_next_cpu() and running
1354          * __blk_mq_run_hw_queue():
1355          *
1356          * - hctx->next_cpu is found offline in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1357          *   but later it becomes online, then this warning is harmless
1358          *   at all
1359          *
1360          * - hctx->next_cpu is found online in blk_mq_hctx_next_cpu(),
1361          *   but later it becomes offline, then the warning can't be
1362          *   triggered, and we depend on blk-mq timeout handler to
1363          *   handle dispatched requests to this hctx
1364          */
1365         if (!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask) &&
1366                 cpu_online(hctx->next_cpu)) {
1367                 printk(KERN_WARNING "run queue from wrong CPU %d, hctx %s\n",
1368                         raw_smp_processor_id(),
1369                         cpumask_empty(hctx->cpumask) ? "inactive": "active");
1370                 dump_stack();
1371         }
1372
1373         /*
1374          * We can't run the queue inline with ints disabled. Ensure that
1375          * we catch bad users of this early.
1376          */
1377         WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
1378
1379         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1380
1381         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1382         blk_mq_sched_dispatch_requests(hctx);
1383         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1384 }
1385
1386 static inline int blk_mq_first_mapped_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1387 {
1388         int cpu = cpumask_first_and(hctx->cpumask, cpu_online_mask);
1389
1390         if (cpu >= nr_cpu_ids)
1391                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1392         return cpu;
1393 }
1394
1395 /*
1396  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
1397  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
1398  * For now we just round-robin here, switching for every
1399  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
1400  */
1401 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1402 {
1403         bool tried = false;
1404         int next_cpu = hctx->next_cpu;
1405
1406         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
1407                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1408
1409         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
1410 select_cpu:
1411                 next_cpu = cpumask_next_and(next_cpu, hctx->cpumask,
1412                                 cpu_online_mask);
1413                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
1414                         next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
1415                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1416         }
1417
1418         /*
1419          * Do unbound schedule if we can't find a online CPU for this hctx,
1420          * and it should only happen in the path of handling CPU DEAD.
1421          */
1422         if (!cpu_online(next_cpu)) {
1423                 if (!tried) {
1424                         tried = true;
1425                         goto select_cpu;
1426                 }
1427
1428                 /*
1429                  * Make sure to re-select CPU next time once after CPUs
1430                  * in hctx->cpumask become online again.
1431                  */
1432                 hctx->next_cpu = next_cpu;
1433                 hctx->next_cpu_batch = 1;
1434                 return WORK_CPU_UNBOUND;
1435         }
1436
1437         hctx->next_cpu = next_cpu;
1438         return next_cpu;
1439 }
1440
1441 /**
1442  * __blk_mq_delay_run_hw_queue - Run (or schedule to run) a hardware queue.
1443  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1444  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1445  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1446  *
1447  * If !@async, try to run the queue now. Else, run the queue asynchronously and
1448  * with a delay of @msecs.
1449  */
1450 static void __blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async,
1451                                         unsigned long msecs)
1452 {
1453         if (unlikely(blk_mq_hctx_stopped(hctx)))
1454                 return;
1455
1456         if (!async && !(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)) {
1457                 int cpu = get_cpu();
1458                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
1459                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1460                         put_cpu();
1461                         return;
1462                 }
1463
1464                 put_cpu();
1465         }
1466
1467         kblockd_mod_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx), &hctx->run_work,
1468                                     msecs_to_jiffies(msecs));
1469 }
1470
1471 /**
1472  * blk_mq_delay_run_hw_queue - Run a hardware queue asynchronously.
1473  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1474  * @msecs: Microseconds of delay to wait before running the queue.
1475  *
1476  * Run a hardware queue asynchronously with a delay of @msecs.
1477  */
1478 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
1479 {
1480         __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, true, msecs);
1481 }
1482 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_run_hw_queue);
1483
1484 /**
1485  * blk_mq_run_hw_queue - Start to run a hardware queue.
1486  * @hctx: Pointer to the hardware queue to run.
1487  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1488  *
1489  * Check if the request queue is not in a quiesced state and if there are
1490  * pending requests to be sent. If this is true, run the queue to send requests
1491  * to hardware.
1492  */
1493 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1494 {
1495         int srcu_idx;
1496         bool need_run;
1497
1498         /*
1499          * When queue is quiesced, we may be switching io scheduler, or
1500          * updating nr_hw_queues, or other things, and we can't run queue
1501          * any more, even __blk_mq_hctx_has_pending() can't be called safely.
1502          *
1503          * And queue will be rerun in blk_mq_unquiesce_queue() if it is
1504          * quiesced.
1505          */
1506         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1507         need_run = !blk_queue_quiesced(hctx->queue) &&
1508                 blk_mq_hctx_has_pending(hctx);
1509         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1510
1511         if (need_run)
1512                 __blk_mq_delay_run_hw_queue(hctx, async, 0);
1513 }
1514 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queue);
1515
1516 /**
1517  * blk_mq_run_hw_queue - Run all hardware queues in a request queue.
1518  * @q: Pointer to the request queue to run.
1519  * @async: If we want to run the queue asynchronously.
1520  */
1521 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1522 {
1523         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1524         int i;
1525
1526         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1527                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1528                         continue;
1529
1530                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1531         }
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
1534
1535 /**
1536  * blk_mq_queue_stopped() - check whether one or more hctxs have been stopped
1537  * @q: request queue.
1538  *
1539  * The caller is responsible for serializing this function against
1540  * blk_mq_{start,stop}_hw_queue().
1541  */
1542 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q)
1543 {
1544         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1545         int i;
1546
1547         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1548                 if (blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1549                         return true;
1550
1551         return false;
1552 }
1553 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_queue_stopped);
1554
1555 /*
1556  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1557  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1558  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1559  *
1560  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1561  * after blk_mq_stop_hw_queue() returns. Please use
1562  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1563  */
1564 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1565 {
1566         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
1567
1568         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1569 }
1570 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
1571
1572 /*
1573  * This function is often used for pausing .queue_rq() by driver when
1574  * there isn't enough resource or some conditions aren't satisfied, and
1575  * BLK_STS_RESOURCE is usually returned.
1576  *
1577  * We do not guarantee that dispatch can be drained or blocked
1578  * after blk_mq_stop_hw_queues() returns. Please use
1579  * blk_mq_quiesce_queue() for that requirement.
1580  */
1581 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
1582 {
1583         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1584         int i;
1585
1586         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1587                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
1588 }
1589 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
1590
1591 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1592 {
1593         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1594
1595         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1596 }
1597 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
1598
1599 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
1600 {
1601         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1602         int i;
1603
1604         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1605                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
1606 }
1607 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
1608
1609 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
1610 {
1611         if (!blk_mq_hctx_stopped(hctx))
1612                 return;
1613
1614         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
1615         blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_start_stopped_hw_queue);
1618
1619 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
1620 {
1621         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1622         int i;
1623
1624         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1625                 blk_mq_start_stopped_hw_queue(hctx, async);
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
1628
1629 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
1630 {
1631         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1632
1633         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
1634
1635         /*
1636          * If we are stopped, don't run the queue.
1637          */
1638         if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
1639                 return;
1640
1641         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1642 }
1643
1644 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1645                                             struct request *rq,
1646                                             bool at_head)
1647 {
1648         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1649         enum hctx_type type = hctx->type;
1650
1651         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1652
1653         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1654
1655         if (at_head)
1656                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1657         else
1658                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_lists[type]);
1659 }
1660
1661 void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq,
1662                              bool at_head)
1663 {
1664         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
1665
1666         lockdep_assert_held(&ctx->lock);
1667
1668         __blk_mq_insert_req_list(hctx, rq, at_head);
1669         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1670 }
1671
1672 /**
1673  * blk_mq_request_bypass_insert - Insert a request at dispatch list.
1674  * @rq: Pointer to request to be inserted.
1675  * @run_queue: If we should run the hardware queue after inserting the request.
1676  *
1677  * Should only be used carefully, when the caller knows we want to
1678  * bypass a potential IO scheduler on the target device.
1679  */
1680 void blk_mq_request_bypass_insert(struct request *rq, bool run_queue)
1681 {
1682         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1683
1684         spin_lock(&hctx->lock);
1685         list_add_tail(&rq->queuelist, &hctx->dispatch);
1686         spin_unlock(&hctx->lock);
1687
1688         if (run_queue)
1689                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
1690 }
1691
1692 void blk_mq_insert_requests(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct blk_mq_ctx *ctx,
1693                             struct list_head *list)
1694
1695 {
1696         struct request *rq;
1697         enum hctx_type type = hctx->type;
1698
1699         /*
1700          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1701          * offline now
1702          */
1703         list_for_each_entry(rq, list, queuelist) {
1704                 BUG_ON(rq->mq_ctx != ctx);
1705                 trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
1706         }
1707
1708         spin_lock(&ctx->lock);
1709         list_splice_tail_init(list, &ctx->rq_lists[type]);
1710         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1711         spin_unlock(&ctx->lock);
1712 }
1713
1714 static int plug_rq_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1715 {
1716         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1717         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1718
1719         if (rqa->mq_ctx != rqb->mq_ctx)
1720                 return rqa->mq_ctx > rqb->mq_ctx;
1721         if (rqa->mq_hctx != rqb->mq_hctx)
1722                 return rqa->mq_hctx > rqb->mq_hctx;
1723
1724         return blk_rq_pos(rqa) > blk_rq_pos(rqb);
1725 }
1726
1727 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1728 {
1729         LIST_HEAD(list);
1730
1731         if (list_empty(&plug->mq_list))
1732                 return;
1733         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1734
1735         if (plug->rq_count > 2 && plug->multiple_queues)
1736                 list_sort(NULL, &list, plug_rq_cmp);
1737
1738         plug->rq_count = 0;
1739
1740         do {
1741                 struct list_head rq_list;
1742                 struct request *rq, *head_rq = list_entry_rq(list.next);
1743                 struct list_head *pos = &head_rq->queuelist; /* skip first */
1744                 struct blk_mq_hw_ctx *this_hctx = head_rq->mq_hctx;
1745                 struct blk_mq_ctx *this_ctx = head_rq->mq_ctx;
1746                 unsigned int depth = 1;
1747
1748                 list_for_each_continue(pos, &list) {
1749                         rq = list_entry_rq(pos);
1750                         BUG_ON(!rq->q);
1751                         if (rq->mq_hctx != this_hctx || rq->mq_ctx != this_ctx)
1752                                 break;
1753                         depth++;
1754                 }
1755
1756                 list_cut_before(&rq_list, &list, pos);
1757                 trace_block_unplug(head_rq->q, depth, !from_schedule);
1758                 blk_mq_sched_insert_requests(this_hctx, this_ctx, &rq_list,
1759                                                 from_schedule);
1760         } while(!list_empty(&list));
1761 }
1762
1763 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio,
1764                 unsigned int nr_segs)
1765 {
1766         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
1767                 rq->cmd_flags |= REQ_FAILFAST_MASK;
1768
1769         rq->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1770         rq->write_hint = bio->bi_write_hint;
1771         blk_rq_bio_prep(rq, bio, nr_segs);
1772
1773         blk_account_io_start(rq, true);
1774 }
1775
1776 static blk_status_t __blk_mq_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1777                                             struct request *rq,
1778                                             blk_qc_t *cookie, bool last)
1779 {
1780         struct request_queue *q = rq->q;
1781         struct blk_mq_queue_data bd = {
1782                 .rq = rq,
1783                 .last = last,
1784         };
1785         blk_qc_t new_cookie;
1786         blk_status_t ret;
1787
1788         new_cookie = request_to_qc_t(hctx, rq);
1789
1790         /*
1791          * For OK queue, we are done. For error, caller may kill it.
1792          * Any other error (busy), just add it to our list as we
1793          * previously would have done.
1794          */
1795         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1796         switch (ret) {
1797         case BLK_STS_OK:
1798                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1799                 *cookie = new_cookie;
1800                 break;
1801         case BLK_STS_RESOURCE:
1802         case BLK_STS_DEV_RESOURCE:
1803                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, true);
1804                 __blk_mq_requeue_request(rq);
1805                 break;
1806         default:
1807                 blk_mq_update_dispatch_busy(hctx, false);
1808                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1809                 break;
1810         }
1811
1812         return ret;
1813 }
1814
1815 static blk_status_t __blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1816                                                 struct request *rq,
1817                                                 blk_qc_t *cookie,
1818                                                 bool bypass_insert, bool last)
1819 {
1820         struct request_queue *q = rq->q;
1821         bool run_queue = true;
1822
1823         /*
1824          * RCU or SRCU read lock is needed before checking quiesced flag.
1825          *
1826          * When queue is stopped or quiesced, ignore 'bypass_insert' from
1827          * blk_mq_request_issue_directly(), and return BLK_STS_OK to caller,
1828          * and avoid driver to try to dispatch again.
1829          */
1830         if (blk_mq_hctx_stopped(hctx) || blk_queue_quiesced(q)) {
1831                 run_queue = false;
1832                 bypass_insert = false;
1833                 goto insert;
1834         }
1835
1836         if (q->elevator && !bypass_insert)
1837                 goto insert;
1838
1839         if (!blk_mq_get_dispatch_budget(hctx))
1840                 goto insert;
1841
1842         if (!blk_mq_get_driver_tag(rq)) {
1843                 blk_mq_put_dispatch_budget(hctx);
1844                 goto insert;
1845         }
1846
1847         return __blk_mq_issue_directly(hctx, rq, cookie, last);
1848 insert:
1849         if (bypass_insert)
1850                 return BLK_STS_RESOURCE;
1851
1852         blk_mq_request_bypass_insert(rq, run_queue);
1853         return BLK_STS_OK;
1854 }
1855
1856 /**
1857  * blk_mq_try_issue_directly - Try to send a request directly to device driver.
1858  * @hctx: Pointer of the associated hardware queue.
1859  * @rq: Pointer to request to be sent.
1860  * @cookie: Request queue cookie.
1861  *
1862  * If the device has enough resources to accept a new request now, send the
1863  * request directly to device driver. Else, insert at hctx->dispatch queue, so
1864  * we can try send it another time in the future. Requests inserted at this
1865  * queue have higher priority.
1866  */
1867 static void blk_mq_try_issue_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1868                 struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1869 {
1870         blk_status_t ret;
1871         int srcu_idx;
1872
1873         might_sleep_if(hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING);
1874
1875         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1876
1877         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, cookie, false, true);
1878         if (ret == BLK_STS_RESOURCE || ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE)
1879                 blk_mq_request_bypass_insert(rq, true);
1880         else if (ret != BLK_STS_OK)
1881                 blk_mq_end_request(rq, ret);
1882
1883         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1884 }
1885
1886 blk_status_t blk_mq_request_issue_directly(struct request *rq, bool last)
1887 {
1888         blk_status_t ret;
1889         int srcu_idx;
1890         blk_qc_t unused_cookie;
1891         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = rq->mq_hctx;
1892
1893         hctx_lock(hctx, &srcu_idx);
1894         ret = __blk_mq_try_issue_directly(hctx, rq, &unused_cookie, true, last);
1895         hctx_unlock(hctx, srcu_idx);
1896
1897         return ret;
1898 }
1899
1900 void blk_mq_try_issue_list_directly(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1901                 struct list_head *list)
1902 {
1903         while (!list_empty(list)) {
1904                 blk_status_t ret;
1905                 struct request *rq = list_first_entry(list, struct request,
1906                                 queuelist);
1907
1908                 list_del_init(&rq->queuelist);
1909                 ret = blk_mq_request_issue_directly(rq, list_empty(list));
1910                 if (ret != BLK_STS_OK) {
1911                         if (ret == BLK_STS_RESOURCE ||
1912                                         ret == BLK_STS_DEV_RESOURCE) {
1913                                 blk_mq_request_bypass_insert(rq,
1914                                                         list_empty(list));
1915                                 break;
1916                         }
1917                         blk_mq_end_request(rq, ret);
1918                 }
1919         }
1920
1921         /*
1922          * If we didn't flush the entire list, we could have told
1923          * the driver there was more coming, but that turned out to
1924          * be a lie.
1925          */
1926         if (!list_empty(list) && hctx->queue->mq_ops->commit_rqs)
1927                 hctx->queue->mq_ops->commit_rqs(hctx);
1928 }
1929
1930 static void blk_add_rq_to_plug(struct blk_plug *plug, struct request *rq)
1931 {
1932         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1933         plug->rq_count++;
1934         if (!plug->multiple_queues && !list_is_singular(&plug->mq_list)) {
1935                 struct request *tmp;
1936
1937                 tmp = list_first_entry(&plug->mq_list, struct request,
1938                                                 queuelist);
1939                 if (tmp->q != rq->q)
1940                         plug->multiple_queues = true;
1941         }
1942 }
1943
1944 /**
1945  * blk_mq_make_request - Create and send a request to block device.
1946  * @q: Request queue pointer.
1947  * @bio: Bio pointer.
1948  *
1949  * Builds up a request structure from @q and @bio and send to the device. The
1950  * request may not be queued directly to hardware if:
1951  * * This request can be merged with another one
1952  * * We want to place request at plug queue for possible future merging
1953  * * There is an IO scheduler active at this queue
1954  *
1955  * It will not queue the request if there is an error with the bio, or at the
1956  * request creation.
1957  *
1958  * Returns: Request queue cookie.
1959  */
1960 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1961 {
1962         const int is_sync = op_is_sync(bio->bi_opf);
1963         const int is_flush_fua = op_is_flush(bio->bi_opf);
1964         struct blk_mq_alloc_data data = { .flags = 0};
1965         struct request *rq;
1966         struct blk_plug *plug;
1967         struct request *same_queue_rq = NULL;
1968         unsigned int nr_segs;
1969         blk_qc_t cookie;
1970
1971         blk_queue_bounce(q, &bio);
1972         __blk_queue_split(q, &bio, &nr_segs);
1973
1974         if (!bio_integrity_prep(bio))
1975                 return BLK_QC_T_NONE;
1976
1977         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1978             blk_attempt_plug_merge(q, bio, nr_segs, &same_queue_rq))
1979                 return BLK_QC_T_NONE;
1980
1981         if (blk_mq_sched_bio_merge(q, bio, nr_segs))
1982                 return BLK_QC_T_NONE;
1983
1984         rq_qos_throttle(q, bio);
1985
1986         data.cmd_flags = bio->bi_opf;
1987         rq = blk_mq_get_request(q, bio, &data);
1988         if (unlikely(!rq)) {
1989                 rq_qos_cleanup(q, bio);
1990                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT)
1991                         bio_wouldblock_error(bio);
1992                 return BLK_QC_T_NONE;
1993         }
1994
1995         trace_block_getrq(q, bio, bio->bi_opf);
1996
1997         rq_qos_track(q, rq, bio);
1998
1999         cookie = request_to_qc_t(data.hctx, rq);
2000
2001         blk_mq_bio_to_request(rq, bio, nr_segs);
2002
2003         plug = blk_mq_plug(q, bio);
2004         if (unlikely(is_flush_fua)) {
2005                 /* Bypass scheduler for flush requests */
2006                 blk_insert_flush(rq);
2007                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, true);
2008         } else if (plug && (q->nr_hw_queues == 1 || q->mq_ops->commit_rqs ||
2009                                 !blk_queue_nonrot(q))) {
2010                 /*
2011                  * Use plugging if we have a ->commit_rqs() hook as well, as
2012                  * we know the driver uses bd->last in a smart fashion.
2013                  *
2014                  * Use normal plugging if this disk is slow HDD, as sequential
2015                  * IO may benefit a lot from plug merging.
2016                  */
2017                 unsigned int request_count = plug->rq_count;
2018                 struct request *last = NULL;
2019
2020                 if (!request_count)
2021                         trace_block_plug(q);
2022                 else
2023                         last = list_entry_rq(plug->mq_list.prev);
2024
2025                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT || (last &&
2026                     blk_rq_bytes(last) >= BLK_PLUG_FLUSH_SIZE)) {
2027                         blk_flush_plug_list(plug, false);
2028                         trace_block_plug(q);
2029                 }
2030
2031                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2032         } else if (q->elevator) {
2033                 /* Insert the request at the IO scheduler queue */
2034                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2035         } else if (plug && !blk_queue_nomerges(q)) {
2036                 /*
2037                  * We do limited plugging. If the bio can be merged, do that.
2038                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
2039                  * issued. So the plug list will have one request at most
2040                  * The plug list might get flushed before this. If that happens,
2041                  * the plug list is empty, and same_queue_rq is invalid.
2042                  */
2043                 if (list_empty(&plug->mq_list))
2044                         same_queue_rq = NULL;
2045                 if (same_queue_rq) {
2046                         list_del_init(&same_queue_rq->queuelist);
2047                         plug->rq_count--;
2048                 }
2049                 blk_add_rq_to_plug(plug, rq);
2050                 trace_block_plug(q);
2051
2052                 if (same_queue_rq) {
2053                         data.hctx = same_queue_rq->mq_hctx;
2054                         trace_block_unplug(q, 1, true);
2055                         blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, same_queue_rq,
2056                                         &cookie);
2057                 }
2058         } else if ((q->nr_hw_queues > 1 && is_sync) ||
2059                         !data.hctx->dispatch_busy) {
2060                 /*
2061                  * There is no scheduler and we can try to send directly
2062                  * to the hardware.
2063                  */
2064                 blk_mq_try_issue_directly(data.hctx, rq, &cookie);
2065         } else {
2066                 /* Default case. */
2067                 blk_mq_sched_insert_request(rq, false, true, true);
2068         }
2069
2070         return cookie;
2071 }
2072
2073 void blk_mq_free_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2074                      unsigned int hctx_idx)
2075 {
2076         struct page *page;
2077
2078         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
2079                 int i;
2080
2081                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
2082                         struct request *rq = tags->static_rqs[i];
2083
2084                         if (!rq)
2085                                 continue;
2086                         set->ops->exit_request(set, rq, hctx_idx);
2087                         tags->static_rqs[i] = NULL;
2088                 }
2089         }
2090
2091         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
2092                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
2093                 list_del_init(&page->lru);
2094                 /*
2095                  * Remove kmemleak object previously allocated in
2096                  * blk_mq_alloc_rqs().
2097                  */
2098                 kmemleak_free(page_address(page));
2099                 __free_pages(page, page->private);
2100         }
2101 }
2102
2103 void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tags *tags)
2104 {
2105         kfree(tags->rqs);
2106         tags->rqs = NULL;
2107         kfree(tags->static_rqs);
2108         tags->static_rqs = NULL;
2109
2110         blk_mq_free_tags(tags);
2111 }
2112
2113 struct blk_mq_tags *blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
2114                                         unsigned int hctx_idx,
2115                                         unsigned int nr_tags,
2116                                         unsigned int reserved_tags)
2117 {
2118         struct blk_mq_tags *tags;
2119         int node;
2120
2121         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2122         if (node == NUMA_NO_NODE)
2123                 node = set->numa_node;
2124
2125         tags = blk_mq_init_tags(nr_tags, reserved_tags, node,
2126                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
2127         if (!tags)
2128                 return NULL;
2129
2130         tags->rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2131                                  GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2132                                  node);
2133         if (!tags->rqs) {
2134                 blk_mq_free_tags(tags);
2135                 return NULL;
2136         }
2137
2138         tags->static_rqs = kcalloc_node(nr_tags, sizeof(struct request *),
2139                                         GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
2140                                         node);
2141         if (!tags->static_rqs) {
2142                 kfree(tags->rqs);
2143                 blk_mq_free_tags(tags);
2144                 return NULL;
2145         }
2146
2147         return tags;
2148 }
2149
2150 static size_t order_to_size(unsigned int order)
2151 {
2152         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
2153 }
2154
2155 static int blk_mq_init_request(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *rq,
2156                                unsigned int hctx_idx, int node)
2157 {
2158         int ret;
2159
2160         if (set->ops->init_request) {
2161                 ret = set->ops->init_request(set, rq, hctx_idx, node);
2162                 if (ret)
2163                         return ret;
2164         }
2165
2166         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_IDLE);
2167         return 0;
2168 }
2169
2170 int blk_mq_alloc_rqs(struct blk_mq_tag_set *set, struct blk_mq_tags *tags,
2171                      unsigned int hctx_idx, unsigned int depth)
2172 {
2173         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
2174         size_t rq_size, left;
2175         int node;
2176
2177         node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], hctx_idx);
2178         if (node == NUMA_NO_NODE)
2179                 node = set->numa_node;
2180
2181         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
2182
2183         /*
2184          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
2185          * to the cacheline size
2186          */
2187         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
2188                                 cache_line_size());
2189         left = rq_size * depth;
2190
2191         for (i = 0; i < depth; ) {
2192                 int this_order = max_order;
2193                 struct page *page;
2194                 int to_do;
2195                 void *p;
2196
2197                 while (this_order && left < order_to_size(this_order - 1))
2198                         this_order--;
2199
2200                 do {
2201                         page = alloc_pages_node(node,
2202                                 GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
2203                                 this_order);
2204                         if (page)
2205                                 break;
2206                         if (!this_order--)
2207                                 break;
2208                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
2209                                 break;
2210                 } while (1);
2211
2212                 if (!page)
2213                         goto fail;
2214
2215                 page->private = this_order;
2216                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
2217
2218                 p = page_address(page);
2219                 /*
2220                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
2221                  * to additional allocations like via ops->init_request().
2222                  */
2223                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_NOIO);
2224                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
2225                 to_do = min(entries_per_page, depth - i);
2226                 left -= to_do * rq_size;
2227                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
2228                         struct request *rq = p;
2229
2230                         tags->static_rqs[i] = rq;
2231                         if (blk_mq_init_request(set, rq, hctx_idx, node)) {
2232                                 tags->static_rqs[i] = NULL;
2233                                 goto fail;
2234                         }
2235
2236                         p += rq_size;
2237                         i++;
2238                 }
2239         }
2240         return 0;
2241
2242 fail:
2243         blk_mq_free_rqs(set, tags, hctx_idx);
2244         return -ENOMEM;
2245 }
2246
2247 /*
2248  * 'cpu' is going away. splice any existing rq_list entries from this
2249  * software queue to the hw queue dispatch list, and ensure that it
2250  * gets run.
2251  */
2252 static int blk_mq_hctx_notify_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
2253 {
2254         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2255         struct blk_mq_ctx *ctx;
2256         LIST_HEAD(tmp);
2257         enum hctx_type type;
2258
2259         hctx = hlist_entry_safe(node, struct blk_mq_hw_ctx, cpuhp_dead);
2260         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
2261         type = hctx->type;
2262
2263         spin_lock(&ctx->lock);
2264         if (!list_empty(&ctx->rq_lists[type])) {
2265                 list_splice_init(&ctx->rq_lists[type], &tmp);
2266                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
2267         }
2268         spin_unlock(&ctx->lock);
2269
2270         if (list_empty(&tmp))
2271                 return 0;
2272
2273         spin_lock(&hctx->lock);
2274         list_splice_tail_init(&tmp, &hctx->dispatch);
2275         spin_unlock(&hctx->lock);
2276
2277         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
2278         return 0;
2279 }
2280
2281 static void blk_mq_remove_cpuhp(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
2282 {
2283         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD,
2284                                             &hctx->cpuhp_dead);
2285 }
2286
2287 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
2288 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
2289                 struct blk_mq_tag_set *set,
2290                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
2291 {
2292         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
2293                 blk_mq_tag_idle(hctx);
2294
2295         if (set->ops->exit_request)
2296                 set->ops->exit_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx);
2297
2298         if (set->ops->exit_hctx)
2299                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2300
2301         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2302
2303         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2304         list_add(&hctx->hctx_list, &q->unused_hctx_list);
2305         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2306 }
2307
2308 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
2309                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
2310 {
2311         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2312         unsigned int i;
2313
2314         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2315                 if (i == nr_queue)
2316                         break;
2317                 blk_mq_debugfs_unregister_hctx(hctx);
2318                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
2319         }
2320 }
2321
2322 static int blk_mq_hw_ctx_size(struct blk_mq_tag_set *tag_set)
2323 {
2324         int hw_ctx_size = sizeof(struct blk_mq_hw_ctx);
2325
2326         BUILD_BUG_ON(ALIGN(offsetof(struct blk_mq_hw_ctx, srcu),
2327                            __alignof__(struct blk_mq_hw_ctx)) !=
2328                      sizeof(struct blk_mq_hw_ctx));
2329
2330         if (tag_set->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2331                 hw_ctx_size += sizeof(struct srcu_struct);
2332
2333         return hw_ctx_size;
2334 }
2335
2336 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
2337                 struct blk_mq_tag_set *set,
2338                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
2339 {
2340         hctx->queue_num = hctx_idx;
2341
2342         cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, &hctx->cpuhp_dead);
2343
2344         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
2345
2346         if (set->ops->init_hctx &&
2347             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
2348                 goto unregister_cpu_notifier;
2349
2350         if (blk_mq_init_request(set, hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
2351                                 hctx->numa_node))
2352                 goto exit_hctx;
2353         return 0;
2354
2355  exit_hctx:
2356         if (set->ops->exit_hctx)
2357                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
2358  unregister_cpu_notifier:
2359         blk_mq_remove_cpuhp(hctx);
2360         return -1;
2361 }
2362
2363 static struct blk_mq_hw_ctx *
2364 blk_mq_alloc_hctx(struct request_queue *q, struct blk_mq_tag_set *set,
2365                 int node)
2366 {
2367         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2368         gfp_t gfp = GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY;
2369
2370         hctx = kzalloc_node(blk_mq_hw_ctx_size(set), gfp, node);
2371         if (!hctx)
2372                 goto fail_alloc_hctx;
2373
2374         if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctx->cpumask, gfp, node))
2375                 goto free_hctx;
2376
2377         atomic_set(&hctx->nr_active, 0);
2378         if (node == NUMA_NO_NODE)
2379                 node = set->numa_node;
2380         hctx->numa_node = node;
2381
2382         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
2383         spin_lock_init(&hctx->lock);
2384         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
2385         hctx->queue = q;
2386         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2387
2388         INIT_LIST_HEAD(&hctx->hctx_list);
2389
2390         /*
2391          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
2392          * runtime
2393          */
2394         hctx->ctxs = kmalloc_array_node(nr_cpu_ids, sizeof(void *),
2395                         gfp, node);
2396         if (!hctx->ctxs)
2397                 goto free_cpumask;
2398
2399         if (sbitmap_init_node(&hctx->ctx_map, nr_cpu_ids, ilog2(8),
2400                                 gfp, node))
2401                 goto free_ctxs;
2402         hctx->nr_ctx = 0;
2403
2404         spin_lock_init(&hctx->dispatch_wait_lock);
2405         init_waitqueue_func_entry(&hctx->dispatch_wait, blk_mq_dispatch_wake);
2406         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch_wait.entry);
2407
2408         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size,
2409                         gfp);
2410         if (!hctx->fq)
2411                 goto free_bitmap;
2412
2413         if (hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING)
2414                 init_srcu_struct(hctx->srcu);
2415         blk_mq_hctx_kobj_init(hctx);
2416
2417         return hctx;
2418
2419  free_bitmap:
2420         sbitmap_free(&hctx->ctx_map);
2421  free_ctxs:
2422         kfree(hctx->ctxs);
2423  free_cpumask:
2424         free_cpumask_var(hctx->cpumask);
2425  free_hctx:
2426         kfree(hctx);
2427  fail_alloc_hctx:
2428         return NULL;
2429 }
2430
2431 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
2432                                    unsigned int nr_hw_queues)
2433 {
2434         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2435         unsigned int i, j;
2436
2437         for_each_possible_cpu(i) {
2438                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2439                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2440                 int k;
2441
2442                 __ctx->cpu = i;
2443                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
2444                 for (k = HCTX_TYPE_DEFAULT; k < HCTX_MAX_TYPES; k++)
2445                         INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_lists[k]);
2446
2447                 __ctx->queue = q;
2448
2449                 /*
2450                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
2451                  * not, we remain on the home node of the device
2452                  */
2453                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2454                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2455                         if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
2456                                 hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
2457                 }
2458         }
2459 }
2460
2461 static bool __blk_mq_alloc_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set, int hctx_idx)
2462 {
2463         int ret = 0;
2464
2465         set->tags[hctx_idx] = blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx,
2466                                         set->queue_depth, set->reserved_tags);
2467         if (!set->tags[hctx_idx])
2468                 return false;
2469
2470         ret = blk_mq_alloc_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx,
2471                                 set->queue_depth);
2472         if (!ret)
2473                 return true;
2474
2475         blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2476         set->tags[hctx_idx] = NULL;
2477         return false;
2478 }
2479
2480 static void blk_mq_free_map_and_requests(struct blk_mq_tag_set *set,
2481                                          unsigned int hctx_idx)
2482 {
2483         if (set->tags && set->tags[hctx_idx]) {
2484                 blk_mq_free_rqs(set, set->tags[hctx_idx], hctx_idx);
2485                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[hctx_idx]);
2486                 set->tags[hctx_idx] = NULL;
2487         }
2488 }
2489
2490 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
2491 {
2492         unsigned int i, j, hctx_idx;
2493         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2494         struct blk_mq_ctx *ctx;
2495         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2496
2497         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2498                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
2499                 hctx->nr_ctx = 0;
2500                 hctx->dispatch_from = NULL;
2501         }
2502
2503         /*
2504          * Map software to hardware queues.
2505          *
2506          * If the cpu isn't present, the cpu is mapped to first hctx.
2507          */
2508         for_each_possible_cpu(i) {
2509                 hctx_idx = set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].mq_map[i];
2510                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
2511                 if (!set->tags[hctx_idx] &&
2512                     !__blk_mq_alloc_rq_map(set, hctx_idx)) {
2513                         /*
2514                          * If tags initialization fail for some hctx,
2515                          * that hctx won't be brought online.  In this
2516                          * case, remap the current ctx to hctx[0] which
2517                          * is guaranteed to always have tags allocated
2518                          */
2519                         set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT].mq_map[i] = 0;
2520                 }
2521
2522                 ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
2523                 for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
2524                         if (!set->map[j].nr_queues) {
2525                                 ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2526                                                 HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2527                                 continue;
2528                         }
2529
2530                         hctx = blk_mq_map_queue_type(q, j, i);
2531                         ctx->hctxs[j] = hctx;
2532                         /*
2533                          * If the CPU is already set in the mask, then we've
2534                          * mapped this one already. This can happen if
2535                          * devices share queues across queue maps.
2536                          */
2537                         if (cpumask_test_cpu(i, hctx->cpumask))
2538                                 continue;
2539
2540                         cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
2541                         hctx->type = j;
2542                         ctx->index_hw[hctx->type] = hctx->nr_ctx;
2543                         hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
2544
2545                         /*
2546                          * If the nr_ctx type overflows, we have exceeded the
2547                          * amount of sw queues we can support.
2548                          */
2549                         BUG_ON(!hctx->nr_ctx);
2550                 }
2551
2552                 for (; j < HCTX_MAX_TYPES; j++)
2553                         ctx->hctxs[j] = blk_mq_map_queue_type(q,
2554                                         HCTX_TYPE_DEFAULT, i);
2555         }
2556
2557         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2558                 /*
2559                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
2560                  * disable it and free the request entries.
2561                  */
2562                 if (!hctx->nr_ctx) {
2563                         /* Never unmap queue 0.  We need it as a
2564                          * fallback in case of a new remap fails
2565                          * allocation
2566                          */
2567                         if (i && set->tags[i])
2568                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
2569
2570                         hctx->tags = NULL;
2571                         continue;
2572                 }
2573
2574                 hctx->tags = set->tags[i];
2575                 WARN_ON(!hctx->tags);
2576
2577                 /*
2578                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
2579                  * This is more accurate and more efficient than looping
2580                  * over all possibly mapped software queues.
2581                  */
2582                 sbitmap_resize(&hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx);
2583
2584                 /*
2585                  * Initialize batch roundrobin counts
2586                  */
2587                 hctx->next_cpu = blk_mq_first_mapped_cpu(hctx);
2588                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
2589         }
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Caller needs to ensure that we're either frozen/quiesced, or that
2594  * the queue isn't live yet.
2595  */
2596 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
2597 {
2598         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2599         int i;
2600
2601         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2602                 if (shared)
2603                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2604                 else
2605                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2606         }
2607 }
2608
2609 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set,
2610                                         bool shared)
2611 {
2612         struct request_queue *q;
2613
2614         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
2615
2616         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
2617                 blk_mq_freeze_queue(q);
2618                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
2619                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2620         }
2621 }
2622
2623 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
2624 {
2625         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2626
2627         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2628         list_del_rcu(&q->tag_set_list);
2629         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
2630                 /* just transitioned to unshared */
2631                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2632                 /* update existing queue */
2633                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
2634         }
2635         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2636         INIT_LIST_HEAD(&q->tag_set_list);
2637 }
2638
2639 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
2640                                      struct request_queue *q)
2641 {
2642         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
2643
2644         /*
2645          * Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues).
2646          */
2647         if (!list_empty(&set->tag_list) &&
2648             !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
2649                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
2650                 /* update existing queue */
2651                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
2652         }
2653         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
2654                 queue_set_hctx_shared(q, true);
2655         list_add_tail_rcu(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
2656
2657         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
2658 }
2659
2660 /* All allocations will be freed in release handler of q->mq_kobj */
2661 static int blk_mq_alloc_ctxs(struct request_queue *q)
2662 {
2663         struct blk_mq_ctxs *ctxs;
2664         int cpu;
2665
2666         ctxs = kzalloc(sizeof(*ctxs), GFP_KERNEL);
2667         if (!ctxs)
2668                 return -ENOMEM;
2669
2670         ctxs->queue_ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
2671         if (!ctxs->queue_ctx)
2672                 goto fail;
2673
2674         for_each_possible_cpu(cpu) {
2675                 struct blk_mq_ctx *ctx = per_cpu_ptr(ctxs->queue_ctx, cpu);
2676                 ctx->ctxs = ctxs;
2677         }
2678
2679         q->mq_kobj = &ctxs->kobj;
2680         q->queue_ctx = ctxs->queue_ctx;
2681
2682         return 0;
2683  fail:
2684         kfree(ctxs);
2685         return -ENOMEM;
2686 }
2687
2688 /*
2689  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
2690  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
2691  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
2692  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
2693  */
2694 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
2695 {
2696         struct blk_mq_hw_ctx *hctx, *next;
2697         int i;
2698
2699         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
2700                 WARN_ON_ONCE(hctx && list_empty(&hctx->hctx_list));
2701
2702         /* all hctx are in .unused_hctx_list now */
2703         list_for_each_entry_safe(hctx, next, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2704                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2705                 kobject_put(&hctx->kobj);
2706         }
2707
2708         kfree(q->queue_hw_ctx);
2709
2710         /*
2711          * release .mq_kobj and sw queue's kobject now because
2712          * both share lifetime with request queue.
2713          */
2714         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2715 }
2716
2717 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
2718 {
2719         struct request_queue *uninit_q, *q;
2720
2721         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
2722         if (!uninit_q)
2723                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2724
2725         /*
2726          * Initialize the queue without an elevator. device_add_disk() will do
2727          * the initialization.
2728          */
2729         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q, false);
2730         if (IS_ERR(q))
2731                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
2732
2733         return q;
2734 }
2735 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
2736
2737 /*
2738  * Helper for setting up a queue with mq ops, given queue depth, and
2739  * the passed in mq ops flags.
2740  */
2741 struct request_queue *blk_mq_init_sq_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2742                                            const struct blk_mq_ops *ops,
2743                                            unsigned int queue_depth,
2744                                            unsigned int set_flags)
2745 {
2746         struct request_queue *q;
2747         int ret;
2748
2749         memset(set, 0, sizeof(*set));
2750         set->ops = ops;
2751         set->nr_hw_queues = 1;
2752         set->nr_maps = 1;
2753         set->queue_depth = queue_depth;
2754         set->numa_node = NUMA_NO_NODE;
2755         set->flags = set_flags;
2756
2757         ret = blk_mq_alloc_tag_set(set);
2758         if (ret)
2759                 return ERR_PTR(ret);
2760
2761         q = blk_mq_init_queue(set);
2762         if (IS_ERR(q)) {
2763                 blk_mq_free_tag_set(set);
2764                 return q;
2765         }
2766
2767         return q;
2768 }
2769 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_sq_queue);
2770
2771 static struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_and_init_hctx(
2772                 struct blk_mq_tag_set *set, struct request_queue *q,
2773                 int hctx_idx, int node)
2774 {
2775         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = NULL, *tmp;
2776
2777         /* reuse dead hctx first */
2778         spin_lock(&q->unused_hctx_lock);
2779         list_for_each_entry(tmp, &q->unused_hctx_list, hctx_list) {
2780                 if (tmp->numa_node == node) {
2781                         hctx = tmp;
2782                         break;
2783                 }
2784         }
2785         if (hctx)
2786                 list_del_init(&hctx->hctx_list);
2787         spin_unlock(&q->unused_hctx_lock);
2788
2789         if (!hctx)
2790                 hctx = blk_mq_alloc_hctx(q, set, node);
2791         if (!hctx)
2792                 goto fail;
2793
2794         if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, hctx_idx))
2795                 goto free_hctx;
2796
2797         return hctx;
2798
2799  free_hctx:
2800         kobject_put(&hctx->kobj);
2801  fail:
2802         return NULL;
2803 }
2804
2805 static void blk_mq_realloc_hw_ctxs(struct blk_mq_tag_set *set,
2806                                                 struct request_queue *q)
2807 {
2808         int i, j, end;
2809         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs = q->queue_hw_ctx;
2810
2811         if (q->nr_hw_queues < set->nr_hw_queues) {
2812                 struct blk_mq_hw_ctx **new_hctxs;
2813
2814                 new_hctxs = kcalloc_node(set->nr_hw_queues,
2815                                        sizeof(*new_hctxs), GFP_KERNEL,
2816                                        set->numa_node);
2817                 if (!new_hctxs)
2818                         return;
2819                 if (hctxs)
2820                         memcpy(new_hctxs, hctxs, q->nr_hw_queues *
2821                                sizeof(*hctxs));
2822                 q->queue_hw_ctx = new_hctxs;
2823                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2824                 kfree(hctxs);
2825                 hctxs = new_hctxs;
2826         }
2827
2828         /* protect against switching io scheduler  */
2829         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
2830         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2831                 int node;
2832                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2833
2834                 node = blk_mq_hw_queue_to_node(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT], i);
2835                 /*
2836                  * If the hw queue has been mapped to another numa node,
2837                  * we need to realloc the hctx. If allocation fails, fallback
2838                  * to use the previous one.
2839                  */
2840                 if (hctxs[i] && (hctxs[i]->numa_node == node))
2841                         continue;
2842
2843                 hctx = blk_mq_alloc_and_init_hctx(set, q, i, node);
2844                 if (hctx) {
2845                         if (hctxs[i])
2846                                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctxs[i], i);
2847                         hctxs[i] = hctx;
2848                 } else {
2849                         if (hctxs[i])
2850                                 pr_warn("Allocate new hctx on node %d fails,\
2851                                                 fallback to previous one on node %d\n",
2852                                                 node, hctxs[i]->numa_node);
2853                         else
2854                                 break;
2855                 }
2856         }
2857         /*
2858          * Increasing nr_hw_queues fails. Free the newly allocated
2859          * hctxs and keep the previous q->nr_hw_queues.
2860          */
2861         if (i != set->nr_hw_queues) {
2862                 j = q->nr_hw_queues;
2863                 end = i;
2864         } else {
2865                 j = i;
2866                 end = q->nr_hw_queues;
2867                 q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2868         }
2869
2870         for (; j < end; j++) {
2871                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = hctxs[j];
2872
2873                 if (hctx) {
2874                         if (hctx->tags)
2875                                 blk_mq_free_map_and_requests(set, j);
2876                         blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, j);
2877                         hctxs[j] = NULL;
2878                 }
2879         }
2880         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
2881 }
2882
2883 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
2884                                                   struct request_queue *q,
2885                                                   bool elevator_init)
2886 {
2887         /* mark the queue as mq asap */
2888         q->mq_ops = set->ops;
2889
2890         q->poll_cb = blk_stat_alloc_callback(blk_mq_poll_stats_fn,
2891                                              blk_mq_poll_stats_bkt,
2892                                              BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS, q);
2893         if (!q->poll_cb)
2894                 goto err_exit;
2895
2896         if (blk_mq_alloc_ctxs(q))
2897                 goto err_poll;
2898
2899         /* init q->mq_kobj and sw queues' kobjects */
2900         blk_mq_sysfs_init(q);
2901
2902         INIT_LIST_HEAD(&q->unused_hctx_list);
2903         spin_lock_init(&q->unused_hctx_lock);
2904
2905         blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
2906         if (!q->nr_hw_queues)
2907                 goto err_hctxs;
2908
2909         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2910         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2911
2912         q->tag_set = set;
2913
2914         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2915         if (set->nr_maps > HCTX_TYPE_POLL &&
2916             set->map[HCTX_TYPE_POLL].nr_queues)
2917                 blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_POLL, q);
2918
2919         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2920
2921         INIT_DELAYED_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2922         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2923         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2924
2925         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2926
2927         /*
2928          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2929          */
2930         q->nr_requests = set->queue_depth;
2931
2932         /*
2933          * Default to classic polling
2934          */
2935         q->poll_nsec = BLK_MQ_POLL_CLASSIC;
2936
2937         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2938         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2939         blk_mq_map_swqueue(q);
2940
2941         if (elevator_init)
2942                 elevator_init_mq(q);
2943
2944         return q;
2945
2946 err_hctxs:
2947         kfree(q->queue_hw_ctx);
2948         q->nr_hw_queues = 0;
2949         blk_mq_sysfs_deinit(q);
2950 err_poll:
2951         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
2952         q->poll_cb = NULL;
2953 err_exit:
2954         q->mq_ops = NULL;
2955         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2956 }
2957 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2958
2959 /* tags can _not_ be used after returning from blk_mq_exit_queue */
2960 void blk_mq_exit_queue(struct request_queue *q)
2961 {
2962         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2963
2964         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2965         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2966 }
2967
2968 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2969 {
2970         int i;
2971
2972         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
2973                 if (!__blk_mq_alloc_rq_map(set, i))
2974                         goto out_unwind;
2975
2976         return 0;
2977
2978 out_unwind:
2979         while (--i >= 0)
2980                 blk_mq_free_rq_map(set->tags[i]);
2981
2982         return -ENOMEM;
2983 }
2984
2985 /*
2986  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2987  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2988  * will be updated to reflect the allocated depth.
2989  */
2990 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2991 {
2992         unsigned int depth;
2993         int err;
2994
2995         depth = set->queue_depth;
2996         do {
2997                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2998                 if (!err)
2999                         break;
3000
3001                 set->queue_depth >>= 1;
3002                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
3003                         err = -ENOMEM;
3004                         break;
3005                 }
3006         } while (set->queue_depth);
3007
3008         if (!set->queue_depth || err) {
3009                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
3010                 return -ENOMEM;
3011         }
3012
3013         if (depth != set->queue_depth)
3014                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
3015                                                 depth, set->queue_depth);
3016
3017         return 0;
3018 }
3019
3020 static int blk_mq_update_queue_map(struct blk_mq_tag_set *set)
3021 {
3022         if (set->ops->map_queues && !is_kdump_kernel()) {
3023                 int i;
3024
3025                 /*
3026                  * transport .map_queues is usually done in the following
3027                  * way:
3028                  *
3029                  * for (queue = 0; queue < set->nr_hw_queues; queue++) {
3030                  *      mask = get_cpu_mask(queue)
3031                  *      for_each_cpu(cpu, mask)
3032                  *              set->map[x].mq_map[cpu] = queue;
3033                  * }
3034                  *
3035                  * When we need to remap, the table has to be cleared for
3036                  * killing stale mapping since one CPU may not be mapped
3037                  * to any hw queue.
3038                  */
3039                 for (i = 0; i < set->nr_maps; i++)
3040                         blk_mq_clear_mq_map(&set->map[i]);
3041
3042                 return set->ops->map_queues(set);
3043         } else {
3044                 BUG_ON(set->nr_maps > 1);
3045                 return blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3046         }
3047 }
3048
3049 static int blk_mq_realloc_tag_set_tags(struct blk_mq_tag_set *set,
3050                                   int cur_nr_hw_queues, int new_nr_hw_queues)
3051 {
3052         struct blk_mq_tags **new_tags;
3053
3054         if (cur_nr_hw_queues >= new_nr_hw_queues)
3055                 return 0;
3056
3057         new_tags = kcalloc_node(new_nr_hw_queues, sizeof(struct blk_mq_tags *),
3058                                 GFP_KERNEL, set->numa_node);
3059         if (!new_tags)
3060                 return -ENOMEM;
3061
3062         if (set->tags)
3063                 memcpy(new_tags, set->tags, cur_nr_hw_queues *
3064                        sizeof(*set->tags));
3065         kfree(set->tags);
3066         set->tags = new_tags;
3067         set->nr_hw_queues = new_nr_hw_queues;
3068
3069         return 0;
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
3074  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
3075  * requested depth down, if it's too large. In that case, the set
3076  * value will be stored in set->queue_depth.
3077  */
3078 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3079 {
3080         int i, ret;
3081
3082         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
3083
3084         if (!set->nr_hw_queues)
3085                 return -EINVAL;
3086         if (!set->queue_depth)
3087                 return -EINVAL;
3088         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
3089                 return -EINVAL;
3090
3091         if (!set->ops->queue_rq)
3092                 return -EINVAL;
3093
3094         if (!set->ops->get_budget ^ !set->ops->put_budget)
3095                 return -EINVAL;
3096
3097         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
3098                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
3099                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
3100                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
3101         }
3102
3103         if (!set->nr_maps)
3104                 set->nr_maps = 1;
3105         else if (set->nr_maps > HCTX_MAX_TYPES)
3106                 return -EINVAL;
3107
3108         /*
3109          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
3110          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
3111          * 64 tags to prevent using too much memory.
3112          */
3113         if (is_kdump_kernel()) {
3114                 set->nr_hw_queues = 1;
3115                 set->nr_maps = 1;
3116                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
3117         }
3118         /*
3119          * There is no use for more h/w queues than cpus if we just have
3120          * a single map
3121          */
3122         if (set->nr_maps == 1 && set->nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3123                 set->nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3124
3125         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, 0, set->nr_hw_queues) < 0)
3126                 return -ENOMEM;
3127
3128         ret = -ENOMEM;
3129         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3130                 set->map[i].mq_map = kcalloc_node(nr_cpu_ids,
3131                                                   sizeof(set->map[i].mq_map[0]),
3132                                                   GFP_KERNEL, set->numa_node);
3133                 if (!set->map[i].mq_map)
3134                         goto out_free_mq_map;
3135                 set->map[i].nr_queues = is_kdump_kernel() ? 1 : set->nr_hw_queues;
3136         }
3137
3138         ret = blk_mq_update_queue_map(set);
3139         if (ret)
3140                 goto out_free_mq_map;
3141
3142         ret = blk_mq_alloc_rq_maps(set);
3143         if (ret)
3144                 goto out_free_mq_map;
3145
3146         mutex_init(&set->tag_list_lock);
3147         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
3148
3149         return 0;
3150
3151 out_free_mq_map:
3152         for (i = 0; i < set->nr_maps; i++) {
3153                 kfree(set->map[i].mq_map);
3154                 set->map[i].mq_map = NULL;
3155         }
3156         kfree(set->tags);
3157         set->tags = NULL;
3158         return ret;
3159 }
3160 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
3161
3162 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
3163 {
3164         int i, j;
3165
3166         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
3167                 blk_mq_free_map_and_requests(set, i);
3168
3169         for (j = 0; j < set->nr_maps; j++) {
3170                 kfree(set->map[j].mq_map);
3171                 set->map[j].mq_map = NULL;
3172         }
3173
3174         kfree(set->tags);
3175         set->tags = NULL;
3176 }
3177 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
3178
3179 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
3180 {
3181         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
3182         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3183         int i, ret;
3184
3185         if (!set)
3186                 return -EINVAL;
3187
3188         if (q->nr_requests == nr)
3189                 return 0;
3190
3191         blk_mq_freeze_queue(q);
3192         blk_mq_quiesce_queue(q);
3193
3194         ret = 0;
3195         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
3196                 if (!hctx->tags)
3197                         continue;
3198                 /*
3199                  * If we're using an MQ scheduler, just update the scheduler
3200                  * queue depth. This is similar to what the old code would do.
3201                  */
3202                 if (!hctx->sched_tags) {
3203                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->tags, nr,
3204                                                         false);
3205                 } else {
3206                         ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx, &hctx->sched_tags,
3207                                                         nr, true);
3208                 }
3209                 if (ret)
3210                         break;
3211                 if (q->elevator && q->elevator->type->ops.depth_updated)
3212                         q->elevator->type->ops.depth_updated(hctx);
3213         }
3214
3215         if (!ret)
3216                 q->nr_requests = nr;
3217
3218         blk_mq_unquiesce_queue(q);
3219         blk_mq_unfreeze_queue(q);
3220
3221         return ret;
3222 }
3223
3224 /*
3225  * request_queue and elevator_type pair.
3226  * It is just used by __blk_mq_update_nr_hw_queues to cache
3227  * the elevator_type associated with a request_queue.
3228  */
3229 struct blk_mq_qe_pair {
3230         struct list_head node;
3231         struct request_queue *q;
3232         struct elevator_type *type;
3233 };
3234
3235 /*
3236  * Cache the elevator_type in qe pair list and switch the
3237  * io scheduler to 'none'
3238  */
3239 static bool blk_mq_elv_switch_none(struct list_head *head,
3240                 struct request_queue *q)
3241 {
3242         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3243
3244         if (!q->elevator)
3245                 return true;
3246
3247         qe = kmalloc(sizeof(*qe), GFP_NOIO | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY);
3248         if (!qe)
3249                 return false;
3250
3251         INIT_LIST_HEAD(&qe->node);
3252         qe->q = q;
3253         qe->type = q->elevator->type;
3254         list_add(&qe->node, head);
3255
3256         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3257         /*
3258          * After elevator_switch_mq, the previous elevator_queue will be
3259          * released by elevator_release. The reference of the io scheduler
3260          * module get by elevator_get will also be put. So we need to get
3261          * a reference of the io scheduler module here to prevent it to be
3262          * removed.
3263          */
3264         __module_get(qe->type->elevator_owner);
3265         elevator_switch_mq(q, NULL);
3266         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3267
3268         return true;
3269 }
3270
3271 static void blk_mq_elv_switch_back(struct list_head *head,
3272                 struct request_queue *q)
3273 {
3274         struct blk_mq_qe_pair *qe;
3275         struct elevator_type *t = NULL;
3276
3277         list_for_each_entry(qe, head, node)
3278                 if (qe->q == q) {
3279                         t = qe->type;
3280                         break;
3281                 }
3282
3283         if (!t)
3284                 return;
3285
3286         list_del(&qe->node);
3287         kfree(qe);
3288
3289         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
3290         elevator_switch_mq(q, t);
3291         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
3292 }
3293
3294 static void __blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set,
3295                                                         int nr_hw_queues)
3296 {
3297         struct request_queue *q;
3298         LIST_HEAD(head);
3299         int prev_nr_hw_queues;
3300
3301         lockdep_assert_held(&set->tag_list_lock);
3302
3303         if (set->nr_maps == 1 && nr_hw_queues > nr_cpu_ids)
3304                 nr_hw_queues = nr_cpu_ids;
3305         if (nr_hw_queues < 1 || nr_hw_queues == set->nr_hw_queues)
3306                 return;
3307
3308         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3309                 blk_mq_freeze_queue(q);
3310         /*
3311          * Switch IO scheduler to 'none', cleaning up the data associated
3312          * with the previous scheduler. We will switch back once we are done
3313          * updating the new sw to hw queue mappings.
3314          */
3315         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3316                 if (!blk_mq_elv_switch_none(&head, q))
3317                         goto switch_back;
3318
3319         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3320                 blk_mq_debugfs_unregister_hctxs(q);
3321                 blk_mq_sysfs_unregister(q);
3322         }
3323
3324         if (blk_mq_realloc_tag_set_tags(set, set->nr_hw_queues, nr_hw_queues) <
3325             0)
3326                 goto reregister;
3327
3328         prev_nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
3329         set->nr_hw_queues = nr_hw_queues;
3330         blk_mq_update_queue_map(set);
3331 fallback:
3332         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3333                 blk_mq_realloc_hw_ctxs(set, q);
3334                 if (q->nr_hw_queues != set->nr_hw_queues) {
3335                         pr_warn("Increasing nr_hw_queues to %d fails, fallback to %d\n",
3336                                         nr_hw_queues, prev_nr_hw_queues);
3337                         set->nr_hw_queues = prev_nr_hw_queues;
3338                         blk_mq_map_queues(&set->map[HCTX_TYPE_DEFAULT]);
3339                         goto fallback;
3340                 }
3341                 blk_mq_map_swqueue(q);
3342         }
3343
3344 reregister:
3345         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
3346                 blk_mq_sysfs_register(q);
3347                 blk_mq_debugfs_register_hctxs(q);
3348         }
3349
3350 switch_back:
3351         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3352                 blk_mq_elv_switch_back(&head, q);
3353
3354         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list)
3355                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
3356 }
3357
3358 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues)
3359 {
3360         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
3361         __blk_mq_update_nr_hw_queues(set, nr_hw_queues);
3362         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
3363 }
3364 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_update_nr_hw_queues);
3365
3366 /* Enable polling stats and return whether they were already enabled. */
3367 static bool blk_poll_stats_enable(struct request_queue *q)
3368 {
3369         if (test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3370             blk_queue_flag_test_and_set(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, q))
3371                 return true;
3372         blk_stat_add_callback(q, q->poll_cb);
3373         return false;
3374 }
3375
3376 static void blk_mq_poll_stats_start(struct request_queue *q)
3377 {
3378         /*
3379          * We don't arm the callback if polling stats are not enabled or the
3380          * callback is already active.
3381          */
3382         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL_STATS, &q->queue_flags) ||
3383             blk_stat_is_active(q->poll_cb))
3384                 return;
3385
3386         blk_stat_activate_msecs(q->poll_cb, 100);
3387 }
3388
3389 static void blk_mq_poll_stats_fn(struct blk_stat_callback *cb)
3390 {
3391         struct request_queue *q = cb->data;
3392         int bucket;
3393
3394         for (bucket = 0; bucket < BLK_MQ_POLL_STATS_BKTS; bucket++) {
3395                 if (cb->stat[bucket].nr_samples)
3396                         q->poll_stat[bucket] = cb->stat[bucket];
3397         }
3398 }
3399
3400 static unsigned long blk_mq_poll_nsecs(struct request_queue *q,
3401                                        struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
3402                                        struct request *rq)
3403 {
3404         unsigned long ret = 0;
3405         int bucket;
3406
3407         /*
3408          * If stats collection isn't on, don't sleep but turn it on for
3409          * future users
3410          */
3411         if (!blk_poll_stats_enable(q))
3412                 return 0;
3413
3414         /*
3415          * As an optimistic guess, use half of the mean service time
3416          * for this type of request. We can (and should) make this smarter.
3417          * For instance, if the completion latencies are tight, we can
3418          * get closer than just half the mean. This is especially
3419          * important on devices where the completion latencies are longer
3420          * than ~10 usec. We do use the stats for the relevant IO size
3421          * if available which does lead to better estimates.
3422          */
3423         bucket = blk_mq_poll_stats_bkt(rq);
3424         if (bucket < 0)
3425                 return ret;
3426
3427         if (q->poll_stat[bucket].nr_samples)
3428                 ret = (q->poll_stat[bucket].mean + 1) / 2;
3429
3430         return ret;
3431 }
3432
3433 static bool blk_mq_poll_hybrid_sleep(struct request_queue *q,
3434                                      struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
3435                                      struct request *rq)
3436 {
3437         struct hrtimer_sleeper hs;
3438         enum hrtimer_mode mode;
3439         unsigned int nsecs;
3440         ktime_t kt;
3441
3442         if (rq->rq_flags & RQF_MQ_POLL_SLEPT)
3443                 return false;
3444
3445         /*
3446          * If we get here, hybrid polling is enabled. Hence poll_nsec can be:
3447          *
3448          *  0:  use half of prev avg
3449          * >0:  use this specific value
3450          */
3451         if (q->poll_nsec > 0)
3452                 nsecs = q->poll_nsec;
3453         else
3454                 nsecs = blk_mq_poll_nsecs(q, hctx, rq);
3455
3456         if (!nsecs)
3457                 return false;
3458
3459         rq->rq_flags |= RQF_MQ_POLL_SLEPT;
3460
3461         /*
3462          * This will be replaced with the stats tracking code, using
3463          * 'avg_completion_time / 2' as the pre-sleep target.
3464          */
3465         kt = nsecs;
3466
3467         mode = HRTIMER_MODE_REL;
3468         hrtimer_init_sleeper_on_stack(&hs, CLOCK_MONOTONIC, mode);
3469         hrtimer_set_expires(&hs.timer, kt);
3470
3471         do {
3472                 if (blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE)
3473                         break;
3474                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
3475                 hrtimer_sleeper_start_expires(&hs, mode);
3476                 if (hs.task)
3477                         io_schedule();
3478                 hrtimer_cancel(&hs.timer);
3479                 mode = HRTIMER_MODE_ABS;
3480         } while (hs.task && !signal_pending(current));
3481
3482         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3483         destroy_hrtimer_on_stack(&hs.timer);
3484         return true;
3485 }
3486
3487 static bool blk_mq_poll_hybrid(struct request_queue *q,
3488                                struct blk_mq_hw_ctx *hctx, blk_qc_t cookie)
3489 {
3490         struct request *rq;
3491
3492         if (q->poll_nsec == BLK_MQ_POLL_CLASSIC)
3493                 return false;
3494
3495         if (!blk_qc_t_is_internal(cookie))
3496                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3497         else {
3498                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->sched_tags, blk_qc_t_to_tag(cookie));
3499                 /*
3500                  * With scheduling, if the request has completed, we'll
3501                  * get a NULL return here, as we clear the sched tag when
3502                  * that happens. The request still remains valid, like always,
3503                  * so we should be safe with just the NULL check.
3504                  */
3505                 if (!rq)
3506                         return false;
3507         }
3508
3509         return blk_mq_poll_hybrid_sleep(q, hctx, rq);
3510 }
3511
3512 /**
3513  * blk_poll - poll for IO completions
3514  * @q:  the queue
3515  * @cookie: cookie passed back at IO submission time
3516  * @spin: whether to spin for completions
3517  *
3518  * Description:
3519  *    Poll for completions on the passed in queue. Returns number of
3520  *    completed entries found. If @spin is true, then blk_poll will continue
3521  *    looping until at least one completion is found, unless the task is
3522  *    otherwise marked running (or we need to reschedule).
3523  */
3524 int blk_poll(struct request_queue *q, blk_qc_t cookie, bool spin)
3525 {
3526         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
3527         long state;
3528
3529         if (!blk_qc_t_valid(cookie) ||
3530             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
3531                 return 0;
3532
3533         if (current->plug)
3534                 blk_flush_plug_list(current->plug, false);
3535
3536         hctx = q->queue_hw_ctx[blk_qc_t_to_queue_num(cookie)];
3537
3538         /*
3539          * If we sleep, have the caller restart the poll loop to reset
3540          * the state. Like for the other success return cases, the
3541          * caller is responsible for checking if the IO completed. If
3542          * the IO isn't complete, we'll get called again and will go
3543          * straight to the busy poll loop.
3544          */
3545         if (blk_mq_poll_hybrid(q, hctx, cookie))
3546                 return 1;
3547
3548         hctx->poll_considered++;
3549
3550         state = current->state;
3551         do {
3552                 int ret;
3553
3554                 hctx->poll_invoked++;
3555
3556                 ret = q->mq_ops->poll(hctx);
3557                 if (ret > 0) {
3558                         hctx->poll_success++;
3559                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3560                         return ret;
3561                 }
3562
3563                 if (signal_pending_state(state, current))
3564                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3565
3566                 if (current->state == TASK_RUNNING)
3567                         return 1;
3568                 if (ret < 0 || !spin)
3569                         break;
3570                 cpu_relax();
3571         } while (!need_resched());
3572
3573         __set_current_state(TASK_RUNNING);
3574         return 0;
3575 }
3576 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_poll);
3577
3578 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq)
3579 {
3580         return rq->mq_ctx->cpu;
3581 }
3582 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_rq_cpu);
3583
3584 static int __init blk_mq_init(void)
3585 {
3586         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BLK_MQ_DEAD, "block/mq:dead", NULL,
3587                                 blk_mq_hctx_notify_dead);
3588         return 0;
3589 }
3590 subsys_initcall(blk_mq_init);