block/blk-mq.c

   1 /*
   2  * Block multiqueue core code
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013-2014 Jens Axboe
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Christoph Hellwig
   6  */
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10 #include <linux/bio.h>
  11 #include <linux/blkdev.h>
  12 #include <linux/kmemleak.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/slab.h>
  16 #include <linux/workqueue.h>
  17 #include <linux/smp.h>
  18 #include <linux/llist.h>
  19 #include <linux/list_sort.h>
  20 #include <linux/cpu.h>
  21 #include <linux/cache.h>
  22 #include <linux/sched/sysctl.h>
  23 #include <linux/delay.h>
  24 #include <linux/crash_dump.h>
  25
  26 #include <trace/events/block.h>
  27
  28 #include <linux/blk-mq.h>
  29 #include "blk.h"
  30 #include "blk-mq.h"
  31 #include "blk-mq-tag.h"
  32
  33 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  34 static LIST_HEAD(all_q_list);
  35
  36 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  37
  38 /*
  39  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  40  */
  41 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  42 {
  43         unsigned int i;
  44
  45         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++)
  46                 if (hctx->ctx_map.map[i].word)
  47                         return true;
  48
  49         return false;
  50 }
  51
  52 static inline struct blk_align_bitmap *get_bm(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  53                                               struct blk_mq_ctx *ctx)
  54 {
  55         return &hctx->ctx_map.map[ctx->index_hw / hctx->ctx_map.bits_per_word];
  56 }
  57
  58 #define CTX_TO_BIT(hctx, ctx)   \
  59         ((ctx)->index_hw & ((hctx)->ctx_map.bits_per_word - 1))
  60
  61 /*
  62  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  63  */
  64 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  65                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  66 {
  67         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  68
  69         if (!test_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word))
  70                 set_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  71 }
  72
  73 static void blk_mq_hctx_clear_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  74                                       struct blk_mq_ctx *ctx)
  75 {
  76         struct blk_align_bitmap *bm = get_bm(hctx, ctx);
  77
  78         clear_bit(CTX_TO_BIT(hctx, ctx), &bm->word);
  79 }
  80
  81 void blk_mq_freeze_queue_start(struct request_queue *q)
  82 {
  83         int freeze_depth;
  84
  85         freeze_depth = atomic_inc_return(&q->mq_freeze_depth);
  86         if (freeze_depth == 1) {
  87                 percpu_ref_kill(&q->q_usage_counter);
  88                 blk_mq_run_hw_queues(q, false);
  89         }
  90 }
  91 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue_start);
  92
  93 static void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q)
  94 {
  95         wait_event(q->mq_freeze_wq, percpu_ref_is_zero(&q->q_usage_counter));
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 100  * the queue afterward.
 101  */
 102 void blk_freeze_queue(struct request_queue *q)
 103 {
 104         /*
 105          * In the !blk_mq case we are only calling this to kill the
 106          * q_usage_counter, otherwise this increases the freeze depth
 107          * and waits for it to return to zero.  For this reason there is
 108          * no blk_unfreeze_queue(), and blk_freeze_queue() is not
 109          * exported to drivers as the only user for unfreeze is blk_mq.
 110          */
 111         blk_mq_freeze_queue_start(q);
 112         blk_mq_freeze_queue_wait(q);
 113 }
 114
 115 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 116 {
 117         /*
 118          * ...just an alias to keep freeze and unfreeze actions balanced
 119          * in the blk_mq_* namespace
 120          */
 121         blk_freeze_queue(q);
 122 }
 123 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_freeze_queue);
 124
 125 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         int freeze_depth;
 128
 129         freeze_depth = atomic_dec_return(&q->mq_freeze_depth);
 130         WARN_ON_ONCE(freeze_depth < 0);
 131         if (!freeze_depth) {
 132                 percpu_ref_reinit(&q->q_usage_counter);
 133                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 134         }
 135 }
 136 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_unfreeze_queue);
 137
 138 void blk_mq_wake_waiters(struct request_queue *q)
 139 {
 140         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 141         unsigned int i;
 142
 143         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 144                 if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 145                         blk_mq_tag_wakeup_all(hctx->tags, true);
 146
 147         /*
 148          * If we are called because the queue has now been marked as
 149          * dying, we need to ensure that processes currently waiting on
 150          * the queue are notified as well.
 151          */
 152         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 153 }
 154
 155 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 156 {
 157         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 158 }
 159 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 160
 161 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 162                                struct request *rq, unsigned int rw_flags)
 163 {
 164         if (blk_queue_io_stat(q))
 165                 rw_flags |= REQ_IO_STAT;
 166
 167         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
 168         /* csd/requeue_work/fifo_time is initialized before use */
 169         rq->q = q;
 170         rq->mq_ctx = ctx;
 171         rq->cmd_flags |= rw_flags;
 172         /* do not touch atomic flags, it needs atomic ops against the timer */
 173         rq->cpu = -1;
 174         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
 175         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 176         rq->rq_disk = NULL;
 177         rq->part = NULL;
 178         rq->start_time = jiffies;
 179 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
 180         rq->rl = NULL;
 181         set_start_time_ns(rq);
 182         rq->io_start_time_ns = 0;
 183 #endif
 184         rq->nr_phys_segments = 0;
 185 #if defined(CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY)
 186         rq->nr_integrity_segments = 0;
 187 #endif
 188         rq->special = NULL;
 189         /* tag was already set */
 190         rq->errors = 0;
 191
 192         rq->cmd = rq->__cmd;
 193
 194         rq->extra_len = 0;
 195         rq->sense_len = 0;
 196         rq->resid_len = 0;
 197         rq->sense = NULL;
 198
 199         INIT_LIST_HEAD(&rq->timeout_list);
 200         rq->timeout = 0;
 201
 202         rq->end_io = NULL;
 203         rq->end_io_data = NULL;
 204         rq->next_rq = NULL;
 205
 206         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 207 }
 208
 209 static struct request *
 210 __blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_alloc_data *data, int rw)
 211 {
 212         struct request *rq;
 213         unsigned int tag;
 214
 215         tag = blk_mq_get_tag(data);
 216         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
 217                 rq = data->hctx->tags->rqs[tag];
 218
 219                 if (blk_mq_tag_busy(data->hctx)) {
 220                         rq->cmd_flags = REQ_MQ_INFLIGHT;
 221                         atomic_inc(&data->hctx->nr_active);
 222                 }
 223
 224                 rq->tag = tag;
 225                 blk_mq_rq_ctx_init(data->q, data->ctx, rq, rw);
 226                 return rq;
 227         }
 228
 229         return NULL;
 230 }
 231
 232 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
 233                 unsigned int flags)
 234 {
 235         struct blk_mq_ctx *ctx;
 236         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 237         struct request *rq;
 238         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
 239         int ret;
 240
 241         ret = blk_queue_enter(q, flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT);
 242         if (ret)
 243                 return ERR_PTR(ret);
 244
 245         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 246         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 247         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 248
 249         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 250         if (!rq && !(flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)) {
 251                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 252                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 253
 254                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 255                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 256                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, flags, ctx, hctx);
 257                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 258                 ctx = alloc_data.ctx;
 259         }
 260         blk_mq_put_ctx(ctx);
 261         if (!rq) {
 262                 blk_queue_exit(q);
 263                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 264         }
 265         return rq;
 266 }
 267 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 268
 269 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 270                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 271 {
 272         const int tag = rq->tag;
 273         struct request_queue *q = rq->q;
 274
 275         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 276                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 277         rq->cmd_flags = 0;
 278
 279         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 280         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 281         blk_queue_exit(q);
 282 }
 283
 284 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 285 {
 286         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 287
 288         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 289         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 290
 291 }
 292 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 293
 294 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 295 {
 296         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 297         struct request_queue *q = rq->q;
 298
 299         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 300         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 303
 304 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 305 {
 306         blk_account_io_done(rq);
 307
 308         if (rq->end_io) {
 309                 rq->end_io(rq, error);
 310         } else {
 311                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 312                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 313                 blk_mq_free_request(rq);
 314         }
 315 }
 316 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 317
 318 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 319 {
 320         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 321                 BUG();
 322         __blk_mq_end_request(rq, error);
 323 }
 324 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 325
 326 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 327 {
 328         struct request *rq = data;
 329
 330         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 331 }
 332
 333 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 334 {
 335         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 336         bool shared = false;
 337         int cpu;
 338
 339         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 340                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 341                 return;
 342         }
 343
 344         cpu = get_cpu();
 345         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 346                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 347
 348         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 349                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 350                 rq->csd.info = rq;
 351                 rq->csd.flags = 0;
 352                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 353         } else {
 354                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 355         }
 356         put_cpu();
 357 }
 358
 359 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 360 {
 361         struct request_queue *q = rq->q;
 362
 363         if (!q->softirq_done_fn)
 364                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 365         else
 366                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 367 }
 368
 369 /**
 370  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 371  * @rq:         the request being processed
 372  *
 373  * Description:
 374  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 375  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 376  **/
 377 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 378 {
 379         struct request_queue *q = rq->q;
 380
 381         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 382                 return;
 383         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 384                 rq->errors = error;
 385                 __blk_mq_complete_request(rq);
 386         }
 387 }
 388 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 389
 390 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 391 {
 392         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 395
 396 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 397 {
 398         struct request_queue *q = rq->q;
 399
 400         trace_block_rq_issue(q, rq);
 401
 402         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 403         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 404                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 405
 406         blk_add_timer(rq);
 407
 408         /*
 409          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 410          * flag and clear the completed flag.
 411          */
 412         smp_mb__before_atomic();
 413
 414         /*
 415          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 416          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 417          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 418          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 419          */
 420         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 421                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 422         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 423                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 424
 425         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 426                 /*
 427                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 428                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 429                  * fewer than the device can handle.
 430                  */
 431                 rq->nr_phys_segments++;
 432         }
 433 }
 434 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 435
 436 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 437 {
 438         struct request_queue *q = rq->q;
 439
 440         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 441
 442         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 443                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 444                         rq->nr_phys_segments--;
 445         }
 446 }
 447
 448 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 449 {
 450         __blk_mq_requeue_request(rq);
 451
 452         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 453         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 454 }
 455 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 456
 457 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 458 {
 459         struct request_queue *q =
 460                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 461         LIST_HEAD(rq_list);
 462         struct request *rq, *next;
 463         unsigned long flags;
 464
 465         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 466         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 467         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 468
 469         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 470                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 471                         continue;
 472
 473                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 474                 list_del_init(&rq->queuelist);
 475                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 476         }
 477
 478         while (!list_empty(&rq_list)) {
 479                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 480                 list_del_init(&rq->queuelist);
 481                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 482         }
 483
 484         /*
 485          * Use the start variant of queue running here, so that running
 486          * the requeue work will kick stopped queues.
 487          */
 488         blk_mq_start_hw_queues(q);
 489 }
 490
 491 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 492 {
 493         struct request_queue *q = rq->q;
 494         unsigned long flags;
 495
 496         /*
 497          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 498          * request head insertation from the workqueue.
 499          */
 500         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 501
 502         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 503         if (at_head) {
 504                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 505                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 506         } else {
 507                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 508         }
 509         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 510 }
 511 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 512
 513 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 514 {
 515         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 518
 519 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 520 {
 521         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 522 }
 523 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 524
 525 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 526 {
 527         unsigned long flags;
 528         LIST_HEAD(rq_list);
 529
 530         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 531         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 532         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 533
 534         while (!list_empty(&rq_list)) {
 535                 struct request *rq;
 536
 537                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 538                 list_del_init(&rq->queuelist);
 539                 rq->errors = -EIO;
 540                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 541         }
 542 }
 543 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 544
 545 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 546 {
 547         return tags->rqs[tag];
 548 }
 549 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 550
 551 struct blk_mq_timeout_data {
 552         unsigned long next;
 553         unsigned int next_set;
 554 };
 555
 556 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 557 {
 558         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 559         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 560
 561         /*
 562          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 563          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 564          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 565          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 566          * the request is active. But if we race with completion, then
 567          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 568          * a timeout event with a request that isn't active.
 569          */
 570         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 571                 return;
 572
 573         if (ops->timeout)
 574                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 575
 576         switch (ret) {
 577         case BLK_EH_HANDLED:
 578                 __blk_mq_complete_request(req);
 579                 break;
 580         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 581                 blk_add_timer(req);
 582                 blk_clear_rq_complete(req);
 583                 break;
 584         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 585                 break;
 586         default:
 587                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 588                 break;
 589         }
 590 }
 591
 592 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 593                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 594 {
 595         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 596
 597         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 598                 /*
 599                  * If a request wasn't started before the queue was
 600                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 601                  */
 602                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q))) {
 603                         rq->errors = -EIO;
 604                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 605                 }
 606                 return;
 607         }
 608
 609         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 610                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 611                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 612         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 613                 data->next = rq->deadline;
 614                 data->next_set = 1;
 615         }
 616 }
 617
 618 static void blk_mq_timeout_work(struct work_struct *work)
 619 {
 620         struct request_queue *q =
 621                 container_of(work, struct request_queue, timeout_work);
 622         struct blk_mq_timeout_data data = {
 623                 .next           = 0,
 624                 .next_set       = 0,
 625         };
 626         int i;
 627
 628         if (blk_queue_enter(q, true))
 629                 return;
 630
 631         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 632
 633         if (data.next_set) {
 634                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 635                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 636         } else {
 637                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 638
 639                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 640                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 641                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 642                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 643                 }
 644         }
 645         blk_queue_exit(q);
 646 }
 647
 648 /*
 649  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 650  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 651  * too much time checking for merges.
 652  */
 653 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 654                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 655 {
 656         struct request *rq;
 657         int checked = 8;
 658
 659         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 660                 int el_ret;
 661
 662                 if (!checked--)
 663                         break;
 664
 665                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 666                         continue;
 667
 668                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 669                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 670                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 671                                 ctx->rq_merged++;
 672                                 return true;
 673                         }
 674                         break;
 675                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 676                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 677                                 ctx->rq_merged++;
 678                                 return true;
 679                         }
 680                         break;
 681                 }
 682         }
 683
 684         return false;
 685 }
 686
 687 /*
 688  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 689  * to the for-dispatch
 690  */
 691 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 692 {
 693         struct blk_mq_ctx *ctx;
 694         int i;
 695
 696         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 697                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 698                 unsigned int off, bit;
 699
 700                 if (!bm->word)
 701                         continue;
 702
 703                 bit = 0;
 704                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 705                 do {
 706                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 707                         if (bit >= bm->depth)
 708                                 break;
 709
 710                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 711                         clear_bit(bit, &bm->word);
 712                         spin_lock(&ctx->lock);
 713                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 714                         spin_unlock(&ctx->lock);
 715
 716                         bit++;
 717                 } while (1);
 718         }
 719 }
 720
 721 /*
 722  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 723  * Note that this function currently has various problems around ordering
 724  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 725  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 726  */
 727 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 728 {
 729         struct request_queue *q = hctx->queue;
 730         struct request *rq;
 731         LIST_HEAD(rq_list);
 732         LIST_HEAD(driver_list);
 733         struct list_head *dptr;
 734         int queued;
 735
 736         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 737
 738         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 739                 return;
 740
 741         hctx->run++;
 742
 743         /*
 744          * Touch any software queue that has pending entries.
 745          */
 746         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 747
 748         /*
 749          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 750          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 751          */
 752         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 753                 spin_lock(&hctx->lock);
 754                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 755                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 756                 spin_unlock(&hctx->lock);
 757         }
 758
 759         /*
 760          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 761          * immediately, even if we have more pending.
 762          */
 763         dptr = NULL;
 764
 765         /*
 766          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 767          */
 768         queued = 0;
 769         while (!list_empty(&rq_list)) {
 770                 struct blk_mq_queue_data bd;
 771                 int ret;
 772
 773                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 774                 list_del_init(&rq->queuelist);
 775
 776                 bd.rq = rq;
 777                 bd.list = dptr;
 778                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 779
 780                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 781                 switch (ret) {
 782                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 783                         queued++;
 784                         continue;
 785                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 786                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 787                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 788                         break;
 789                 default:
 790                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 791                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 792                         rq->errors = -EIO;
 793                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 794                         break;
 795                 }
 796
 797                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 798                         break;
 799
 800                 /*
 801                  * We've done the first request. If we have more than 1
 802                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 803                  */
 804                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 805                         dptr = &driver_list;
 806         }
 807
 808         if (!queued)
 809                 hctx->dispatched[0]++;
 810         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 811                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 812
 813         /*
 814          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 815          * that is where we will continue on next queue run.
 816          */
 817         if (!list_empty(&rq_list)) {
 818                 spin_lock(&hctx->lock);
 819                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 820                 spin_unlock(&hctx->lock);
 821                 /*
 822                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 823                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 824                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 825                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 826                  * the requests in rq_list might get lost.
 827                  *
 828                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 829                  **/
 830                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 831         }
 832 }
 833
 834 /*
 835  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 836  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 837  * For now we just round-robin here, switching for every
 838  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 839  */
 840 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 841 {
 842         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 843                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 844
 845         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 846                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 847
 848                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 849                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 850                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 851
 852                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 853                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 854
 855                 return cpu;
 856         }
 857
 858         return hctx->next_cpu;
 859 }
 860
 861 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 862 {
 863         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 864             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 865                 return;
 866
 867         if (!async) {
 868                 int cpu = get_cpu();
 869                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 870                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 871                         put_cpu();
 872                         return;
 873                 }
 874
 875                 put_cpu();
 876         }
 877
 878         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 879                         &hctx->run_work, 0);
 880 }
 881
 882 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 883 {
 884         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 885         int i;
 886
 887         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 888                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 889                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 890                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 891                         continue;
 892
 893                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 894         }
 895 }
 896 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 897
 898 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 899 {
 900         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 901         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 902         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 903 }
 904 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 905
 906 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 907 {
 908         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 909         int i;
 910
 911         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 912                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 913 }
 914 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 915
 916 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 917 {
 918         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 919
 920         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 921 }
 922 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 923
 924 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 925 {
 926         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 927         int i;
 928
 929         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 930                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 931 }
 932 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 933
 934 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 935 {
 936         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 937         int i;
 938
 939         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 940                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 941                         continue;
 942
 943                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 944                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 945         }
 946 }
 947 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 948
 949 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 950 {
 951         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 952
 953         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 954
 955         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 956 }
 957
 958 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 959 {
 960         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 961
 962         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 963
 964         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 965                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 966 }
 967
 968 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 969 {
 970         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 971                 return;
 972
 973         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 974                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
 975 }
 976 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 977
 978 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 979                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
 980                                             struct request *rq,
 981                                             bool at_head)
 982 {
 983         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 984
 985         if (at_head)
 986                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 987         else
 988                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 989 }
 990
 991 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 992                                     struct request *rq, bool at_head)
 993 {
 994         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 995
 996         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
 997         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 998 }
 999
1000 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1001                 bool async)
1002 {
1003         struct request_queue *q = rq->q;
1004         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1005         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1006
1007         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1008         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1009                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1010
1011         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1012
1013         spin_lock(&ctx->lock);
1014         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1015         spin_unlock(&ctx->lock);
1016
1017         if (run_queue)
1018                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1019
1020         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1021 }
1022
1023 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1024                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1025                                      struct list_head *list,
1026                                      int depth,
1027                                      bool from_schedule)
1028
1029 {
1030         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1031         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1032
1033         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1034
1035         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1036
1037         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1038                 ctx = current_ctx;
1039         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1040
1041         /*
1042          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1043          * offline now
1044          */
1045         spin_lock(&ctx->lock);
1046         while (!list_empty(list)) {
1047                 struct request *rq;
1048
1049                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1050                 list_del_init(&rq->queuelist);
1051                 rq->mq_ctx = ctx;
1052                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1053         }
1054         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1055         spin_unlock(&ctx->lock);
1056
1057         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1058         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1059 }
1060
1061 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1062 {
1063         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1064         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1065
1066         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1067                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1068                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1069 }
1070
1071 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1072 {
1073         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1074         struct request_queue *this_q;
1075         struct request *rq;
1076         LIST_HEAD(list);
1077         LIST_HEAD(ctx_list);
1078         unsigned int depth;
1079
1080         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1081
1082         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1083
1084         this_q = NULL;
1085         this_ctx = NULL;
1086         depth = 0;
1087
1088         while (!list_empty(&list)) {
1089                 rq = list_entry_rq(list.next);
1090                 list_del_init(&rq->queuelist);
1091                 BUG_ON(!rq->q);
1092                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1093                         if (this_ctx) {
1094                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1095                                                         &ctx_list, depth,
1096                                                         from_schedule);
1097                         }
1098
1099                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1100                         this_q = rq->q;
1101                         depth = 0;
1102                 }
1103
1104                 depth++;
1105                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1106         }
1107
1108         /*
1109          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1110          * on 'ctx_list'. Do those.
1111          */
1112         if (this_ctx) {
1113                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1114                                        from_schedule);
1115         }
1116 }
1117
1118 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1119 {
1120         init_request_from_bio(rq, bio);
1121
1122         if (blk_do_io_stat(rq))
1123                 blk_account_io_start(rq, 1);
1124 }
1125
1126 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1127 {
1128         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1129                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1130 }
1131
1132 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1133                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1134                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1135 {
1136         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1137                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1138                 spin_lock(&ctx->lock);
1139 insert_rq:
1140                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1141                 spin_unlock(&ctx->lock);
1142                 return false;
1143         } else {
1144                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1145
1146                 spin_lock(&ctx->lock);
1147                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1148                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1149                         goto insert_rq;
1150                 }
1151
1152                 spin_unlock(&ctx->lock);
1153                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1154                 return true;
1155         }
1156 }
1157
1158 struct blk_map_ctx {
1159         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1160         struct blk_mq_ctx *ctx;
1161 };
1162
1163 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1164                                           struct bio *bio,
1165                                           struct blk_map_ctx *data)
1166 {
1167         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1168         struct blk_mq_ctx *ctx;
1169         struct request *rq;
1170         int rw = bio_data_dir(bio);
1171         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1172
1173         blk_queue_enter_live(q);
1174         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1175         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1176
1177         if (rw_is_sync(bio->bi_rw))
1178                 rw |= REQ_SYNC;
1179
1180         trace_block_getrq(q, bio, rw);
1181         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, BLK_MQ_REQ_NOWAIT, ctx, hctx);
1182         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1183         if (unlikely(!rq)) {
1184                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1185                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1186                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1187
1188                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1189                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1190                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, 0, ctx, hctx);
1191                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1192                 ctx = alloc_data.ctx;
1193                 hctx = alloc_data.hctx;
1194         }
1195
1196         hctx->queued++;
1197         data->hctx = hctx;
1198         data->ctx = ctx;
1199         return rq;
1200 }
1201
1202 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1203 {
1204         int ret;
1205         struct request_queue *q = rq->q;
1206         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1207                         rq->mq_ctx->cpu);
1208         struct blk_mq_queue_data bd = {
1209                 .rq = rq,
1210                 .list = NULL,
1211                 .last = 1
1212         };
1213         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1214
1215         /*
1216          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1217          * error (busy), just add it to our list as we previously
1218          * would have done
1219          */
1220         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1221         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1222                 *cookie = new_cookie;
1223                 return 0;
1224         }
1225
1226         __blk_mq_requeue_request(rq);
1227
1228         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1229                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1230                 rq->errors = -EIO;
1231                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1232                 return 0;
1233         }
1234
1235         return -1;
1236 }
1237
1238 /*
1239  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1240  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1241  * hardware for SYNC IO.
1242  */
1243 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1244 {
1245         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1246         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1247         struct blk_map_ctx data;
1248         struct request *rq;
1249         unsigned int request_count = 0;
1250         struct blk_plug *plug;
1251         struct request *same_queue_rq = NULL;
1252         blk_qc_t cookie;
1253
1254         blk_queue_bounce(q, &bio);
1255
1256         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1257                 bio_io_error(bio);
1258                 return BLK_QC_T_NONE;
1259         }
1260
1261         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1262
1263         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1264                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count,
1265                                            &same_queue_rq))
1266                         return BLK_QC_T_NONE;
1267         } else
1268                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1269
1270         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1271         if (unlikely(!rq))
1272                 return BLK_QC_T_NONE;
1273
1274         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1275
1276         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1277                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1278                 blk_insert_flush(rq);
1279                 goto run_queue;
1280         }
1281
1282         plug = current->plug;
1283         /*
1284          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1285          * queue it up like normal since we can potentially save some
1286          * CPU this way.
1287          */
1288         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1289             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1290                 struct request *old_rq = NULL;
1291
1292                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1293
1294                 /*
1295                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1296                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1297                  * issued. So the plug list will have one request at most
1298                  */
1299                 if (plug) {
1300                         /*
1301                          * The plug list might get flushed before this. If that
1302                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1303                          * empty
1304                          */
1305                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1306                                 old_rq = same_queue_rq;
1307                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1308                         }
1309                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1310                 } else /* is_sync */
1311                         old_rq = rq;
1312                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1313                 if (!old_rq)
1314                         goto done;
1315                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1316                         goto done;
1317                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1318                 goto done;
1319         }
1320
1321         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1322                 /*
1323                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1324                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1325                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1326                  * dispatching.
1327                  */
1328 run_queue:
1329                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1330         }
1331         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1332 done:
1333         return cookie;
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1338  * plug for merging and IO deferral.
1339  */
1340 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1341 {
1342         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1343         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1344         struct blk_plug *plug;
1345         unsigned int request_count = 0;
1346         struct blk_map_ctx data;
1347         struct request *rq;
1348         blk_qc_t cookie;
1349
1350         blk_queue_bounce(q, &bio);
1351
1352         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1353                 bio_io_error(bio);
1354                 return BLK_QC_T_NONE;
1355         }
1356
1357         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1358
1359         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1360             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1361                 return BLK_QC_T_NONE;
1362
1363         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1364         if (unlikely(!rq))
1365                 return BLK_QC_T_NONE;
1366
1367         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1368
1369         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1370                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1371                 blk_insert_flush(rq);
1372                 goto run_queue;
1373         }
1374
1375         /*
1376          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1377          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1378          * either done or scheduled away.
1379          */
1380         plug = current->plug;
1381         if (plug) {
1382                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1383                 if (!request_count)
1384                         trace_block_plug(q);
1385
1386                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1387
1388                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1389                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1390                         trace_block_plug(q);
1391                 }
1392
1393                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1394                 return cookie;
1395         }
1396
1397         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1398                 /*
1399                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1400                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1401                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1402                  * dispatching.
1403                  */
1404 run_queue:
1405                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1406         }
1407
1408         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1409         return cookie;
1410 }
1411
1412 /*
1413  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1414  */
1415 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1416 {
1417         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1418 }
1419 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1420
1421 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1422                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1423 {
1424         struct page *page;
1425
1426         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1427                 int i;
1428
1429                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1430                         if (!tags->rqs[i])
1431                                 continue;
1432                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1433                                                 hctx_idx, i);
1434                         tags->rqs[i] = NULL;
1435                 }
1436         }
1437
1438         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1439                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1440                 list_del_init(&page->lru);
1441                 /*
1442                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1443                  * blk_mq_init_rq_map().
1444                  */
1445                 kmemleak_free(page_address(page));
1446                 __free_pages(page, page->private);
1447         }
1448
1449         kfree(tags->rqs);
1450
1451         blk_mq_free_tags(tags);
1452 }
1453
1454 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1455 {
1456         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1457 }
1458
1459 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1460                 unsigned int hctx_idx)
1461 {
1462         struct blk_mq_tags *tags;
1463         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1464         size_t rq_size, left;
1465
1466         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1467                                 set->numa_node,
1468                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1469         if (!tags)
1470                 return NULL;
1471
1472         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1473
1474         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1475                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1476                                  set->numa_node);
1477         if (!tags->rqs) {
1478                 blk_mq_free_tags(tags);
1479                 return NULL;
1480         }
1481
1482         /*
1483          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1484          * to the cacheline size
1485          */
1486         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1487                                 cache_line_size());
1488         left = rq_size * set->queue_depth;
1489
1490         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1491                 int this_order = max_order;
1492                 struct page *page;
1493                 int to_do;
1494                 void *p;
1495
1496                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1497                         this_order--;
1498
1499                 do {
1500                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1501                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1502                                 this_order);
1503                         if (page)
1504                                 break;
1505                         if (!this_order--)
1506                                 break;
1507                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1508                                 break;
1509                 } while (1);
1510
1511                 if (!page)
1512                         goto fail;
1513
1514                 page->private = this_order;
1515                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1516
1517                 p = page_address(page);
1518                 /*
1519                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1520                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1521                  */
1522                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1523                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1524                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1525                 left -= to_do * rq_size;
1526                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1527                         tags->rqs[i] = p;
1528                         if (set->ops->init_request) {
1529                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1530                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1531                                                 set->numa_node)) {
1532                                         tags->rqs[i] = NULL;
1533                                         goto fail;
1534                                 }
1535                         }
1536
1537                         p += rq_size;
1538                         i++;
1539                 }
1540         }
1541         return tags;
1542
1543 fail:
1544         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1545         return NULL;
1546 }
1547
1548 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1549 {
1550         kfree(bitmap->map);
1551 }
1552
1553 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1554 {
1555         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1556
1557         bitmap->bits_per_word = bpw;
1558
1559         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1560         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1561                                         GFP_KERNEL, node);
1562         if (!bitmap->map)
1563                 return -ENOMEM;
1564
1565         total = nr_cpu_ids;
1566         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1567                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1568                 total -= bitmap->map[i].depth;
1569         }
1570
1571         return 0;
1572 }
1573
1574 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1575 {
1576         struct request_queue *q = hctx->queue;
1577         struct blk_mq_ctx *ctx;
1578         LIST_HEAD(tmp);
1579
1580         /*
1581          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1582          */
1583         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1584
1585         spin_lock(&ctx->lock);
1586         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1587                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1588                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1589         }
1590         spin_unlock(&ctx->lock);
1591
1592         if (list_empty(&tmp))
1593                 return NOTIFY_OK;
1594
1595         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1596         spin_lock(&ctx->lock);
1597
1598         while (!list_empty(&tmp)) {
1599                 struct request *rq;
1600
1601                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1602                 rq->mq_ctx = ctx;
1603                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1604         }
1605
1606         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1607         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1608
1609         spin_unlock(&ctx->lock);
1610
1611         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1612         blk_mq_put_ctx(ctx);
1613         return NOTIFY_OK;
1614 }
1615
1616 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1617                               unsigned int cpu)
1618 {
1619         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1620
1621         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1622                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1623
1624         /*
1625          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1626          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1627          */
1628
1629         return NOTIFY_OK;
1630 }
1631
1632 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1633 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1634                 struct blk_mq_tag_set *set,
1635                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1636 {
1637         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1638
1639         blk_mq_tag_idle(hctx);
1640
1641         if (set->ops->exit_request)
1642                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1643                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1644                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1645
1646         if (set->ops->exit_hctx)
1647                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1648
1649         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1650         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1651         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1652 }
1653
1654 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1655                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1656 {
1657         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1658         unsigned int i;
1659
1660         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1661                 if (i == nr_queue)
1662                         break;
1663                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1664         }
1665 }
1666
1667 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1668                 struct blk_mq_tag_set *set)
1669 {
1670         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1671         unsigned int i;
1672
1673         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1674                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1675 }
1676
1677 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1678                 struct blk_mq_tag_set *set,
1679                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1680 {
1681         int node;
1682         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1683
1684         node = hctx->numa_node;
1685         if (node == NUMA_NO_NODE)
1686                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1687
1688         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1689         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1690         spin_lock_init(&hctx->lock);
1691         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1692         hctx->queue = q;
1693         hctx->queue_num = hctx_idx;
1694         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1695
1696         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1697                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1698         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1699
1700         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1701
1702         /*
1703          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1704          * runtime
1705          */
1706         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1707                                         GFP_KERNEL, node);
1708         if (!hctx->ctxs)
1709                 goto unregister_cpu_notifier;
1710
1711         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1712                 goto free_ctxs;
1713
1714         hctx->nr_ctx = 0;
1715
1716         if (set->ops->init_hctx &&
1717             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1718                 goto free_bitmap;
1719
1720         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1721         if (!hctx->fq)
1722                 goto exit_hctx;
1723
1724         if (set->ops->init_request &&
1725             set->ops->init_request(set->driver_data,
1726                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1727                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1728                 goto free_fq;
1729
1730         return 0;
1731
1732  free_fq:
1733         kfree(hctx->fq);
1734  exit_hctx:
1735         if (set->ops->exit_hctx)
1736                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1737  free_bitmap:
1738         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1739  free_ctxs:
1740         kfree(hctx->ctxs);
1741  unregister_cpu_notifier:
1742         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1743
1744         return -1;
1745 }
1746
1747 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1748                 struct blk_mq_tag_set *set)
1749 {
1750         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1751         unsigned int i;
1752
1753         /*
1754          * Initialize hardware queues
1755          */
1756         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1757                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, i))
1758                         break;
1759         }
1760
1761         if (i == q->nr_hw_queues)
1762                 return 0;
1763
1764         /*
1765          * Init failed
1766          */
1767         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, i);
1768
1769         return 1;
1770 }
1771
1772 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1773                                    unsigned int nr_hw_queues)
1774 {
1775         unsigned int i;
1776
1777         for_each_possible_cpu(i) {
1778                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1779                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1780
1781                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1782                 __ctx->cpu = i;
1783                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1784                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1785                 __ctx->queue = q;
1786
1787                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1788                 if (!cpu_online(i))
1789                         continue;
1790
1791                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1792
1793                 /*
1794                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1795                  * not, we remain on the home node of the device
1796                  */
1797                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1798                         hctx->numa_node = local_memory_node(cpu_to_node(i));
1799         }
1800 }
1801
1802 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1803                                const struct cpumask *online_mask)
1804 {
1805         unsigned int i;
1806         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1807         struct blk_mq_ctx *ctx;
1808         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1809
1810         /*
1811          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1812          */
1813         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1814
1815         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1816                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1817                 hctx->nr_ctx = 0;
1818         }
1819
1820         /*
1821          * Map software to hardware queues
1822          */
1823         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1824                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1825                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1826                         continue;
1827
1828                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1829                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1830                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1831                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1832         }
1833
1834         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1835
1836         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1837                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1838
1839                 /*
1840                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1841                  * disable it and free the request entries.
1842                  */
1843                 if (!hctx->nr_ctx) {
1844                         if (set->tags[i]) {
1845                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1846                                 set->tags[i] = NULL;
1847                         }
1848                         hctx->tags = NULL;
1849                         continue;
1850                 }
1851
1852                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1853                 if (!set->tags[i])
1854                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1855                 hctx->tags = set->tags[i];
1856                 WARN_ON(!hctx->tags);
1857
1858                 cpumask_copy(hctx->tags->cpumask, hctx->cpumask);
1859                 /*
1860                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1861                  * This is more accurate and more efficient than looping
1862                  * over all possibly mapped software queues.
1863                  */
1864                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1865
1866                 /*
1867                  * Initialize batch roundrobin counts
1868                  */
1869                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1870                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1871         }
1872 }
1873
1874 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1875 {
1876         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1877         int i;
1878
1879         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1880                 if (shared)
1881                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1882                 else
1883                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1884         }
1885 }
1886
1887 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1888 {
1889         struct request_queue *q;
1890
1891         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1892                 blk_mq_freeze_queue(q);
1893                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1894                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1895         }
1896 }
1897
1898 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1899 {
1900         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1901
1902         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1903         list_del_init(&q->tag_set_list);
1904         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1905                 /* just transitioned to unshared */
1906                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1907                 /* update existing queue */
1908                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1909         }
1910         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1911 }
1912
1913 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1914                                      struct request_queue *q)
1915 {
1916         q->tag_set = set;
1917
1918         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1919
1920         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1921         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1922                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1923                 /* update existing queue */
1924                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1925         }
1926         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1927                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1928         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1929
1930         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1931 }
1932
1933 /*
1934  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1935  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1936  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1937  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1938  */
1939 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1940 {
1941         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1942         unsigned int i;
1943
1944         /* hctx kobj stays in hctx */
1945         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1946                 if (!hctx)
1947                         continue;
1948                 kfree(hctx->ctxs);
1949                 kfree(hctx);
1950         }
1951
1952         kfree(q->mq_map);
1953         q->mq_map = NULL;
1954
1955         kfree(q->queue_hw_ctx);
1956
1957         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1958         free_percpu(q->queue_ctx);
1959 }
1960
1961 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1962 {
1963         struct request_queue *uninit_q, *q;
1964
1965         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1966         if (!uninit_q)
1967                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1968
1969         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1970         if (IS_ERR(q))
1971                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1972
1973         return q;
1974 }
1975 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1976
1977 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1978                                                   struct request_queue *q)
1979 {
1980         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1981         struct blk_mq_ctx __percpu *ctx;
1982         unsigned int *map;
1983         int i;
1984
1985         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1986         if (!ctx)
1987                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1988
1989         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1990                         set->numa_node);
1991
1992         if (!hctxs)
1993                 goto err_percpu;
1994
1995         map = blk_mq_make_queue_map(set);
1996         if (!map)
1997                 goto err_map;
1998
1999         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2000                 int node = blk_mq_hw_queue_to_node(map, i);
2001
2002                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2003                                         GFP_KERNEL, node);
2004                 if (!hctxs[i])
2005                         goto err_hctxs;
2006
2007                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2008                                                 node))
2009                         goto err_hctxs;
2010
2011                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2012                 hctxs[i]->numa_node = node;
2013                 hctxs[i]->queue_num = i;
2014         }
2015
2016         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_mq_timeout_work);
2017         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2018
2019         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2020         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2021         q->mq_map = map;
2022
2023         q->queue_ctx = ctx;
2024         q->queue_hw_ctx = hctxs;
2025
2026         q->mq_ops = set->ops;
2027         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2028
2029         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2030                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2031
2032         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2033
2034         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2035         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2036         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2037
2038         if (q->nr_hw_queues > 1)
2039                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2040         else
2041                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2042
2043         /*
2044          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2045          */
2046         q->nr_requests = set->queue_depth;
2047
2048         if (set->ops->complete)
2049                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2050
2051         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2052
2053         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
2054                 goto err_hctxs;
2055
2056         get_online_cpus();
2057         mutex_lock(&all_q_mutex);
2058
2059         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2060         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2061         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2062
2063         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2064         put_online_cpus();
2065
2066         return q;
2067
2068 err_hctxs:
2069         kfree(map);
2070         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2071                 if (!hctxs[i])
2072                         break;
2073                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2074                 kfree(hctxs[i]);
2075         }
2076 err_map:
2077         kfree(hctxs);
2078 err_percpu:
2079         free_percpu(ctx);
2080         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2081 }
2082 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2083
2084 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2085 {
2086         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2087
2088         mutex_lock(&all_q_mutex);
2089         list_del_init(&q->all_q_node);
2090         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2091
2092         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2093
2094         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2095         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2096 }
2097
2098 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2099 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2100                                 const struct cpumask *online_mask)
2101 {
2102         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2103
2104         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2105
2106         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2107
2108         /*
2109          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2110          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2111          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2112          */
2113
2114         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2115
2116         blk_mq_sysfs_register(q);
2117 }
2118
2119 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2120                                       unsigned long action, void *hcpu)
2121 {
2122         struct request_queue *q;
2123         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2124         /*
2125          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2126          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2127          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2128          */
2129         static struct cpumask online_new;
2130
2131         /*
2132          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2133          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2134          * never be dispatched.
2135          *
2136          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2137          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2138          *
2139          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2140          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2141          * still zero.
2142          *
2143          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2144          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2145          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2146          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2147          */
2148         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2149         case CPU_DEAD:
2150         case CPU_UP_CANCELED:
2151                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2152                 break;
2153         case CPU_UP_PREPARE:
2154                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2155                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2156                 break;
2157         default:
2158                 return NOTIFY_OK;
2159         }
2160
2161         mutex_lock(&all_q_mutex);
2162
2163         /*
2164          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2165          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2166          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2167          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2168          * take place in parallel.
2169          */
2170         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2171                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2172         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2173                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2174
2175                 /*
2176                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2177                  * reinitialization
2178                  */
2179                 del_timer_sync(&q->timeout);
2180         }
2181
2182         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2183                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2184
2185         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2186                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2187
2188         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2189         return NOTIFY_OK;
2190 }
2191
2192 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2193 {
2194         int i;
2195
2196         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2197                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2198                 if (!set->tags[i])
2199                         goto out_unwind;
2200         }
2201
2202         return 0;
2203
2204 out_unwind:
2205         while (--i >= 0)
2206                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2207
2208         return -ENOMEM;
2209 }
2210
2211 /*
2212  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2213  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2214  * will be updated to reflect the allocated depth.
2215  */
2216 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2217 {
2218         unsigned int depth;
2219         int err;
2220
2221         depth = set->queue_depth;
2222         do {
2223                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2224                 if (!err)
2225                         break;
2226
2227                 set->queue_depth >>= 1;
2228                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2229                         err = -ENOMEM;
2230                         break;
2231                 }
2232         } while (set->queue_depth);
2233
2234         if (!set->queue_depth || err) {
2235                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2236                 return -ENOMEM;
2237         }
2238
2239         if (depth != set->queue_depth)
2240                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2241                                                 depth, set->queue_depth);
2242
2243         return 0;
2244 }
2245
2246 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2247 {
2248         return tags->cpumask;
2249 }
2250 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2251
2252 /*
2253  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2254  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2255  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2256  * value will be stored in set->queue_depth.
2257  */
2258 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2259 {
2260         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2261
2262         if (!set->nr_hw_queues)
2263                 return -EINVAL;
2264         if (!set->queue_depth)
2265                 return -EINVAL;
2266         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2267                 return -EINVAL;
2268
2269         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2270                 return -EINVAL;
2271
2272         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2273                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2274                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2275                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2276         }
2277
2278         /*
2279          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2280          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2281          * 64 tags to prevent using too much memory.
2282          */
2283         if (is_kdump_kernel()) {
2284                 set->nr_hw_queues = 1;
2285                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2286         }
2287
2288         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
2289                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
2290                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2291         if (!set->tags)
2292                 return -ENOMEM;
2293
2294         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2295                 goto enomem;
2296
2297         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2298         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2299
2300         return 0;
2301 enomem:
2302         kfree(set->tags);
2303         set->tags = NULL;
2304         return -ENOMEM;
2305 }
2306 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2307
2308 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2309 {
2310         int i;
2311
2312         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2313                 if (set->tags[i])
2314                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2315         }
2316
2317         kfree(set->tags);
2318         set->tags = NULL;
2319 }
2320 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2321
2322 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2323 {
2324         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2325         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2326         int i, ret;
2327
2328         if (!set || nr > set->queue_depth)
2329                 return -EINVAL;
2330
2331         ret = 0;
2332         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2333                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2334                 if (ret)
2335                         break;
2336         }
2337
2338         if (!ret)
2339                 q->nr_requests = nr;
2340
2341         return ret;
2342 }
2343
2344 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2345 {
2346         mutex_lock(&all_q_mutex);
2347 }
2348
2349 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2350 {
2351         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2352 }
2353
2354 static int __init blk_mq_init(void)
2355 {
2356         blk_mq_cpu_init();
2357
2358         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2359
2360         return 0;
2361 }
2362 subsys_initcall(blk_mq_init);