block/elevator.c

   1 /*
   2  *  Block device elevator/IO-scheduler.
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2000 Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   5  *
   6  * 30042000 Jens Axboe <axboe@kernel.dk> :
   7  *
   8  * Split the elevator a bit so that it is possible to choose a different
   9  * one or even write a new "plug in". There are three pieces:
  10  * - elevator_fn, inserts a new request in the queue list
  11  * - elevator_merge_fn, decides whether a new buffer can be merged with
  12  *   an existing request
  13  * - elevator_dequeue_fn, called when a request is taken off the active list
  14  *
  15  * 20082000 Dave Jones <davej@suse.de> :
  16  * Removed tests for max-bomb-segments, which was breaking elvtune
  17  *  when run without -bN
  18  *
  19  * Jens:
  20  * - Rework again to work with bio instead of buffer_heads
  21  * - loose bi_dev comparisons, partition handling is right now
  22  * - completely modularize elevator setup and teardown
  23  *
  24  */
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/fs.h>
  27 #include <linux/blkdev.h>
  28 #include <linux/elevator.h>
  29 #include <linux/bio.h>
  30 #include <linux/module.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/init.h>
  33 #include <linux/compiler.h>
  34 #include <linux/blktrace_api.h>
  35 #include <linux/hash.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37 #include <linux/pm_runtime.h>
  38 #include <linux/blk-cgroup.h>
  39
  40 #include <trace/events/block.h>
  41
  42 #include "blk.h"
  43 #include "blk-mq-sched.h"
  44 #include "blk-wbt.h"
  45
  46 static DEFINE_SPINLOCK(elv_list_lock);
  47 static LIST_HEAD(elv_list);
  48
  49 /*
  50  * Merge hash stuff.
  51  */
  52 #define rq_hash_key(rq)         (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq))
  53
  54 /*
  55  * Query io scheduler to see if the current process issuing bio may be
  56  * merged with rq.
  57  */
  58 static int elv_iosched_allow_bio_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
  59 {
  60         struct request_queue *q = rq->q;
  61         struct elevator_queue *e = q->elevator;
  62
  63         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.allow_merge)
  64                 return e->type->ops.mq.allow_merge(q, rq, bio);
  65         else if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_allow_bio_merge_fn)
  66                 return e->type->ops.sq.elevator_allow_bio_merge_fn(q, rq, bio);
  67
  68         return 1;
  69 }
  70
  71 /*
  72  * can we safely merge with this request?
  73  */
  74 bool elv_bio_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
  75 {
  76         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
  77                 return false;
  78
  79         if (!elv_iosched_allow_bio_merge(rq, bio))
  80                 return false;
  81
  82         return true;
  83 }
  84 EXPORT_SYMBOL(elv_bio_merge_ok);
  85
  86 static bool elevator_match(const struct elevator_type *e, const char *name)
  87 {
  88         if (!strcmp(e->elevator_name, name))
  89                 return true;
  90         if (e->elevator_alias && !strcmp(e->elevator_alias, name))
  91                 return true;
  92
  93         return false;
  94 }
  95
  96 /*
  97  * Return scheduler with name 'name' and with matching 'mq capability
  98  */
  99 static struct elevator_type *elevator_find(const char *name, bool mq)
 100 {
 101         struct elevator_type *e;
 102
 103         list_for_each_entry(e, &elv_list, list) {
 104                 if (elevator_match(e, name) && (mq == e->uses_mq))
 105                         return e;
 106         }
 107
 108         return NULL;
 109 }
 110
 111 static void elevator_put(struct elevator_type *e)
 112 {
 113         module_put(e->elevator_owner);
 114 }
 115
 116 static struct elevator_type *elevator_get(struct request_queue *q,
 117                                           const char *name, bool try_loading)
 118 {
 119         struct elevator_type *e;
 120
 121         spin_lock(&elv_list_lock);
 122
 123         e = elevator_find(name, q->mq_ops != NULL);
 124         if (!e && try_loading) {
 125                 spin_unlock(&elv_list_lock);
 126                 request_module("%s-iosched", name);
 127                 spin_lock(&elv_list_lock);
 128                 e = elevator_find(name, q->mq_ops != NULL);
 129         }
 130
 131         if (e && !try_module_get(e->elevator_owner))
 132                 e = NULL;
 133
 134         spin_unlock(&elv_list_lock);
 135         return e;
 136 }
 137
 138 static char chosen_elevator[ELV_NAME_MAX];
 139
 140 static int __init elevator_setup(char *str)
 141 {
 142         /*
 143          * Be backwards-compatible with previous kernels, so users
 144          * won't get the wrong elevator.
 145          */
 146         strncpy(chosen_elevator, str, sizeof(chosen_elevator) - 1);
 147         return 1;
 148 }
 149
 150 __setup("elevator=", elevator_setup);
 151
 152 /* called during boot to load the elevator chosen by the elevator param */
 153 void __init load_default_elevator_module(void)
 154 {
 155         struct elevator_type *e;
 156
 157         if (!chosen_elevator[0])
 158                 return;
 159
 160         /*
 161          * Boot parameter is deprecated, we haven't supported that for MQ.
 162          * Only look for non-mq schedulers from here.
 163          */
 164         spin_lock(&elv_list_lock);
 165         e = elevator_find(chosen_elevator, false);
 166         spin_unlock(&elv_list_lock);
 167
 168         if (!e)
 169                 request_module("%s-iosched", chosen_elevator);
 170 }
 171
 172 static struct kobj_type elv_ktype;
 173
 174 struct elevator_queue *elevator_alloc(struct request_queue *q,
 175                                   struct elevator_type *e)
 176 {
 177         struct elevator_queue *eq;
 178
 179         eq = kzalloc_node(sizeof(*eq), GFP_KERNEL, q->node);
 180         if (unlikely(!eq))
 181                 return NULL;
 182
 183         eq->type = e;
 184         kobject_init(&eq->kobj, &elv_ktype);
 185         mutex_init(&eq->sysfs_lock);
 186         hash_init(eq->hash);
 187         eq->uses_mq = e->uses_mq;
 188
 189         return eq;
 190 }
 191 EXPORT_SYMBOL(elevator_alloc);
 192
 193 static void elevator_release(struct kobject *kobj)
 194 {
 195         struct elevator_queue *e;
 196
 197         e = container_of(kobj, struct elevator_queue, kobj);
 198         elevator_put(e->type);
 199         kfree(e);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Use the default elevator specified by config boot param for non-mq devices,
 204  * or by config option.  Don't try to load modules as we could be running off
 205  * async and request_module() isn't allowed from async.
 206  */
 207 int elevator_init(struct request_queue *q)
 208 {
 209         struct elevator_type *e = NULL;
 210         int err = 0;
 211
 212         /*
 213          * q->sysfs_lock must be held to provide mutual exclusion between
 214          * elevator_switch() and here.
 215          */
 216         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
 217         if (unlikely(q->elevator))
 218                 goto out_unlock;
 219
 220         if (*chosen_elevator) {
 221                 e = elevator_get(q, chosen_elevator, false);
 222                 if (!e)
 223                         printk(KERN_ERR "I/O scheduler %s not found\n",
 224                                                         chosen_elevator);
 225         }
 226
 227         if (!e)
 228                 e = elevator_get(q, CONFIG_DEFAULT_IOSCHED, false);
 229         if (!e) {
 230                 printk(KERN_ERR
 231                         "Default I/O scheduler not found. Using noop.\n");
 232                 e = elevator_get(q, "noop", false);
 233         }
 234
 235         err = e->ops.sq.elevator_init_fn(q, e);
 236         if (err)
 237                 elevator_put(e);
 238 out_unlock:
 239         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
 240         return err;
 241 }
 242
 243 void elevator_exit(struct request_queue *q, struct elevator_queue *e)
 244 {
 245         mutex_lock(&e->sysfs_lock);
 246         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.exit_sched)
 247                 blk_mq_exit_sched(q, e);
 248         else if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_exit_fn)
 249                 e->type->ops.sq.elevator_exit_fn(e);
 250         mutex_unlock(&e->sysfs_lock);
 251
 252         kobject_put(&e->kobj);
 253 }
 254
 255 static inline void __elv_rqhash_del(struct request *rq)
 256 {
 257         hash_del(&rq->hash);
 258         rq->rq_flags &= ~RQF_HASHED;
 259 }
 260
 261 void elv_rqhash_del(struct request_queue *q, struct request *rq)
 262 {
 263         if (ELV_ON_HASH(rq))
 264                 __elv_rqhash_del(rq);
 265 }
 266 EXPORT_SYMBOL_GPL(elv_rqhash_del);
 267
 268 void elv_rqhash_add(struct request_queue *q, struct request *rq)
 269 {
 270         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 271
 272         BUG_ON(ELV_ON_HASH(rq));
 273         hash_add(e->hash, &rq->hash, rq_hash_key(rq));
 274         rq->rq_flags |= RQF_HASHED;
 275 }
 276 EXPORT_SYMBOL_GPL(elv_rqhash_add);
 277
 278 void elv_rqhash_reposition(struct request_queue *q, struct request *rq)
 279 {
 280         __elv_rqhash_del(rq);
 281         elv_rqhash_add(q, rq);
 282 }
 283
 284 struct request *elv_rqhash_find(struct request_queue *q, sector_t offset)
 285 {
 286         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 287         struct hlist_node *next;
 288         struct request *rq;
 289
 290         hash_for_each_possible_safe(e->hash, rq, next, hash, offset) {
 291                 BUG_ON(!ELV_ON_HASH(rq));
 292
 293                 if (unlikely(!rq_mergeable(rq))) {
 294                         __elv_rqhash_del(rq);
 295                         continue;
 296                 }
 297
 298                 if (rq_hash_key(rq) == offset)
 299                         return rq;
 300         }
 301
 302         return NULL;
 303 }
 304
 305 /*
 306  * RB-tree support functions for inserting/lookup/removal of requests
 307  * in a sorted RB tree.
 308  */
 309 void elv_rb_add(struct rb_root *root, struct request *rq)
 310 {
 311         struct rb_node **p = &root->rb_node;
 312         struct rb_node *parent = NULL;
 313         struct request *__rq;
 314
 315         while (*p) {
 316                 parent = *p;
 317                 __rq = rb_entry(parent, struct request, rb_node);
 318
 319                 if (blk_rq_pos(rq) < blk_rq_pos(__rq))
 320                         p = &(*p)->rb_left;
 321                 else if (blk_rq_pos(rq) >= blk_rq_pos(__rq))
 322                         p = &(*p)->rb_right;
 323         }
 324
 325         rb_link_node(&rq->rb_node, parent, p);
 326         rb_insert_color(&rq->rb_node, root);
 327 }
 328 EXPORT_SYMBOL(elv_rb_add);
 329
 330 void elv_rb_del(struct rb_root *root, struct request *rq)
 331 {
 332         BUG_ON(RB_EMPTY_NODE(&rq->rb_node));
 333         rb_erase(&rq->rb_node, root);
 334         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
 335 }
 336 EXPORT_SYMBOL(elv_rb_del);
 337
 338 struct request *elv_rb_find(struct rb_root *root, sector_t sector)
 339 {
 340         struct rb_node *n = root->rb_node;
 341         struct request *rq;
 342
 343         while (n) {
 344                 rq = rb_entry(n, struct request, rb_node);
 345
 346                 if (sector < blk_rq_pos(rq))
 347                         n = n->rb_left;
 348                 else if (sector > blk_rq_pos(rq))
 349                         n = n->rb_right;
 350                 else
 351                         return rq;
 352         }
 353
 354         return NULL;
 355 }
 356 EXPORT_SYMBOL(elv_rb_find);
 357
 358 /*
 359  * Insert rq into dispatch queue of q.  Queue lock must be held on
 360  * entry.  rq is sort instead into the dispatch queue. To be used by
 361  * specific elevators.
 362  */
 363 void elv_dispatch_sort(struct request_queue *q, struct request *rq)
 364 {
 365         sector_t boundary;
 366         struct list_head *entry;
 367
 368         if (q->last_merge == rq)
 369                 q->last_merge = NULL;
 370
 371         elv_rqhash_del(q, rq);
 372
 373         q->nr_sorted--;
 374
 375         boundary = q->end_sector;
 376         list_for_each_prev(entry, &q->queue_head) {
 377                 struct request *pos = list_entry_rq(entry);
 378
 379                 if (req_op(rq) != req_op(pos))
 380                         break;
 381                 if (rq_data_dir(rq) != rq_data_dir(pos))
 382                         break;
 383                 if (pos->rq_flags & (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER))
 384                         break;
 385                 if (blk_rq_pos(rq) >= boundary) {
 386                         if (blk_rq_pos(pos) < boundary)
 387                                 continue;
 388                 } else {
 389                         if (blk_rq_pos(pos) >= boundary)
 390                                 break;
 391                 }
 392                 if (blk_rq_pos(rq) >= blk_rq_pos(pos))
 393                         break;
 394         }
 395
 396         list_add(&rq->queuelist, entry);
 397 }
 398 EXPORT_SYMBOL(elv_dispatch_sort);
 399
 400 /*
 401  * Insert rq into dispatch queue of q.  Queue lock must be held on
 402  * entry.  rq is added to the back of the dispatch queue. To be used by
 403  * specific elevators.
 404  */
 405 void elv_dispatch_add_tail(struct request_queue *q, struct request *rq)
 406 {
 407         if (q->last_merge == rq)
 408                 q->last_merge = NULL;
 409
 410         elv_rqhash_del(q, rq);
 411
 412         q->nr_sorted--;
 413
 414         q->end_sector = rq_end_sector(rq);
 415         q->boundary_rq = rq;
 416         list_add_tail(&rq->queuelist, &q->queue_head);
 417 }
 418 EXPORT_SYMBOL(elv_dispatch_add_tail);
 419
 420 enum elv_merge elv_merge(struct request_queue *q, struct request **req,
 421                 struct bio *bio)
 422 {
 423         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 424         struct request *__rq;
 425
 426         /*
 427          * Levels of merges:
 428          *      nomerges:  No merges at all attempted
 429          *      noxmerges: Only simple one-hit cache try
 430          *      merges:    All merge tries attempted
 431          */
 432         if (blk_queue_nomerges(q) || !bio_mergeable(bio))
 433                 return ELEVATOR_NO_MERGE;
 434
 435         /*
 436          * First try one-hit cache.
 437          */
 438         if (q->last_merge && elv_bio_merge_ok(q->last_merge, bio)) {
 439                 enum elv_merge ret = blk_try_merge(q->last_merge, bio);
 440
 441                 if (ret != ELEVATOR_NO_MERGE) {
 442                         *req = q->last_merge;
 443                         return ret;
 444                 }
 445         }
 446
 447         if (blk_queue_noxmerges(q))
 448                 return ELEVATOR_NO_MERGE;
 449
 450         /*
 451          * See if our hash lookup can find a potential backmerge.
 452          */
 453         __rq = elv_rqhash_find(q, bio->bi_iter.bi_sector);
 454         if (__rq && elv_bio_merge_ok(__rq, bio)) {
 455                 *req = __rq;
 456                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 457         }
 458
 459         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.request_merge)
 460                 return e->type->ops.mq.request_merge(q, req, bio);
 461         else if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_merge_fn)
 462                 return e->type->ops.sq.elevator_merge_fn(q, req, bio);
 463
 464         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 465 }
 466
 467 /*
 468  * Attempt to do an insertion back merge. Only check for the case where
 469  * we can append 'rq' to an existing request, so we can throw 'rq' away
 470  * afterwards.
 471  *
 472  * Returns true if we merged, false otherwise
 473  */
 474 bool elv_attempt_insert_merge(struct request_queue *q, struct request *rq)
 475 {
 476         struct request *__rq;
 477         bool ret;
 478
 479         if (blk_queue_nomerges(q))
 480                 return false;
 481
 482         /*
 483          * First try one-hit cache.
 484          */
 485         if (q->last_merge && blk_attempt_req_merge(q, q->last_merge, rq))
 486                 return true;
 487
 488         if (blk_queue_noxmerges(q))
 489                 return false;
 490
 491         ret = false;
 492         /*
 493          * See if our hash lookup can find a potential backmerge.
 494          */
 495         while (1) {
 496                 __rq = elv_rqhash_find(q, blk_rq_pos(rq));
 497                 if (!__rq || !blk_attempt_req_merge(q, __rq, rq))
 498                         break;
 499
 500                 /* The merged request could be merged with others, try again */
 501                 ret = true;
 502                 rq = __rq;
 503         }
 504
 505         return ret;
 506 }
 507
 508 void elv_merged_request(struct request_queue *q, struct request *rq,
 509                 enum elv_merge type)
 510 {
 511         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 512
 513         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.request_merged)
 514                 e->type->ops.mq.request_merged(q, rq, type);
 515         else if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_merged_fn)
 516                 e->type->ops.sq.elevator_merged_fn(q, rq, type);
 517
 518         if (type == ELEVATOR_BACK_MERGE)
 519                 elv_rqhash_reposition(q, rq);
 520
 521         q->last_merge = rq;
 522 }
 523
 524 void elv_merge_requests(struct request_queue *q, struct request *rq,
 525                              struct request *next)
 526 {
 527         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 528         bool next_sorted = false;
 529
 530         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.requests_merged)
 531                 e->type->ops.mq.requests_merged(q, rq, next);
 532         else if (e->type->ops.sq.elevator_merge_req_fn) {
 533                 next_sorted = (__force bool)(next->rq_flags & RQF_SORTED);
 534                 if (next_sorted)
 535                         e->type->ops.sq.elevator_merge_req_fn(q, rq, next);
 536         }
 537
 538         elv_rqhash_reposition(q, rq);
 539
 540         if (next_sorted) {
 541                 elv_rqhash_del(q, next);
 542                 q->nr_sorted--;
 543         }
 544
 545         q->last_merge = rq;
 546 }
 547
 548 void elv_bio_merged(struct request_queue *q, struct request *rq,
 549                         struct bio *bio)
 550 {
 551         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 552
 553         if (WARN_ON_ONCE(e->uses_mq))
 554                 return;
 555
 556         if (e->type->ops.sq.elevator_bio_merged_fn)
 557                 e->type->ops.sq.elevator_bio_merged_fn(q, rq, bio);
 558 }
 559
 560 #ifdef CONFIG_PM
 561 static void blk_pm_requeue_request(struct request *rq)
 562 {
 563         if (rq->q->dev && !(rq->rq_flags & RQF_PM))
 564                 rq->q->nr_pending--;
 565 }
 566
 567 static void blk_pm_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 568 {
 569         if (q->dev && !(rq->rq_flags & RQF_PM) && q->nr_pending++ == 0 &&
 570             (q->rpm_status == RPM_SUSPENDED || q->rpm_status == RPM_SUSPENDING))
 571                 pm_request_resume(q->dev);
 572 }
 573 #else
 574 static inline void blk_pm_requeue_request(struct request *rq) {}
 575 static inline void blk_pm_add_request(struct request_queue *q,
 576                                       struct request *rq)
 577 {
 578 }
 579 #endif
 580
 581 void elv_requeue_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 582 {
 583         /*
 584          * it already went through dequeue, we need to decrement the
 585          * in_flight count again
 586          */
 587         if (blk_account_rq(rq)) {
 588                 q->in_flight[rq_is_sync(rq)]--;
 589                 if (rq->rq_flags & RQF_SORTED)
 590                         elv_deactivate_rq(q, rq);
 591         }
 592
 593         rq->rq_flags &= ~RQF_STARTED;
 594
 595         blk_pm_requeue_request(rq);
 596
 597         __elv_add_request(q, rq, ELEVATOR_INSERT_REQUEUE);
 598 }
 599
 600 void elv_drain_elevator(struct request_queue *q)
 601 {
 602         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 603         static int printed;
 604
 605         if (WARN_ON_ONCE(e->uses_mq))
 606                 return;
 607
 608         lockdep_assert_held(q->queue_lock);
 609
 610         while (e->type->ops.sq.elevator_dispatch_fn(q, 1))
 611                 ;
 612         if (q->nr_sorted && !blk_queue_is_zoned(q) && printed++ < 10 ) {
 613                 printk(KERN_ERR "%s: forced dispatching is broken "
 614                        "(nr_sorted=%u), please report this\n",
 615                        q->elevator->type->elevator_name, q->nr_sorted);
 616         }
 617 }
 618
 619 void __elv_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq, int where)
 620 {
 621         trace_block_rq_insert(q, rq);
 622
 623         blk_pm_add_request(q, rq);
 624
 625         rq->q = q;
 626
 627         if (rq->rq_flags & RQF_SOFTBARRIER) {
 628                 /* barriers are scheduling boundary, update end_sector */
 629                 if (!blk_rq_is_passthrough(rq)) {
 630                         q->end_sector = rq_end_sector(rq);
 631                         q->boundary_rq = rq;
 632                 }
 633         } else if (!(rq->rq_flags & RQF_ELVPRIV) &&
 634                     (where == ELEVATOR_INSERT_SORT ||
 635                      where == ELEVATOR_INSERT_SORT_MERGE))
 636                 where = ELEVATOR_INSERT_BACK;
 637
 638         switch (where) {
 639         case ELEVATOR_INSERT_REQUEUE:
 640         case ELEVATOR_INSERT_FRONT:
 641                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
 642                 list_add(&rq->queuelist, &q->queue_head);
 643                 break;
 644
 645         case ELEVATOR_INSERT_BACK:
 646                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
 647                 elv_drain_elevator(q);
 648                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->queue_head);
 649                 /*
 650                  * We kick the queue here for the following reasons.
 651                  * - The elevator might have returned NULL previously
 652                  *   to delay requests and returned them now.  As the
 653                  *   queue wasn't empty before this request, ll_rw_blk
 654                  *   won't run the queue on return, resulting in hang.
 655                  * - Usually, back inserted requests won't be merged
 656                  *   with anything.  There's no point in delaying queue
 657                  *   processing.
 658                  */
 659                 __blk_run_queue(q);
 660                 break;
 661
 662         case ELEVATOR_INSERT_SORT_MERGE:
 663                 /*
 664                  * If we succeed in merging this request with one in the
 665                  * queue already, we are done - rq has now been freed,
 666                  * so no need to do anything further.
 667                  */
 668                 if (elv_attempt_insert_merge(q, rq))
 669                         break;
 670                 /* fall through */
 671         case ELEVATOR_INSERT_SORT:
 672                 BUG_ON(blk_rq_is_passthrough(rq));
 673                 rq->rq_flags |= RQF_SORTED;
 674                 q->nr_sorted++;
 675                 if (rq_mergeable(rq)) {
 676                         elv_rqhash_add(q, rq);
 677                         if (!q->last_merge)
 678                                 q->last_merge = rq;
 679                 }
 680
 681                 /*
 682                  * Some ioscheds (cfq) run q->request_fn directly, so
 683                  * rq cannot be accessed after calling
 684                  * elevator_add_req_fn.
 685                  */
 686                 q->elevator->type->ops.sq.elevator_add_req_fn(q, rq);
 687                 break;
 688
 689         case ELEVATOR_INSERT_FLUSH:
 690                 rq->rq_flags |= RQF_SOFTBARRIER;
 691                 blk_insert_flush(rq);
 692                 break;
 693         default:
 694                 printk(KERN_ERR "%s: bad insertion point %d\n",
 695                        __func__, where);
 696                 BUG();
 697         }
 698 }
 699 EXPORT_SYMBOL(__elv_add_request);
 700
 701 void elv_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq, int where)
 702 {
 703         unsigned long flags;
 704
 705         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
 706         __elv_add_request(q, rq, where);
 707         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
 708 }
 709 EXPORT_SYMBOL(elv_add_request);
 710
 711 struct request *elv_latter_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 712 {
 713         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 714
 715         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.next_request)
 716                 return e->type->ops.mq.next_request(q, rq);
 717         else if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_latter_req_fn)
 718                 return e->type->ops.sq.elevator_latter_req_fn(q, rq);
 719
 720         return NULL;
 721 }
 722
 723 struct request *elv_former_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 724 {
 725         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 726
 727         if (e->uses_mq && e->type->ops.mq.former_request)
 728                 return e->type->ops.mq.former_request(q, rq);
 729         if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_former_req_fn)
 730                 return e->type->ops.sq.elevator_former_req_fn(q, rq);
 731         return NULL;
 732 }
 733
 734 int elv_set_request(struct request_queue *q, struct request *rq,
 735                     struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 736 {
 737         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 738
 739         if (WARN_ON_ONCE(e->uses_mq))
 740                 return 0;
 741
 742         if (e->type->ops.sq.elevator_set_req_fn)
 743                 return e->type->ops.sq.elevator_set_req_fn(q, rq, bio, gfp_mask);
 744         return 0;
 745 }
 746
 747 void elv_put_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 748 {
 749         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 750
 751         if (WARN_ON_ONCE(e->uses_mq))
 752                 return;
 753
 754         if (e->type->ops.sq.elevator_put_req_fn)
 755                 e->type->ops.sq.elevator_put_req_fn(rq);
 756 }
 757
 758 int elv_may_queue(struct request_queue *q, unsigned int op)
 759 {
 760         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 761
 762         if (WARN_ON_ONCE(e->uses_mq))
 763                 return 0;
 764
 765         if (e->type->ops.sq.elevator_may_queue_fn)
 766                 return e->type->ops.sq.elevator_may_queue_fn(q, op);
 767
 768         return ELV_MQUEUE_MAY;
 769 }
 770
 771 void elv_completed_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 772 {
 773         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 774
 775         if (WARN_ON_ONCE(e->uses_mq))
 776                 return;
 777
 778         /*
 779          * request is released from the driver, io must be done
 780          */
 781         if (blk_account_rq(rq)) {
 782                 q->in_flight[rq_is_sync(rq)]--;
 783                 if ((rq->rq_flags & RQF_SORTED) &&
 784                     e->type->ops.sq.elevator_completed_req_fn)
 785                         e->type->ops.sq.elevator_completed_req_fn(q, rq);
 786         }
 787 }
 788
 789 #define to_elv(atr) container_of((atr), struct elv_fs_entry, attr)
 790
 791 static ssize_t
 792 elv_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *page)
 793 {
 794         struct elv_fs_entry *entry = to_elv(attr);
 795         struct elevator_queue *e;
 796         ssize_t error;
 797
 798         if (!entry->show)
 799                 return -EIO;
 800
 801         e = container_of(kobj, struct elevator_queue, kobj);
 802         mutex_lock(&e->sysfs_lock);
 803         error = e->type ? entry->show(e, page) : -ENOENT;
 804         mutex_unlock(&e->sysfs_lock);
 805         return error;
 806 }
 807
 808 static ssize_t
 809 elv_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
 810                const char *page, size_t length)
 811 {
 812         struct elv_fs_entry *entry = to_elv(attr);
 813         struct elevator_queue *e;
 814         ssize_t error;
 815
 816         if (!entry->store)
 817                 return -EIO;
 818
 819         e = container_of(kobj, struct elevator_queue, kobj);
 820         mutex_lock(&e->sysfs_lock);
 821         error = e->type ? entry->store(e, page, length) : -ENOENT;
 822         mutex_unlock(&e->sysfs_lock);
 823         return error;
 824 }
 825
 826 static const struct sysfs_ops elv_sysfs_ops = {
 827         .show   = elv_attr_show,
 828         .store  = elv_attr_store,
 829 };
 830
 831 static struct kobj_type elv_ktype = {
 832         .sysfs_ops      = &elv_sysfs_ops,
 833         .release        = elevator_release,
 834 };
 835
 836 int elv_register_queue(struct request_queue *q)
 837 {
 838         struct elevator_queue *e = q->elevator;
 839         int error;
 840
 841         lockdep_assert_held(&q->sysfs_lock);
 842
 843         error = kobject_add(&e->kobj, &q->kobj, "%s", "iosched");
 844         if (!error) {
 845                 struct elv_fs_entry *attr = e->type->elevator_attrs;
 846                 if (attr) {
 847                         while (attr->attr.name) {
 848                                 if (sysfs_create_file(&e->kobj, &attr->attr))
 849                                         break;
 850                                 attr++;
 851                         }
 852                 }
 853                 kobject_uevent(&e->kobj, KOBJ_ADD);
 854                 e->registered = 1;
 855                 if (!e->uses_mq && e->type->ops.sq.elevator_registered_fn)
 856                         e->type->ops.sq.elevator_registered_fn(q);
 857         }
 858         return error;
 859 }
 860
 861 void elv_unregister_queue(struct request_queue *q)
 862 {
 863         lockdep_assert_held(&q->sysfs_lock);
 864
 865         if (q) {
 866                 struct elevator_queue *e = q->elevator;
 867
 868                 kobject_uevent(&e->kobj, KOBJ_REMOVE);
 869                 kobject_del(&e->kobj);
 870                 e->registered = 0;
 871                 /* Re-enable throttling in case elevator disabled it */
 872                 wbt_enable_default(q);
 873         }
 874 }
 875
 876 int elv_register(struct elevator_type *e)
 877 {
 878         char *def = "";
 879
 880         /* create icq_cache if requested */
 881         if (e->icq_size) {
 882                 if (WARN_ON(e->icq_size < sizeof(struct io_cq)) ||
 883                     WARN_ON(e->icq_align < __alignof__(struct io_cq)))
 884                         return -EINVAL;
 885
 886                 snprintf(e->icq_cache_name, sizeof(e->icq_cache_name),
 887                          "%s_io_cq", e->elevator_name);
 888                 e->icq_cache = kmem_cache_create(e->icq_cache_name, e->icq_size,
 889                                                  e->icq_align, 0, NULL);
 890                 if (!e->icq_cache)
 891                         return -ENOMEM;
 892         }
 893
 894         /* register, don't allow duplicate names */
 895         spin_lock(&elv_list_lock);
 896         if (elevator_find(e->elevator_name, e->uses_mq)) {
 897                 spin_unlock(&elv_list_lock);
 898                 kmem_cache_destroy(e->icq_cache);
 899                 return -EBUSY;
 900         }
 901         list_add_tail(&e->list, &elv_list);
 902         spin_unlock(&elv_list_lock);
 903
 904         /* print pretty message */
 905         if (elevator_match(e, chosen_elevator) ||
 906                         (!*chosen_elevator &&
 907                          elevator_match(e, CONFIG_DEFAULT_IOSCHED)))
 908                                 def = " (default)";
 909
 910         printk(KERN_INFO "io scheduler %s registered%s\n", e->elevator_name,
 911                                                                 def);
 912         return 0;
 913 }
 914 EXPORT_SYMBOL_GPL(elv_register);
 915
 916 void elv_unregister(struct elevator_type *e)
 917 {
 918         /* unregister */
 919         spin_lock(&elv_list_lock);
 920         list_del_init(&e->list);
 921         spin_unlock(&elv_list_lock);
 922
 923         /*
 924          * Destroy icq_cache if it exists.  icq's are RCU managed.  Make
 925          * sure all RCU operations are complete before proceeding.
 926          */
 927         if (e->icq_cache) {
 928                 rcu_barrier();
 929                 kmem_cache_destroy(e->icq_cache);
 930                 e->icq_cache = NULL;
 931         }
 932 }
 933 EXPORT_SYMBOL_GPL(elv_unregister);
 934
 935 int elevator_switch_mq(struct request_queue *q,
 936                               struct elevator_type *new_e)
 937 {
 938         int ret;
 939
 940         lockdep_assert_held(&q->sysfs_lock);
 941
 942         if (q->elevator) {
 943                 if (q->elevator->registered)
 944                         elv_unregister_queue(q);
 945                 ioc_clear_queue(q);
 946                 elevator_exit(q, q->elevator);
 947         }
 948
 949         ret = blk_mq_init_sched(q, new_e);
 950         if (ret)
 951                 goto out;
 952
 953         if (new_e) {
 954                 ret = elv_register_queue(q);
 955                 if (ret) {
 956                         elevator_exit(q, q->elevator);
 957                         goto out;
 958                 }
 959         }
 960
 961         if (new_e)
 962                 blk_add_trace_msg(q, "elv switch: %s", new_e->elevator_name);
 963         else
 964                 blk_add_trace_msg(q, "elv switch: none");
 965
 966 out:
 967         return ret;
 968 }
 969
 970 /*
 971  * For blk-mq devices, we default to using mq-deadline, if available, for single
 972  * queue devices.  If deadline isn't available OR we have multiple queues,
 973  * default to "none".
 974  */
 975 int elevator_init_mq(struct request_queue *q)
 976 {
 977         struct elevator_type *e;
 978         int err = 0;
 979
 980         if (q->nr_hw_queues != 1)
 981                 return 0;
 982
 983         /*
 984          * q->sysfs_lock must be held to provide mutual exclusion between
 985          * elevator_switch() and here.
 986          */
 987         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
 988         if (unlikely(q->elevator))
 989                 goto out_unlock;
 990
 991         e = elevator_get(q, "mq-deadline", false);
 992         if (!e)
 993                 goto out_unlock;
 994
 995         err = blk_mq_init_sched(q, e);
 996         if (err)
 997                 elevator_put(e);
 998 out_unlock:
 999         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1000         return err;
1001 }
1002
1003
1004 /*
1005  * switch to new_e io scheduler. be careful not to introduce deadlocks -
1006  * we don't free the old io scheduler, before we have allocated what we
1007  * need for the new one. this way we have a chance of going back to the old
1008  * one, if the new one fails init for some reason.
1009  */
1010 static int elevator_switch(struct request_queue *q, struct elevator_type *new_e)
1011 {
1012         struct elevator_queue *old = q->elevator;
1013         bool old_registered = false;
1014         int err;
1015
1016         lockdep_assert_held(&q->sysfs_lock);
1017
1018         if (q->mq_ops) {
1019                 blk_mq_freeze_queue(q);
1020                 blk_mq_quiesce_queue(q);
1021
1022                 err = elevator_switch_mq(q, new_e);
1023
1024                 blk_mq_unquiesce_queue(q);
1025                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1026
1027                 return err;
1028         }
1029
1030         /*
1031          * Turn on BYPASS and drain all requests w/ elevator private data.
1032          * Block layer doesn't call into a quiesced elevator - all requests
1033          * are directly put on the dispatch list without elevator data
1034          * using INSERT_BACK.  All requests have SOFTBARRIER set and no
1035          * merge happens either.
1036          */
1037         if (old) {
1038                 old_registered = old->registered;
1039
1040                 blk_queue_bypass_start(q);
1041
1042                 /* unregister and clear all auxiliary data of the old elevator */
1043                 if (old_registered)
1044                         elv_unregister_queue(q);
1045
1046                 ioc_clear_queue(q);
1047         }
1048
1049         /* allocate, init and register new elevator */
1050         err = new_e->ops.sq.elevator_init_fn(q, new_e);
1051         if (err)
1052                 goto fail_init;
1053
1054         err = elv_register_queue(q);
1055         if (err)
1056                 goto fail_register;
1057
1058         /* done, kill the old one and finish */
1059         if (old) {
1060                 elevator_exit(q, old);
1061                 blk_queue_bypass_end(q);
1062         }
1063
1064         blk_add_trace_msg(q, "elv switch: %s", new_e->elevator_name);
1065
1066         return 0;
1067
1068 fail_register:
1069         elevator_exit(q, q->elevator);
1070 fail_init:
1071         /* switch failed, restore and re-register old elevator */
1072         if (old) {
1073                 q->elevator = old;
1074                 elv_register_queue(q);
1075                 blk_queue_bypass_end(q);
1076         }
1077
1078         return err;
1079 }
1080
1081 /*
1082  * Switch this queue to the given IO scheduler.
1083  */
1084 static int __elevator_change(struct request_queue *q, const char *name)
1085 {
1086         char elevator_name[ELV_NAME_MAX];
1087         struct elevator_type *e;
1088
1089         /* Make sure queue is not in the middle of being removed */
1090         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_REGISTERED, &q->queue_flags))
1091                 return -ENOENT;
1092
1093         /*
1094          * Special case for mq, turn off scheduling
1095          */
1096         if (q->mq_ops && !strncmp(name, "none", 4))
1097                 return elevator_switch(q, NULL);
1098
1099         strlcpy(elevator_name, name, sizeof(elevator_name));
1100         e = elevator_get(q, strstrip(elevator_name), true);
1101         if (!e)
1102                 return -EINVAL;
1103
1104         if (q->elevator && elevator_match(q->elevator->type, elevator_name)) {
1105                 elevator_put(e);
1106                 return 0;
1107         }
1108
1109         return elevator_switch(q, e);
1110 }
1111
1112 static inline bool elv_support_iosched(struct request_queue *q)
1113 {
1114         if (q->mq_ops && q->tag_set && (q->tag_set->flags &
1115                                 BLK_MQ_F_NO_SCHED))
1116                 return false;
1117         return true;
1118 }
1119
1120 ssize_t elv_iosched_store(struct request_queue *q, const char *name,
1121                           size_t count)
1122 {
1123         int ret;
1124
1125         if (!(q->mq_ops || q->request_fn) || !elv_support_iosched(q))
1126                 return count;
1127
1128         ret = __elevator_change(q, name);
1129         if (!ret)
1130                 return count;
1131
1132         return ret;
1133 }
1134
1135 ssize_t elv_iosched_show(struct request_queue *q, char *name)
1136 {
1137         struct elevator_queue *e = q->elevator;
1138         struct elevator_type *elv = NULL;
1139         struct elevator_type *__e;
1140         bool uses_mq = q->mq_ops != NULL;
1141         int len = 0;
1142
1143         if (!queue_is_rq_based(q))
1144                 return sprintf(name, "none\n");
1145
1146         if (!q->elevator)
1147                 len += sprintf(name+len, "[none] ");
1148         else
1149                 elv = e->type;
1150
1151         spin_lock(&elv_list_lock);
1152         list_for_each_entry(__e, &elv_list, list) {
1153                 if (elv && elevator_match(elv, __e->elevator_name) &&
1154                     (__e->uses_mq == uses_mq)) {
1155                         len += sprintf(name+len, "[%s] ", elv->elevator_name);
1156                         continue;
1157                 }
1158                 if (__e->uses_mq && q->mq_ops && elv_support_iosched(q))
1159                         len += sprintf(name+len, "%s ", __e->elevator_name);
1160                 else if (!__e->uses_mq && !q->mq_ops)
1161                         len += sprintf(name+len, "%s ", __e->elevator_name);
1162         }
1163         spin_unlock(&elv_list_lock);
1164
1165         if (q->mq_ops && q->elevator)
1166                 len += sprintf(name+len, "none");
1167
1168         len += sprintf(len+name, "\n");
1169         return len;
1170 }
1171
1172 struct request *elv_rb_former_request(struct request_queue *q,
1173                                       struct request *rq)
1174 {
1175         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&rq->rb_node);
1176
1177         if (rbprev)
1178                 return rb_entry_rq(rbprev);
1179
1180         return NULL;
1181 }
1182 EXPORT_SYMBOL(elv_rb_former_request);
1183
1184 struct request *elv_rb_latter_request(struct request_queue *q,
1185                                       struct request *rq)
1186 {
1187         struct rb_node *rbnext = rb_next(&rq->rb_node);
1188
1189         if (rbnext)
1190                 return rb_entry_rq(rbnext);
1191
1192         return NULL;
1193 }
1194 EXPORT_SYMBOL(elv_rb_latter_request);