Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf
[platform/kernel/linux-starfive.git] / io_uring / io-wq.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Basic worker thread pool for io_uring
4  *
5  * Copyright (C) 2019 Jens Axboe
6  *
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/init.h>
10 #include <linux/errno.h>
11 #include <linux/sched/signal.h>
12 #include <linux/percpu.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/rculist_nulls.h>
15 #include <linux/cpu.h>
16 #include <linux/task_work.h>
17 #include <linux/audit.h>
18 #include <linux/mmu_context.h>
19 #include <uapi/linux/io_uring.h>
20
21 #include "io-wq.h"
22 #include "slist.h"
23 #include "io_uring.h"
24
25 #define WORKER_IDLE_TIMEOUT     (5 * HZ)
26
27 enum {
28         IO_WORKER_F_UP          = 1,    /* up and active */
29         IO_WORKER_F_RUNNING     = 2,    /* account as running */
30         IO_WORKER_F_FREE        = 4,    /* worker on free list */
31         IO_WORKER_F_BOUND       = 8,    /* is doing bounded work */
32 };
33
34 enum {
35         IO_WQ_BIT_EXIT          = 0,    /* wq exiting */
36 };
37
38 enum {
39         IO_ACCT_STALLED_BIT     = 0,    /* stalled on hash */
40 };
41
42 /*
43  * One for each thread in a wq pool
44  */
45 struct io_worker {
46         refcount_t ref;
47         unsigned flags;
48         struct hlist_nulls_node nulls_node;
49         struct list_head all_list;
50         struct task_struct *task;
51         struct io_wq *wq;
52
53         struct io_wq_work *cur_work;
54         struct io_wq_work *next_work;
55         raw_spinlock_t lock;
56
57         struct completion ref_done;
58
59         unsigned long create_state;
60         struct callback_head create_work;
61         int create_index;
62
63         union {
64                 struct rcu_head rcu;
65                 struct work_struct work;
66         };
67 };
68
69 #if BITS_PER_LONG == 64
70 #define IO_WQ_HASH_ORDER        6
71 #else
72 #define IO_WQ_HASH_ORDER        5
73 #endif
74
75 #define IO_WQ_NR_HASH_BUCKETS   (1u << IO_WQ_HASH_ORDER)
76
77 struct io_wq_acct {
78         unsigned nr_workers;
79         unsigned max_workers;
80         int index;
81         atomic_t nr_running;
82         raw_spinlock_t lock;
83         struct io_wq_work_list work_list;
84         unsigned long flags;
85 };
86
87 enum {
88         IO_WQ_ACCT_BOUND,
89         IO_WQ_ACCT_UNBOUND,
90         IO_WQ_ACCT_NR,
91 };
92
93 /*
94  * Per io_wq state
95   */
96 struct io_wq {
97         unsigned long state;
98
99         free_work_fn *free_work;
100         io_wq_work_fn *do_work;
101
102         struct io_wq_hash *hash;
103
104         atomic_t worker_refs;
105         struct completion worker_done;
106
107         struct hlist_node cpuhp_node;
108
109         struct task_struct *task;
110
111         struct io_wq_acct acct[IO_WQ_ACCT_NR];
112
113         /* lock protects access to elements below */
114         raw_spinlock_t lock;
115
116         struct hlist_nulls_head free_list;
117         struct list_head all_list;
118
119         struct wait_queue_entry wait;
120
121         struct io_wq_work *hash_tail[IO_WQ_NR_HASH_BUCKETS];
122
123         cpumask_var_t cpu_mask;
124 };
125
126 static enum cpuhp_state io_wq_online;
127
128 struct io_cb_cancel_data {
129         work_cancel_fn *fn;
130         void *data;
131         int nr_running;
132         int nr_pending;
133         bool cancel_all;
134 };
135
136 static bool create_io_worker(struct io_wq *wq, int index);
137 static void io_wq_dec_running(struct io_worker *worker);
138 static bool io_acct_cancel_pending_work(struct io_wq *wq,
139                                         struct io_wq_acct *acct,
140                                         struct io_cb_cancel_data *match);
141 static void create_worker_cb(struct callback_head *cb);
142 static void io_wq_cancel_tw_create(struct io_wq *wq);
143
144 static bool io_worker_get(struct io_worker *worker)
145 {
146         return refcount_inc_not_zero(&worker->ref);
147 }
148
149 static void io_worker_release(struct io_worker *worker)
150 {
151         if (refcount_dec_and_test(&worker->ref))
152                 complete(&worker->ref_done);
153 }
154
155 static inline struct io_wq_acct *io_get_acct(struct io_wq *wq, bool bound)
156 {
157         return &wq->acct[bound ? IO_WQ_ACCT_BOUND : IO_WQ_ACCT_UNBOUND];
158 }
159
160 static inline struct io_wq_acct *io_work_get_acct(struct io_wq *wq,
161                                                   struct io_wq_work *work)
162 {
163         return io_get_acct(wq, !(work->flags & IO_WQ_WORK_UNBOUND));
164 }
165
166 static inline struct io_wq_acct *io_wq_get_acct(struct io_worker *worker)
167 {
168         return io_get_acct(worker->wq, worker->flags & IO_WORKER_F_BOUND);
169 }
170
171 static void io_worker_ref_put(struct io_wq *wq)
172 {
173         if (atomic_dec_and_test(&wq->worker_refs))
174                 complete(&wq->worker_done);
175 }
176
177 bool io_wq_worker_stopped(void)
178 {
179         struct io_worker *worker = current->worker_private;
180
181         if (WARN_ON_ONCE(!io_wq_current_is_worker()))
182                 return true;
183
184         return test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &worker->wq->state);
185 }
186
187 static void io_worker_cancel_cb(struct io_worker *worker)
188 {
189         struct io_wq_acct *acct = io_wq_get_acct(worker);
190         struct io_wq *wq = worker->wq;
191
192         atomic_dec(&acct->nr_running);
193         raw_spin_lock(&wq->lock);
194         acct->nr_workers--;
195         raw_spin_unlock(&wq->lock);
196         io_worker_ref_put(wq);
197         clear_bit_unlock(0, &worker->create_state);
198         io_worker_release(worker);
199 }
200
201 static bool io_task_worker_match(struct callback_head *cb, void *data)
202 {
203         struct io_worker *worker;
204
205         if (cb->func != create_worker_cb)
206                 return false;
207         worker = container_of(cb, struct io_worker, create_work);
208         return worker == data;
209 }
210
211 static void io_worker_exit(struct io_worker *worker)
212 {
213         struct io_wq *wq = worker->wq;
214
215         while (1) {
216                 struct callback_head *cb = task_work_cancel_match(wq->task,
217                                                 io_task_worker_match, worker);
218
219                 if (!cb)
220                         break;
221                 io_worker_cancel_cb(worker);
222         }
223
224         io_worker_release(worker);
225         wait_for_completion(&worker->ref_done);
226
227         raw_spin_lock(&wq->lock);
228         if (worker->flags & IO_WORKER_F_FREE)
229                 hlist_nulls_del_rcu(&worker->nulls_node);
230         list_del_rcu(&worker->all_list);
231         raw_spin_unlock(&wq->lock);
232         io_wq_dec_running(worker);
233         /*
234          * this worker is a goner, clear ->worker_private to avoid any
235          * inc/dec running calls that could happen as part of exit from
236          * touching 'worker'.
237          */
238         current->worker_private = NULL;
239
240         kfree_rcu(worker, rcu);
241         io_worker_ref_put(wq);
242         do_exit(0);
243 }
244
245 static inline bool __io_acct_run_queue(struct io_wq_acct *acct)
246 {
247         return !test_bit(IO_ACCT_STALLED_BIT, &acct->flags) &&
248                 !wq_list_empty(&acct->work_list);
249 }
250
251 /*
252  * If there's work to do, returns true with acct->lock acquired. If not,
253  * returns false with no lock held.
254  */
255 static inline bool io_acct_run_queue(struct io_wq_acct *acct)
256         __acquires(&acct->lock)
257 {
258         raw_spin_lock(&acct->lock);
259         if (__io_acct_run_queue(acct))
260                 return true;
261
262         raw_spin_unlock(&acct->lock);
263         return false;
264 }
265
266 /*
267  * Check head of free list for an available worker. If one isn't available,
268  * caller must create one.
269  */
270 static bool io_wq_activate_free_worker(struct io_wq *wq,
271                                         struct io_wq_acct *acct)
272         __must_hold(RCU)
273 {
274         struct hlist_nulls_node *n;
275         struct io_worker *worker;
276
277         /*
278          * Iterate free_list and see if we can find an idle worker to
279          * activate. If a given worker is on the free_list but in the process
280          * of exiting, keep trying.
281          */
282         hlist_nulls_for_each_entry_rcu(worker, n, &wq->free_list, nulls_node) {
283                 if (!io_worker_get(worker))
284                         continue;
285                 if (io_wq_get_acct(worker) != acct) {
286                         io_worker_release(worker);
287                         continue;
288                 }
289                 /*
290                  * If the worker is already running, it's either already
291                  * starting work or finishing work. In either case, if it does
292                  * to go sleep, we'll kick off a new task for this work anyway.
293                  */
294                 wake_up_process(worker->task);
295                 io_worker_release(worker);
296                 return true;
297         }
298
299         return false;
300 }
301
302 /*
303  * We need a worker. If we find a free one, we're good. If not, and we're
304  * below the max number of workers, create one.
305  */
306 static bool io_wq_create_worker(struct io_wq *wq, struct io_wq_acct *acct)
307 {
308         /*
309          * Most likely an attempt to queue unbounded work on an io_wq that
310          * wasn't setup with any unbounded workers.
311          */
312         if (unlikely(!acct->max_workers))
313                 pr_warn_once("io-wq is not configured for unbound workers");
314
315         raw_spin_lock(&wq->lock);
316         if (acct->nr_workers >= acct->max_workers) {
317                 raw_spin_unlock(&wq->lock);
318                 return true;
319         }
320         acct->nr_workers++;
321         raw_spin_unlock(&wq->lock);
322         atomic_inc(&acct->nr_running);
323         atomic_inc(&wq->worker_refs);
324         return create_io_worker(wq, acct->index);
325 }
326
327 static void io_wq_inc_running(struct io_worker *worker)
328 {
329         struct io_wq_acct *acct = io_wq_get_acct(worker);
330
331         atomic_inc(&acct->nr_running);
332 }
333
334 static void create_worker_cb(struct callback_head *cb)
335 {
336         struct io_worker *worker;
337         struct io_wq *wq;
338
339         struct io_wq_acct *acct;
340         bool do_create = false;
341
342         worker = container_of(cb, struct io_worker, create_work);
343         wq = worker->wq;
344         acct = &wq->acct[worker->create_index];
345         raw_spin_lock(&wq->lock);
346
347         if (acct->nr_workers < acct->max_workers) {
348                 acct->nr_workers++;
349                 do_create = true;
350         }
351         raw_spin_unlock(&wq->lock);
352         if (do_create) {
353                 create_io_worker(wq, worker->create_index);
354         } else {
355                 atomic_dec(&acct->nr_running);
356                 io_worker_ref_put(wq);
357         }
358         clear_bit_unlock(0, &worker->create_state);
359         io_worker_release(worker);
360 }
361
362 static bool io_queue_worker_create(struct io_worker *worker,
363                                    struct io_wq_acct *acct,
364                                    task_work_func_t func)
365 {
366         struct io_wq *wq = worker->wq;
367
368         /* raced with exit, just ignore create call */
369         if (test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state))
370                 goto fail;
371         if (!io_worker_get(worker))
372                 goto fail;
373         /*
374          * create_state manages ownership of create_work/index. We should
375          * only need one entry per worker, as the worker going to sleep
376          * will trigger the condition, and waking will clear it once it
377          * runs the task_work.
378          */
379         if (test_bit(0, &worker->create_state) ||
380             test_and_set_bit_lock(0, &worker->create_state))
381                 goto fail_release;
382
383         atomic_inc(&wq->worker_refs);
384         init_task_work(&worker->create_work, func);
385         worker->create_index = acct->index;
386         if (!task_work_add(wq->task, &worker->create_work, TWA_SIGNAL)) {
387                 /*
388                  * EXIT may have been set after checking it above, check after
389                  * adding the task_work and remove any creation item if it is
390                  * now set. wq exit does that too, but we can have added this
391                  * work item after we canceled in io_wq_exit_workers().
392                  */
393                 if (test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state))
394                         io_wq_cancel_tw_create(wq);
395                 io_worker_ref_put(wq);
396                 return true;
397         }
398         io_worker_ref_put(wq);
399         clear_bit_unlock(0, &worker->create_state);
400 fail_release:
401         io_worker_release(worker);
402 fail:
403         atomic_dec(&acct->nr_running);
404         io_worker_ref_put(wq);
405         return false;
406 }
407
408 static void io_wq_dec_running(struct io_worker *worker)
409 {
410         struct io_wq_acct *acct = io_wq_get_acct(worker);
411         struct io_wq *wq = worker->wq;
412
413         if (!(worker->flags & IO_WORKER_F_UP))
414                 return;
415
416         if (!atomic_dec_and_test(&acct->nr_running))
417                 return;
418         if (!io_acct_run_queue(acct))
419                 return;
420
421         raw_spin_unlock(&acct->lock);
422         atomic_inc(&acct->nr_running);
423         atomic_inc(&wq->worker_refs);
424         io_queue_worker_create(worker, acct, create_worker_cb);
425 }
426
427 /*
428  * Worker will start processing some work. Move it to the busy list, if
429  * it's currently on the freelist
430  */
431 static void __io_worker_busy(struct io_wq *wq, struct io_worker *worker)
432 {
433         if (worker->flags & IO_WORKER_F_FREE) {
434                 worker->flags &= ~IO_WORKER_F_FREE;
435                 raw_spin_lock(&wq->lock);
436                 hlist_nulls_del_init_rcu(&worker->nulls_node);
437                 raw_spin_unlock(&wq->lock);
438         }
439 }
440
441 /*
442  * No work, worker going to sleep. Move to freelist.
443  */
444 static void __io_worker_idle(struct io_wq *wq, struct io_worker *worker)
445         __must_hold(wq->lock)
446 {
447         if (!(worker->flags & IO_WORKER_F_FREE)) {
448                 worker->flags |= IO_WORKER_F_FREE;
449                 hlist_nulls_add_head_rcu(&worker->nulls_node, &wq->free_list);
450         }
451 }
452
453 static inline unsigned int io_get_work_hash(struct io_wq_work *work)
454 {
455         return work->flags >> IO_WQ_HASH_SHIFT;
456 }
457
458 static bool io_wait_on_hash(struct io_wq *wq, unsigned int hash)
459 {
460         bool ret = false;
461
462         spin_lock_irq(&wq->hash->wait.lock);
463         if (list_empty(&wq->wait.entry)) {
464                 __add_wait_queue(&wq->hash->wait, &wq->wait);
465                 if (!test_bit(hash, &wq->hash->map)) {
466                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
467                         list_del_init(&wq->wait.entry);
468                         ret = true;
469                 }
470         }
471         spin_unlock_irq(&wq->hash->wait.lock);
472         return ret;
473 }
474
475 static struct io_wq_work *io_get_next_work(struct io_wq_acct *acct,
476                                            struct io_worker *worker)
477         __must_hold(acct->lock)
478 {
479         struct io_wq_work_node *node, *prev;
480         struct io_wq_work *work, *tail;
481         unsigned int stall_hash = -1U;
482         struct io_wq *wq = worker->wq;
483
484         wq_list_for_each(node, prev, &acct->work_list) {
485                 unsigned int hash;
486
487                 work = container_of(node, struct io_wq_work, list);
488
489                 /* not hashed, can run anytime */
490                 if (!io_wq_is_hashed(work)) {
491                         wq_list_del(&acct->work_list, node, prev);
492                         return work;
493                 }
494
495                 hash = io_get_work_hash(work);
496                 /* all items with this hash lie in [work, tail] */
497                 tail = wq->hash_tail[hash];
498
499                 /* hashed, can run if not already running */
500                 if (!test_and_set_bit(hash, &wq->hash->map)) {
501                         wq->hash_tail[hash] = NULL;
502                         wq_list_cut(&acct->work_list, &tail->list, prev);
503                         return work;
504                 }
505                 if (stall_hash == -1U)
506                         stall_hash = hash;
507                 /* fast forward to a next hash, for-each will fix up @prev */
508                 node = &tail->list;
509         }
510
511         if (stall_hash != -1U) {
512                 bool unstalled;
513
514                 /*
515                  * Set this before dropping the lock to avoid racing with new
516                  * work being added and clearing the stalled bit.
517                  */
518                 set_bit(IO_ACCT_STALLED_BIT, &acct->flags);
519                 raw_spin_unlock(&acct->lock);
520                 unstalled = io_wait_on_hash(wq, stall_hash);
521                 raw_spin_lock(&acct->lock);
522                 if (unstalled) {
523                         clear_bit(IO_ACCT_STALLED_BIT, &acct->flags);
524                         if (wq_has_sleeper(&wq->hash->wait))
525                                 wake_up(&wq->hash->wait);
526                 }
527         }
528
529         return NULL;
530 }
531
532 static void io_assign_current_work(struct io_worker *worker,
533                                    struct io_wq_work *work)
534 {
535         if (work) {
536                 io_run_task_work();
537                 cond_resched();
538         }
539
540         raw_spin_lock(&worker->lock);
541         worker->cur_work = work;
542         worker->next_work = NULL;
543         raw_spin_unlock(&worker->lock);
544 }
545
546 /*
547  * Called with acct->lock held, drops it before returning
548  */
549 static void io_worker_handle_work(struct io_wq_acct *acct,
550                                   struct io_worker *worker)
551         __releases(&acct->lock)
552 {
553         struct io_wq *wq = worker->wq;
554         bool do_kill = test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state);
555
556         do {
557                 struct io_wq_work *work;
558
559                 /*
560                  * If we got some work, mark us as busy. If we didn't, but
561                  * the list isn't empty, it means we stalled on hashed work.
562                  * Mark us stalled so we don't keep looking for work when we
563                  * can't make progress, any work completion or insertion will
564                  * clear the stalled flag.
565                  */
566                 work = io_get_next_work(acct, worker);
567                 raw_spin_unlock(&acct->lock);
568                 if (work) {
569                         __io_worker_busy(wq, worker);
570
571                         /*
572                          * Make sure cancelation can find this, even before
573                          * it becomes the active work. That avoids a window
574                          * where the work has been removed from our general
575                          * work list, but isn't yet discoverable as the
576                          * current work item for this worker.
577                          */
578                         raw_spin_lock(&worker->lock);
579                         worker->next_work = work;
580                         raw_spin_unlock(&worker->lock);
581                 } else {
582                         break;
583                 }
584                 io_assign_current_work(worker, work);
585                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
586
587                 /* handle a whole dependent link */
588                 do {
589                         struct io_wq_work *next_hashed, *linked;
590                         unsigned int hash = io_get_work_hash(work);
591
592                         next_hashed = wq_next_work(work);
593
594                         if (unlikely(do_kill) && (work->flags & IO_WQ_WORK_UNBOUND))
595                                 work->flags |= IO_WQ_WORK_CANCEL;
596                         wq->do_work(work);
597                         io_assign_current_work(worker, NULL);
598
599                         linked = wq->free_work(work);
600                         work = next_hashed;
601                         if (!work && linked && !io_wq_is_hashed(linked)) {
602                                 work = linked;
603                                 linked = NULL;
604                         }
605                         io_assign_current_work(worker, work);
606                         if (linked)
607                                 io_wq_enqueue(wq, linked);
608
609                         if (hash != -1U && !next_hashed) {
610                                 /* serialize hash clear with wake_up() */
611                                 spin_lock_irq(&wq->hash->wait.lock);
612                                 clear_bit(hash, &wq->hash->map);
613                                 clear_bit(IO_ACCT_STALLED_BIT, &acct->flags);
614                                 spin_unlock_irq(&wq->hash->wait.lock);
615                                 if (wq_has_sleeper(&wq->hash->wait))
616                                         wake_up(&wq->hash->wait);
617                         }
618                 } while (work);
619
620                 if (!__io_acct_run_queue(acct))
621                         break;
622                 raw_spin_lock(&acct->lock);
623         } while (1);
624 }
625
626 static int io_wq_worker(void *data)
627 {
628         struct io_worker *worker = data;
629         struct io_wq_acct *acct = io_wq_get_acct(worker);
630         struct io_wq *wq = worker->wq;
631         bool exit_mask = false, last_timeout = false;
632         char buf[TASK_COMM_LEN];
633
634         worker->flags |= (IO_WORKER_F_UP | IO_WORKER_F_RUNNING);
635
636         snprintf(buf, sizeof(buf), "iou-wrk-%d", wq->task->pid);
637         set_task_comm(current, buf);
638
639         while (!test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state)) {
640                 long ret;
641
642                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
643
644                 /*
645                  * If we have work to do, io_acct_run_queue() returns with
646                  * the acct->lock held. If not, it will drop it.
647                  */
648                 while (io_acct_run_queue(acct))
649                         io_worker_handle_work(acct, worker);
650
651                 raw_spin_lock(&wq->lock);
652                 /*
653                  * Last sleep timed out. Exit if we're not the last worker,
654                  * or if someone modified our affinity.
655                  */
656                 if (last_timeout && (exit_mask || acct->nr_workers > 1)) {
657                         acct->nr_workers--;
658                         raw_spin_unlock(&wq->lock);
659                         __set_current_state(TASK_RUNNING);
660                         break;
661                 }
662                 last_timeout = false;
663                 __io_worker_idle(wq, worker);
664                 raw_spin_unlock(&wq->lock);
665                 if (io_run_task_work())
666                         continue;
667                 ret = schedule_timeout(WORKER_IDLE_TIMEOUT);
668                 if (signal_pending(current)) {
669                         struct ksignal ksig;
670
671                         if (!get_signal(&ksig))
672                                 continue;
673                         break;
674                 }
675                 if (!ret) {
676                         last_timeout = true;
677                         exit_mask = !cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(),
678                                                         wq->cpu_mask);
679                 }
680         }
681
682         if (test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state) && io_acct_run_queue(acct))
683                 io_worker_handle_work(acct, worker);
684
685         io_worker_exit(worker);
686         return 0;
687 }
688
689 /*
690  * Called when a worker is scheduled in. Mark us as currently running.
691  */
692 void io_wq_worker_running(struct task_struct *tsk)
693 {
694         struct io_worker *worker = tsk->worker_private;
695
696         if (!worker)
697                 return;
698         if (!(worker->flags & IO_WORKER_F_UP))
699                 return;
700         if (worker->flags & IO_WORKER_F_RUNNING)
701                 return;
702         worker->flags |= IO_WORKER_F_RUNNING;
703         io_wq_inc_running(worker);
704 }
705
706 /*
707  * Called when worker is going to sleep. If there are no workers currently
708  * running and we have work pending, wake up a free one or create a new one.
709  */
710 void io_wq_worker_sleeping(struct task_struct *tsk)
711 {
712         struct io_worker *worker = tsk->worker_private;
713
714         if (!worker)
715                 return;
716         if (!(worker->flags & IO_WORKER_F_UP))
717                 return;
718         if (!(worker->flags & IO_WORKER_F_RUNNING))
719                 return;
720
721         worker->flags &= ~IO_WORKER_F_RUNNING;
722         io_wq_dec_running(worker);
723 }
724
725 static void io_init_new_worker(struct io_wq *wq, struct io_worker *worker,
726                                struct task_struct *tsk)
727 {
728         tsk->worker_private = worker;
729         worker->task = tsk;
730         set_cpus_allowed_ptr(tsk, wq->cpu_mask);
731
732         raw_spin_lock(&wq->lock);
733         hlist_nulls_add_head_rcu(&worker->nulls_node, &wq->free_list);
734         list_add_tail_rcu(&worker->all_list, &wq->all_list);
735         worker->flags |= IO_WORKER_F_FREE;
736         raw_spin_unlock(&wq->lock);
737         wake_up_new_task(tsk);
738 }
739
740 static bool io_wq_work_match_all(struct io_wq_work *work, void *data)
741 {
742         return true;
743 }
744
745 static inline bool io_should_retry_thread(long err)
746 {
747         /*
748          * Prevent perpetual task_work retry, if the task (or its group) is
749          * exiting.
750          */
751         if (fatal_signal_pending(current))
752                 return false;
753
754         switch (err) {
755         case -EAGAIN:
756         case -ERESTARTSYS:
757         case -ERESTARTNOINTR:
758         case -ERESTARTNOHAND:
759                 return true;
760         default:
761                 return false;
762         }
763 }
764
765 static void create_worker_cont(struct callback_head *cb)
766 {
767         struct io_worker *worker;
768         struct task_struct *tsk;
769         struct io_wq *wq;
770
771         worker = container_of(cb, struct io_worker, create_work);
772         clear_bit_unlock(0, &worker->create_state);
773         wq = worker->wq;
774         tsk = create_io_thread(io_wq_worker, worker, NUMA_NO_NODE);
775         if (!IS_ERR(tsk)) {
776                 io_init_new_worker(wq, worker, tsk);
777                 io_worker_release(worker);
778                 return;
779         } else if (!io_should_retry_thread(PTR_ERR(tsk))) {
780                 struct io_wq_acct *acct = io_wq_get_acct(worker);
781
782                 atomic_dec(&acct->nr_running);
783                 raw_spin_lock(&wq->lock);
784                 acct->nr_workers--;
785                 if (!acct->nr_workers) {
786                         struct io_cb_cancel_data match = {
787                                 .fn             = io_wq_work_match_all,
788                                 .cancel_all     = true,
789                         };
790
791                         raw_spin_unlock(&wq->lock);
792                         while (io_acct_cancel_pending_work(wq, acct, &match))
793                                 ;
794                 } else {
795                         raw_spin_unlock(&wq->lock);
796                 }
797                 io_worker_ref_put(wq);
798                 kfree(worker);
799                 return;
800         }
801
802         /* re-create attempts grab a new worker ref, drop the existing one */
803         io_worker_release(worker);
804         schedule_work(&worker->work);
805 }
806
807 static void io_workqueue_create(struct work_struct *work)
808 {
809         struct io_worker *worker = container_of(work, struct io_worker, work);
810         struct io_wq_acct *acct = io_wq_get_acct(worker);
811
812         if (!io_queue_worker_create(worker, acct, create_worker_cont))
813                 kfree(worker);
814 }
815
816 static bool create_io_worker(struct io_wq *wq, int index)
817 {
818         struct io_wq_acct *acct = &wq->acct[index];
819         struct io_worker *worker;
820         struct task_struct *tsk;
821
822         __set_current_state(TASK_RUNNING);
823
824         worker = kzalloc(sizeof(*worker), GFP_KERNEL);
825         if (!worker) {
826 fail:
827                 atomic_dec(&acct->nr_running);
828                 raw_spin_lock(&wq->lock);
829                 acct->nr_workers--;
830                 raw_spin_unlock(&wq->lock);
831                 io_worker_ref_put(wq);
832                 return false;
833         }
834
835         refcount_set(&worker->ref, 1);
836         worker->wq = wq;
837         raw_spin_lock_init(&worker->lock);
838         init_completion(&worker->ref_done);
839
840         if (index == IO_WQ_ACCT_BOUND)
841                 worker->flags |= IO_WORKER_F_BOUND;
842
843         tsk = create_io_thread(io_wq_worker, worker, NUMA_NO_NODE);
844         if (!IS_ERR(tsk)) {
845                 io_init_new_worker(wq, worker, tsk);
846         } else if (!io_should_retry_thread(PTR_ERR(tsk))) {
847                 kfree(worker);
848                 goto fail;
849         } else {
850                 INIT_WORK(&worker->work, io_workqueue_create);
851                 schedule_work(&worker->work);
852         }
853
854         return true;
855 }
856
857 /*
858  * Iterate the passed in list and call the specific function for each
859  * worker that isn't exiting
860  */
861 static bool io_wq_for_each_worker(struct io_wq *wq,
862                                   bool (*func)(struct io_worker *, void *),
863                                   void *data)
864 {
865         struct io_worker *worker;
866         bool ret = false;
867
868         list_for_each_entry_rcu(worker, &wq->all_list, all_list) {
869                 if (io_worker_get(worker)) {
870                         /* no task if node is/was offline */
871                         if (worker->task)
872                                 ret = func(worker, data);
873                         io_worker_release(worker);
874                         if (ret)
875                                 break;
876                 }
877         }
878
879         return ret;
880 }
881
882 static bool io_wq_worker_wake(struct io_worker *worker, void *data)
883 {
884         __set_notify_signal(worker->task);
885         wake_up_process(worker->task);
886         return false;
887 }
888
889 static void io_run_cancel(struct io_wq_work *work, struct io_wq *wq)
890 {
891         do {
892                 work->flags |= IO_WQ_WORK_CANCEL;
893                 wq->do_work(work);
894                 work = wq->free_work(work);
895         } while (work);
896 }
897
898 static void io_wq_insert_work(struct io_wq *wq, struct io_wq_work *work)
899 {
900         struct io_wq_acct *acct = io_work_get_acct(wq, work);
901         unsigned int hash;
902         struct io_wq_work *tail;
903
904         if (!io_wq_is_hashed(work)) {
905 append:
906                 wq_list_add_tail(&work->list, &acct->work_list);
907                 return;
908         }
909
910         hash = io_get_work_hash(work);
911         tail = wq->hash_tail[hash];
912         wq->hash_tail[hash] = work;
913         if (!tail)
914                 goto append;
915
916         wq_list_add_after(&work->list, &tail->list, &acct->work_list);
917 }
918
919 static bool io_wq_work_match_item(struct io_wq_work *work, void *data)
920 {
921         return work == data;
922 }
923
924 void io_wq_enqueue(struct io_wq *wq, struct io_wq_work *work)
925 {
926         struct io_wq_acct *acct = io_work_get_acct(wq, work);
927         struct io_cb_cancel_data match;
928         unsigned work_flags = work->flags;
929         bool do_create;
930
931         /*
932          * If io-wq is exiting for this task, or if the request has explicitly
933          * been marked as one that should not get executed, cancel it here.
934          */
935         if (test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state) ||
936             (work->flags & IO_WQ_WORK_CANCEL)) {
937                 io_run_cancel(work, wq);
938                 return;
939         }
940
941         raw_spin_lock(&acct->lock);
942         io_wq_insert_work(wq, work);
943         clear_bit(IO_ACCT_STALLED_BIT, &acct->flags);
944         raw_spin_unlock(&acct->lock);
945
946         rcu_read_lock();
947         do_create = !io_wq_activate_free_worker(wq, acct);
948         rcu_read_unlock();
949
950         if (do_create && ((work_flags & IO_WQ_WORK_CONCURRENT) ||
951             !atomic_read(&acct->nr_running))) {
952                 bool did_create;
953
954                 did_create = io_wq_create_worker(wq, acct);
955                 if (likely(did_create))
956                         return;
957
958                 raw_spin_lock(&wq->lock);
959                 if (acct->nr_workers) {
960                         raw_spin_unlock(&wq->lock);
961                         return;
962                 }
963                 raw_spin_unlock(&wq->lock);
964
965                 /* fatal condition, failed to create the first worker */
966                 match.fn                = io_wq_work_match_item,
967                 match.data              = work,
968                 match.cancel_all        = false,
969
970                 io_acct_cancel_pending_work(wq, acct, &match);
971         }
972 }
973
974 /*
975  * Work items that hash to the same value will not be done in parallel.
976  * Used to limit concurrent writes, generally hashed by inode.
977  */
978 void io_wq_hash_work(struct io_wq_work *work, void *val)
979 {
980         unsigned int bit;
981
982         bit = hash_ptr(val, IO_WQ_HASH_ORDER);
983         work->flags |= (IO_WQ_WORK_HASHED | (bit << IO_WQ_HASH_SHIFT));
984 }
985
986 static bool __io_wq_worker_cancel(struct io_worker *worker,
987                                   struct io_cb_cancel_data *match,
988                                   struct io_wq_work *work)
989 {
990         if (work && match->fn(work, match->data)) {
991                 work->flags |= IO_WQ_WORK_CANCEL;
992                 __set_notify_signal(worker->task);
993                 return true;
994         }
995
996         return false;
997 }
998
999 static bool io_wq_worker_cancel(struct io_worker *worker, void *data)
1000 {
1001         struct io_cb_cancel_data *match = data;
1002
1003         /*
1004          * Hold the lock to avoid ->cur_work going out of scope, caller
1005          * may dereference the passed in work.
1006          */
1007         raw_spin_lock(&worker->lock);
1008         if (__io_wq_worker_cancel(worker, match, worker->cur_work) ||
1009             __io_wq_worker_cancel(worker, match, worker->next_work))
1010                 match->nr_running++;
1011         raw_spin_unlock(&worker->lock);
1012
1013         return match->nr_running && !match->cancel_all;
1014 }
1015
1016 static inline void io_wq_remove_pending(struct io_wq *wq,
1017                                          struct io_wq_work *work,
1018                                          struct io_wq_work_node *prev)
1019 {
1020         struct io_wq_acct *acct = io_work_get_acct(wq, work);
1021         unsigned int hash = io_get_work_hash(work);
1022         struct io_wq_work *prev_work = NULL;
1023
1024         if (io_wq_is_hashed(work) && work == wq->hash_tail[hash]) {
1025                 if (prev)
1026                         prev_work = container_of(prev, struct io_wq_work, list);
1027                 if (prev_work && io_get_work_hash(prev_work) == hash)
1028                         wq->hash_tail[hash] = prev_work;
1029                 else
1030                         wq->hash_tail[hash] = NULL;
1031         }
1032         wq_list_del(&acct->work_list, &work->list, prev);
1033 }
1034
1035 static bool io_acct_cancel_pending_work(struct io_wq *wq,
1036                                         struct io_wq_acct *acct,
1037                                         struct io_cb_cancel_data *match)
1038 {
1039         struct io_wq_work_node *node, *prev;
1040         struct io_wq_work *work;
1041
1042         raw_spin_lock(&acct->lock);
1043         wq_list_for_each(node, prev, &acct->work_list) {
1044                 work = container_of(node, struct io_wq_work, list);
1045                 if (!match->fn(work, match->data))
1046                         continue;
1047                 io_wq_remove_pending(wq, work, prev);
1048                 raw_spin_unlock(&acct->lock);
1049                 io_run_cancel(work, wq);
1050                 match->nr_pending++;
1051                 /* not safe to continue after unlock */
1052                 return true;
1053         }
1054         raw_spin_unlock(&acct->lock);
1055
1056         return false;
1057 }
1058
1059 static void io_wq_cancel_pending_work(struct io_wq *wq,
1060                                       struct io_cb_cancel_data *match)
1061 {
1062         int i;
1063 retry:
1064         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++) {
1065                 struct io_wq_acct *acct = io_get_acct(wq, i == 0);
1066
1067                 if (io_acct_cancel_pending_work(wq, acct, match)) {
1068                         if (match->cancel_all)
1069                                 goto retry;
1070                         break;
1071                 }
1072         }
1073 }
1074
1075 static void io_wq_cancel_running_work(struct io_wq *wq,
1076                                        struct io_cb_cancel_data *match)
1077 {
1078         rcu_read_lock();
1079         io_wq_for_each_worker(wq, io_wq_worker_cancel, match);
1080         rcu_read_unlock();
1081 }
1082
1083 enum io_wq_cancel io_wq_cancel_cb(struct io_wq *wq, work_cancel_fn *cancel,
1084                                   void *data, bool cancel_all)
1085 {
1086         struct io_cb_cancel_data match = {
1087                 .fn             = cancel,
1088                 .data           = data,
1089                 .cancel_all     = cancel_all,
1090         };
1091
1092         /*
1093          * First check pending list, if we're lucky we can just remove it
1094          * from there. CANCEL_OK means that the work is returned as-new,
1095          * no completion will be posted for it.
1096          *
1097          * Then check if a free (going busy) or busy worker has the work
1098          * currently running. If we find it there, we'll return CANCEL_RUNNING
1099          * as an indication that we attempt to signal cancellation. The
1100          * completion will run normally in this case.
1101          *
1102          * Do both of these while holding the wq->lock, to ensure that
1103          * we'll find a work item regardless of state.
1104          */
1105         io_wq_cancel_pending_work(wq, &match);
1106         if (match.nr_pending && !match.cancel_all)
1107                 return IO_WQ_CANCEL_OK;
1108
1109         raw_spin_lock(&wq->lock);
1110         io_wq_cancel_running_work(wq, &match);
1111         raw_spin_unlock(&wq->lock);
1112         if (match.nr_running && !match.cancel_all)
1113                 return IO_WQ_CANCEL_RUNNING;
1114
1115         if (match.nr_running)
1116                 return IO_WQ_CANCEL_RUNNING;
1117         if (match.nr_pending)
1118                 return IO_WQ_CANCEL_OK;
1119         return IO_WQ_CANCEL_NOTFOUND;
1120 }
1121
1122 static int io_wq_hash_wake(struct wait_queue_entry *wait, unsigned mode,
1123                             int sync, void *key)
1124 {
1125         struct io_wq *wq = container_of(wait, struct io_wq, wait);
1126         int i;
1127
1128         list_del_init(&wait->entry);
1129
1130         rcu_read_lock();
1131         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++) {
1132                 struct io_wq_acct *acct = &wq->acct[i];
1133
1134                 if (test_and_clear_bit(IO_ACCT_STALLED_BIT, &acct->flags))
1135                         io_wq_activate_free_worker(wq, acct);
1136         }
1137         rcu_read_unlock();
1138         return 1;
1139 }
1140
1141 struct io_wq *io_wq_create(unsigned bounded, struct io_wq_data *data)
1142 {
1143         int ret, i;
1144         struct io_wq *wq;
1145
1146         if (WARN_ON_ONCE(!data->free_work || !data->do_work))
1147                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1148         if (WARN_ON_ONCE(!bounded))
1149                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1150
1151         wq = kzalloc(sizeof(struct io_wq), GFP_KERNEL);
1152         if (!wq)
1153                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1154         ret = cpuhp_state_add_instance_nocalls(io_wq_online, &wq->cpuhp_node);
1155         if (ret)
1156                 goto err_wq;
1157
1158         refcount_inc(&data->hash->refs);
1159         wq->hash = data->hash;
1160         wq->free_work = data->free_work;
1161         wq->do_work = data->do_work;
1162
1163         ret = -ENOMEM;
1164
1165         if (!alloc_cpumask_var(&wq->cpu_mask, GFP_KERNEL))
1166                 goto err;
1167         cpumask_copy(wq->cpu_mask, cpu_possible_mask);
1168         wq->acct[IO_WQ_ACCT_BOUND].max_workers = bounded;
1169         wq->acct[IO_WQ_ACCT_UNBOUND].max_workers =
1170                                 task_rlimit(current, RLIMIT_NPROC);
1171         INIT_LIST_HEAD(&wq->wait.entry);
1172         wq->wait.func = io_wq_hash_wake;
1173         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++) {
1174                 struct io_wq_acct *acct = &wq->acct[i];
1175
1176                 acct->index = i;
1177                 atomic_set(&acct->nr_running, 0);
1178                 INIT_WQ_LIST(&acct->work_list);
1179                 raw_spin_lock_init(&acct->lock);
1180         }
1181
1182         raw_spin_lock_init(&wq->lock);
1183         INIT_HLIST_NULLS_HEAD(&wq->free_list, 0);
1184         INIT_LIST_HEAD(&wq->all_list);
1185
1186         wq->task = get_task_struct(data->task);
1187         atomic_set(&wq->worker_refs, 1);
1188         init_completion(&wq->worker_done);
1189         return wq;
1190 err:
1191         io_wq_put_hash(data->hash);
1192         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(io_wq_online, &wq->cpuhp_node);
1193
1194         free_cpumask_var(wq->cpu_mask);
1195 err_wq:
1196         kfree(wq);
1197         return ERR_PTR(ret);
1198 }
1199
1200 static bool io_task_work_match(struct callback_head *cb, void *data)
1201 {
1202         struct io_worker *worker;
1203
1204         if (cb->func != create_worker_cb && cb->func != create_worker_cont)
1205                 return false;
1206         worker = container_of(cb, struct io_worker, create_work);
1207         return worker->wq == data;
1208 }
1209
1210 void io_wq_exit_start(struct io_wq *wq)
1211 {
1212         set_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state);
1213 }
1214
1215 static void io_wq_cancel_tw_create(struct io_wq *wq)
1216 {
1217         struct callback_head *cb;
1218
1219         while ((cb = task_work_cancel_match(wq->task, io_task_work_match, wq)) != NULL) {
1220                 struct io_worker *worker;
1221
1222                 worker = container_of(cb, struct io_worker, create_work);
1223                 io_worker_cancel_cb(worker);
1224                 /*
1225                  * Only the worker continuation helper has worker allocated and
1226                  * hence needs freeing.
1227                  */
1228                 if (cb->func == create_worker_cont)
1229                         kfree(worker);
1230         }
1231 }
1232
1233 static void io_wq_exit_workers(struct io_wq *wq)
1234 {
1235         if (!wq->task)
1236                 return;
1237
1238         io_wq_cancel_tw_create(wq);
1239
1240         rcu_read_lock();
1241         io_wq_for_each_worker(wq, io_wq_worker_wake, NULL);
1242         rcu_read_unlock();
1243         io_worker_ref_put(wq);
1244         wait_for_completion(&wq->worker_done);
1245
1246         spin_lock_irq(&wq->hash->wait.lock);
1247         list_del_init(&wq->wait.entry);
1248         spin_unlock_irq(&wq->hash->wait.lock);
1249
1250         put_task_struct(wq->task);
1251         wq->task = NULL;
1252 }
1253
1254 static void io_wq_destroy(struct io_wq *wq)
1255 {
1256         struct io_cb_cancel_data match = {
1257                 .fn             = io_wq_work_match_all,
1258                 .cancel_all     = true,
1259         };
1260
1261         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(io_wq_online, &wq->cpuhp_node);
1262         io_wq_cancel_pending_work(wq, &match);
1263         free_cpumask_var(wq->cpu_mask);
1264         io_wq_put_hash(wq->hash);
1265         kfree(wq);
1266 }
1267
1268 void io_wq_put_and_exit(struct io_wq *wq)
1269 {
1270         WARN_ON_ONCE(!test_bit(IO_WQ_BIT_EXIT, &wq->state));
1271
1272         io_wq_exit_workers(wq);
1273         io_wq_destroy(wq);
1274 }
1275
1276 struct online_data {
1277         unsigned int cpu;
1278         bool online;
1279 };
1280
1281 static bool io_wq_worker_affinity(struct io_worker *worker, void *data)
1282 {
1283         struct online_data *od = data;
1284
1285         if (od->online)
1286                 cpumask_set_cpu(od->cpu, worker->wq->cpu_mask);
1287         else
1288                 cpumask_clear_cpu(od->cpu, worker->wq->cpu_mask);
1289         return false;
1290 }
1291
1292 static int __io_wq_cpu_online(struct io_wq *wq, unsigned int cpu, bool online)
1293 {
1294         struct online_data od = {
1295                 .cpu = cpu,
1296                 .online = online
1297         };
1298
1299         rcu_read_lock();
1300         io_wq_for_each_worker(wq, io_wq_worker_affinity, &od);
1301         rcu_read_unlock();
1302         return 0;
1303 }
1304
1305 static int io_wq_cpu_online(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
1306 {
1307         struct io_wq *wq = hlist_entry_safe(node, struct io_wq, cpuhp_node);
1308
1309         return __io_wq_cpu_online(wq, cpu, true);
1310 }
1311
1312 static int io_wq_cpu_offline(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
1313 {
1314         struct io_wq *wq = hlist_entry_safe(node, struct io_wq, cpuhp_node);
1315
1316         return __io_wq_cpu_online(wq, cpu, false);
1317 }
1318
1319 int io_wq_cpu_affinity(struct io_uring_task *tctx, cpumask_var_t mask)
1320 {
1321         if (!tctx || !tctx->io_wq)
1322                 return -EINVAL;
1323
1324         rcu_read_lock();
1325         if (mask)
1326                 cpumask_copy(tctx->io_wq->cpu_mask, mask);
1327         else
1328                 cpumask_copy(tctx->io_wq->cpu_mask, cpu_possible_mask);
1329         rcu_read_unlock();
1330
1331         return 0;
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Set max number of unbounded workers, returns old value. If new_count is 0,
1336  * then just return the old value.
1337  */
1338 int io_wq_max_workers(struct io_wq *wq, int *new_count)
1339 {
1340         struct io_wq_acct *acct;
1341         int prev[IO_WQ_ACCT_NR];
1342         int i;
1343
1344         BUILD_BUG_ON((int) IO_WQ_ACCT_BOUND   != (int) IO_WQ_BOUND);
1345         BUILD_BUG_ON((int) IO_WQ_ACCT_UNBOUND != (int) IO_WQ_UNBOUND);
1346         BUILD_BUG_ON((int) IO_WQ_ACCT_NR      != 2);
1347
1348         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++) {
1349                 if (new_count[i] > task_rlimit(current, RLIMIT_NPROC))
1350                         new_count[i] = task_rlimit(current, RLIMIT_NPROC);
1351         }
1352
1353         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++)
1354                 prev[i] = 0;
1355
1356         rcu_read_lock();
1357
1358         raw_spin_lock(&wq->lock);
1359         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++) {
1360                 acct = &wq->acct[i];
1361                 prev[i] = max_t(int, acct->max_workers, prev[i]);
1362                 if (new_count[i])
1363                         acct->max_workers = new_count[i];
1364         }
1365         raw_spin_unlock(&wq->lock);
1366         rcu_read_unlock();
1367
1368         for (i = 0; i < IO_WQ_ACCT_NR; i++)
1369                 new_count[i] = prev[i];
1370
1371         return 0;
1372 }
1373
1374 static __init int io_wq_init(void)
1375 {
1376         int ret;
1377
1378         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_ONLINE_DYN, "io-wq/online",
1379                                         io_wq_cpu_online, io_wq_cpu_offline);
1380         if (ret < 0)
1381                 return ret;
1382         io_wq_online = ret;
1383         return 0;
1384 }
1385 subsys_initcall(io_wq_init);