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, gfp_t gfp,
 233                 bool reserved)
 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, gfp);
 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, gfp & ~__GFP_DIRECT_RECLAIM,
 248                         reserved, ctx, hctx);
 249
 250         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 251         if (!rq && (gfp & __GFP_DIRECT_RECLAIM)) {
 252                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 253                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 254
 255                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 256                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 257                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, gfp, reserved, ctx,
 258                                 hctx);
 259                 rq =  __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
 260                 ctx = alloc_data.ctx;
 261         }
 262         blk_mq_put_ctx(ctx);
 263         if (!rq) {
 264                 blk_queue_exit(q);
 265                 return ERR_PTR(-EWOULDBLOCK);
 266         }
 267         return rq;
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_request);
 270
 271 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 272                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 273 {
 274         const int tag = rq->tag;
 275         struct request_queue *q = rq->q;
 276
 277         if (rq->cmd_flags & REQ_MQ_INFLIGHT)
 278                 atomic_dec(&hctx->nr_active);
 279         rq->cmd_flags = 0;
 280
 281         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 282         blk_mq_put_tag(hctx, tag, &ctx->last_tag);
 283         blk_queue_exit(q);
 284 }
 285
 286 void blk_mq_free_hctx_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 287 {
 288         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 289
 290         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 291         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 292
 293 }
 294 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_hctx_request);
 295
 296 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 297 {
 298         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 299         struct request_queue *q = rq->q;
 300
 301         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, rq->mq_ctx->cpu);
 302         blk_mq_free_hctx_request(hctx, rq);
 303 }
 304 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_free_request);
 305
 306 inline void __blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 307 {
 308         blk_account_io_done(rq);
 309
 310         if (rq->end_io) {
 311                 rq->end_io(rq, error);
 312         } else {
 313                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 314                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 315                 blk_mq_free_request(rq);
 316         }
 317 }
 318 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_request);
 319
 320 void blk_mq_end_request(struct request *rq, int error)
 321 {
 322         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 323                 BUG();
 324         __blk_mq_end_request(rq, error);
 325 }
 326 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_request);
 327
 328 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 329 {
 330         struct request *rq = data;
 331
 332         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 333 }
 334
 335 static void blk_mq_ipi_complete_request(struct request *rq)
 336 {
 337         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 338         bool shared = false;
 339         int cpu;
 340
 341         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 342                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 343                 return;
 344         }
 345
 346         cpu = get_cpu();
 347         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 348                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 349
 350         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 351                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 352                 rq->csd.info = rq;
 353                 rq->csd.flags = 0;
 354                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 355         } else {
 356                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 357         }
 358         put_cpu();
 359 }
 360
 361 static void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 362 {
 363         struct request_queue *q = rq->q;
 364
 365         if (!q->softirq_done_fn)
 366                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 367         else
 368                 blk_mq_ipi_complete_request(rq);
 369 }
 370
 371 /**
 372  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 373  * @rq:         the request being processed
 374  *
 375  * Description:
 376  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 377  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 378  **/
 379 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 380 {
 381         struct request_queue *q = rq->q;
 382
 383         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(q)))
 384                 return;
 385         if (!blk_mark_rq_complete(rq)) {
 386                 rq->errors = error;
 387                 __blk_mq_complete_request(rq);
 388         }
 389 }
 390 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 391
 392 int blk_mq_request_started(struct request *rq)
 393 {
 394         return test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 395 }
 396 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_request_started);
 397
 398 void blk_mq_start_request(struct request *rq)
 399 {
 400         struct request_queue *q = rq->q;
 401
 402         trace_block_rq_issue(q, rq);
 403
 404         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 405         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 406                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 407
 408         blk_add_timer(rq);
 409
 410         /*
 411          * Ensure that ->deadline is visible before set the started
 412          * flag and clear the completed flag.
 413          */
 414         smp_mb__before_atomic();
 415
 416         /*
 417          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 418          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 419          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 420          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 421          */
 422         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 423                 set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 424         if (test_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags))
 425                 clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 426
 427         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 428                 /*
 429                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 430                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 431                  * fewer than the device can handle.
 432                  */
 433                 rq->nr_phys_segments++;
 434         }
 435 }
 436 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_request);
 437
 438 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 439 {
 440         struct request_queue *q = rq->q;
 441
 442         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 443
 444         if (test_and_clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 445                 if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 446                         rq->nr_phys_segments--;
 447         }
 448 }
 449
 450 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 451 {
 452         __blk_mq_requeue_request(rq);
 453
 454         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 455         blk_mq_add_to_requeue_list(rq, true);
 456 }
 457 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 458
 459 static void blk_mq_requeue_work(struct work_struct *work)
 460 {
 461         struct request_queue *q =
 462                 container_of(work, struct request_queue, requeue_work);
 463         LIST_HEAD(rq_list);
 464         struct request *rq, *next;
 465         unsigned long flags;
 466
 467         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 468         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 469         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 470
 471         list_for_each_entry_safe(rq, next, &rq_list, queuelist) {
 472                 if (!(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER))
 473                         continue;
 474
 475                 rq->cmd_flags &= ~REQ_SOFTBARRIER;
 476                 list_del_init(&rq->queuelist);
 477                 blk_mq_insert_request(rq, true, false, false);
 478         }
 479
 480         while (!list_empty(&rq_list)) {
 481                 rq = list_entry(rq_list.next, struct request, queuelist);
 482                 list_del_init(&rq->queuelist);
 483                 blk_mq_insert_request(rq, false, false, false);
 484         }
 485
 486         /*
 487          * Use the start variant of queue running here, so that running
 488          * the requeue work will kick stopped queues.
 489          */
 490         blk_mq_start_hw_queues(q);
 491 }
 492
 493 void blk_mq_add_to_requeue_list(struct request *rq, bool at_head)
 494 {
 495         struct request_queue *q = rq->q;
 496         unsigned long flags;
 497
 498         /*
 499          * We abuse this flag that is otherwise used by the I/O scheduler to
 500          * request head insertation from the workqueue.
 501          */
 502         BUG_ON(rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER);
 503
 504         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 505         if (at_head) {
 506                 rq->cmd_flags |= REQ_SOFTBARRIER;
 507                 list_add(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 508         } else {
 509                 list_add_tail(&rq->queuelist, &q->requeue_list);
 510         }
 511         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 512 }
 513 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_add_to_requeue_list);
 514
 515 void blk_mq_cancel_requeue_work(struct request_queue *q)
 516 {
 517         cancel_work_sync(&q->requeue_work);
 518 }
 519 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_cancel_requeue_work);
 520
 521 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q)
 522 {
 523         kblockd_schedule_work(&q->requeue_work);
 524 }
 525 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_kick_requeue_list);
 526
 527 void blk_mq_abort_requeue_list(struct request_queue *q)
 528 {
 529         unsigned long flags;
 530         LIST_HEAD(rq_list);
 531
 532         spin_lock_irqsave(&q->requeue_lock, flags);
 533         list_splice_init(&q->requeue_list, &rq_list);
 534         spin_unlock_irqrestore(&q->requeue_lock, flags);
 535
 536         while (!list_empty(&rq_list)) {
 537                 struct request *rq;
 538
 539                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 540                 list_del_init(&rq->queuelist);
 541                 rq->errors = -EIO;
 542                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 543         }
 544 }
 545 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_abort_requeue_list);
 546
 547 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 548 {
 549         return tags->rqs[tag];
 550 }
 551 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 552
 553 struct blk_mq_timeout_data {
 554         unsigned long next;
 555         unsigned int next_set;
 556 };
 557
 558 void blk_mq_rq_timed_out(struct request *req, bool reserved)
 559 {
 560         struct blk_mq_ops *ops = req->q->mq_ops;
 561         enum blk_eh_timer_return ret = BLK_EH_RESET_TIMER;
 562
 563         /*
 564          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 565          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 566          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 567          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 568          * the request is active. But if we race with completion, then
 569          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 570          * a timeout event with a request that isn't active.
 571          */
 572         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &req->atomic_flags))
 573                 return;
 574
 575         if (ops->timeout)
 576                 ret = ops->timeout(req, reserved);
 577
 578         switch (ret) {
 579         case BLK_EH_HANDLED:
 580                 __blk_mq_complete_request(req);
 581                 break;
 582         case BLK_EH_RESET_TIMER:
 583                 blk_add_timer(req);
 584                 blk_clear_rq_complete(req);
 585                 break;
 586         case BLK_EH_NOT_HANDLED:
 587                 break;
 588         default:
 589                 printk(KERN_ERR "block: bad eh return: %d\n", ret);
 590                 break;
 591         }
 592 }
 593
 594 static void blk_mq_check_expired(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 595                 struct request *rq, void *priv, bool reserved)
 596 {
 597         struct blk_mq_timeout_data *data = priv;
 598
 599         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags)) {
 600                 /*
 601                  * If a request wasn't started before the queue was
 602                  * marked dying, kill it here or it'll go unnoticed.
 603                  */
 604                 if (unlikely(blk_queue_dying(rq->q)))
 605                         blk_mq_complete_request(rq, -EIO);
 606                 return;
 607         }
 608         if (rq->cmd_flags & REQ_NO_TIMEOUT)
 609                 return;
 610
 611         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 612                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 613                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 614         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 615                 data->next = rq->deadline;
 616                 data->next_set = 1;
 617         }
 618 }
 619
 620 static void blk_mq_rq_timer(unsigned long priv)
 621 {
 622         struct request_queue *q = (struct request_queue *)priv;
 623         struct blk_mq_timeout_data data = {
 624                 .next           = 0,
 625                 .next_set       = 0,
 626         };
 627         int i;
 628
 629         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 630
 631         if (data.next_set) {
 632                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 633                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 634         } else {
 635                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 636
 637                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 638                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 639                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 640                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 641                 }
 642         }
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 647  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 648  * too much time checking for merges.
 649  */
 650 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 651                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 652 {
 653         struct request *rq;
 654         int checked = 8;
 655
 656         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 657                 int el_ret;
 658
 659                 if (!checked--)
 660                         break;
 661
 662                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 663                         continue;
 664
 665                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 666                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 667                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 668                                 ctx->rq_merged++;
 669                                 return true;
 670                         }
 671                         break;
 672                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 673                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 674                                 ctx->rq_merged++;
 675                                 return true;
 676                         }
 677                         break;
 678                 }
 679         }
 680
 681         return false;
 682 }
 683
 684 /*
 685  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 686  * to the for-dispatch
 687  */
 688 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 689 {
 690         struct blk_mq_ctx *ctx;
 691         int i;
 692
 693         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 694                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 695                 unsigned int off, bit;
 696
 697                 if (!bm->word)
 698                         continue;
 699
 700                 bit = 0;
 701                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 702                 do {
 703                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 704                         if (bit >= bm->depth)
 705                                 break;
 706
 707                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 708                         clear_bit(bit, &bm->word);
 709                         spin_lock(&ctx->lock);
 710                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 711                         spin_unlock(&ctx->lock);
 712
 713                         bit++;
 714                 } while (1);
 715         }
 716 }
 717
 718 /*
 719  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 720  * Note that this function currently has various problems around ordering
 721  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 722  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 723  */
 724 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 725 {
 726         struct request_queue *q = hctx->queue;
 727         struct request *rq;
 728         LIST_HEAD(rq_list);
 729         LIST_HEAD(driver_list);
 730         struct list_head *dptr;
 731         int queued;
 732
 733         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 734
 735         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 736                 return;
 737
 738         hctx->run++;
 739
 740         /*
 741          * Touch any software queue that has pending entries.
 742          */
 743         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 744
 745         /*
 746          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 747          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 748          */
 749         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 750                 spin_lock(&hctx->lock);
 751                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 752                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 753                 spin_unlock(&hctx->lock);
 754         }
 755
 756         /*
 757          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 758          * immediately, even if we have more pending.
 759          */
 760         dptr = NULL;
 761
 762         /*
 763          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 764          */
 765         queued = 0;
 766         while (!list_empty(&rq_list)) {
 767                 struct blk_mq_queue_data bd;
 768                 int ret;
 769
 770                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 771                 list_del_init(&rq->queuelist);
 772
 773                 bd.rq = rq;
 774                 bd.list = dptr;
 775                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 776
 777                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 778                 switch (ret) {
 779                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 780                         queued++;
 781                         continue;
 782                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 783                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 784                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 785                         break;
 786                 default:
 787                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 788                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 789                         rq->errors = -EIO;
 790                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 791                         break;
 792                 }
 793
 794                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 795                         break;
 796
 797                 /*
 798                  * We've done the first request. If we have more than 1
 799                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 800                  */
 801                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 802                         dptr = &driver_list;
 803         }
 804
 805         if (!queued)
 806                 hctx->dispatched[0]++;
 807         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 808                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 809
 810         /*
 811          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 812          * that is where we will continue on next queue run.
 813          */
 814         if (!list_empty(&rq_list)) {
 815                 spin_lock(&hctx->lock);
 816                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 817                 spin_unlock(&hctx->lock);
 818                 /*
 819                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 820                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 821                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 822                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 823                  * the requests in rq_list might get lost.
 824                  *
 825                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 826                  **/
 827                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 828         }
 829 }
 830
 831 /*
 832  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 833  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 834  * For now we just round-robin here, switching for every
 835  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 836  */
 837 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 838 {
 839         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 840                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 841
 842         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 843                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 844
 845                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 846                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 847                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 848
 849                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 850                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 851
 852                 return cpu;
 853         }
 854
 855         return hctx->next_cpu;
 856 }
 857
 858 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 859 {
 860         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 861             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 862                 return;
 863
 864         if (!async) {
 865                 int cpu = get_cpu();
 866                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 867                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 868                         put_cpu();
 869                         return;
 870                 }
 871
 872                 put_cpu();
 873         }
 874
 875         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 876                         &hctx->run_work, 0);
 877 }
 878
 879 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 880 {
 881         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 882         int i;
 883
 884         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 885                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 886                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 887                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 888                         continue;
 889
 890                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 891         }
 892 }
 893 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 894
 895 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 896 {
 897         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 898         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 899         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 900 }
 901 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 902
 903 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 904 {
 905         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 906         int i;
 907
 908         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 909                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 910 }
 911 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 912
 913 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 914 {
 915         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 916
 917         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 918 }
 919 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 920
 921 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 922 {
 923         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 924         int i;
 925
 926         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 927                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 928 }
 929 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 930
 931 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 932 {
 933         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 934         int i;
 935
 936         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 937                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 938                         continue;
 939
 940                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 941                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 942         }
 943 }
 944 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 945
 946 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 947 {
 948         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 949
 950         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 951
 952         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 953 }
 954
 955 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 956 {
 957         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 958
 959         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 960
 961         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 962                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 963 }
 964
 965 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 966 {
 967         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 968                 return;
 969
 970         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 971                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
 972 }
 973 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 974
 975 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 976                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
 977                                             struct request *rq,
 978                                             bool at_head)
 979 {
 980         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 981
 982         if (at_head)
 983                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 984         else
 985                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 986 }
 987
 988 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 989                                     struct request *rq, bool at_head)
 990 {
 991         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 992
 993         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
 994         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 995 }
 996
 997 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
 998                 bool async)
 999 {
1000         struct request_queue *q = rq->q;
1001         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1002         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1003
1004         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1005         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1006                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1007
1008         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1009
1010         spin_lock(&ctx->lock);
1011         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1012         spin_unlock(&ctx->lock);
1013
1014         if (run_queue)
1015                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1016
1017         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1018 }
1019
1020 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1021                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1022                                      struct list_head *list,
1023                                      int depth,
1024                                      bool from_schedule)
1025
1026 {
1027         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1028         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1029
1030         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1031
1032         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1033
1034         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1035                 ctx = current_ctx;
1036         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1037
1038         /*
1039          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1040          * offline now
1041          */
1042         spin_lock(&ctx->lock);
1043         while (!list_empty(list)) {
1044                 struct request *rq;
1045
1046                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1047                 list_del_init(&rq->queuelist);
1048                 rq->mq_ctx = ctx;
1049                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1050         }
1051         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1052         spin_unlock(&ctx->lock);
1053
1054         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1055         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1056 }
1057
1058 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1059 {
1060         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1061         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1062
1063         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1064                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1065                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1066 }
1067
1068 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1069 {
1070         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1071         struct request_queue *this_q;
1072         struct request *rq;
1073         LIST_HEAD(list);
1074         LIST_HEAD(ctx_list);
1075         unsigned int depth;
1076
1077         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1078
1079         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1080
1081         this_q = NULL;
1082         this_ctx = NULL;
1083         depth = 0;
1084
1085         while (!list_empty(&list)) {
1086                 rq = list_entry_rq(list.next);
1087                 list_del_init(&rq->queuelist);
1088                 BUG_ON(!rq->q);
1089                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1090                         if (this_ctx) {
1091                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1092                                                         &ctx_list, depth,
1093                                                         from_schedule);
1094                         }
1095
1096                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1097                         this_q = rq->q;
1098                         depth = 0;
1099                 }
1100
1101                 depth++;
1102                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1103         }
1104
1105         /*
1106          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1107          * on 'ctx_list'. Do those.
1108          */
1109         if (this_ctx) {
1110                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1111                                        from_schedule);
1112         }
1113 }
1114
1115 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1116 {
1117         init_request_from_bio(rq, bio);
1118
1119         if (blk_do_io_stat(rq))
1120                 blk_account_io_start(rq, 1);
1121 }
1122
1123 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1124 {
1125         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1126                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1127 }
1128
1129 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1130                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1131                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1132 {
1133         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1134                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1135                 spin_lock(&ctx->lock);
1136 insert_rq:
1137                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1138                 spin_unlock(&ctx->lock);
1139                 return false;
1140         } else {
1141                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1142
1143                 spin_lock(&ctx->lock);
1144                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1145                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1146                         goto insert_rq;
1147                 }
1148
1149                 spin_unlock(&ctx->lock);
1150                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1151                 return true;
1152         }
1153 }
1154
1155 struct blk_map_ctx {
1156         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1157         struct blk_mq_ctx *ctx;
1158 };
1159
1160 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1161                                           struct bio *bio,
1162                                           struct blk_map_ctx *data)
1163 {
1164         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1165         struct blk_mq_ctx *ctx;
1166         struct request *rq;
1167         int rw = bio_data_dir(bio);
1168         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1169
1170         blk_queue_enter_live(q);
1171         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1172         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1173
1174         if (rw_is_sync(bio->bi_rw))
1175                 rw |= REQ_SYNC;
1176
1177         trace_block_getrq(q, bio, rw);
1178         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, GFP_ATOMIC, false, ctx,
1179                         hctx);
1180         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1181         if (unlikely(!rq)) {
1182                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1183                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1184                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1185
1186                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1187                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1188                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q,
1189                                 __GFP_RECLAIM|__GFP_HIGH, false, ctx, hctx);
1190                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1191                 ctx = alloc_data.ctx;
1192                 hctx = alloc_data.hctx;
1193         }
1194
1195         hctx->queued++;
1196         data->hctx = hctx;
1197         data->ctx = ctx;
1198         return rq;
1199 }
1200
1201 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1202 {
1203         int ret;
1204         struct request_queue *q = rq->q;
1205         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1206                         rq->mq_ctx->cpu);
1207         struct blk_mq_queue_data bd = {
1208                 .rq = rq,
1209                 .list = NULL,
1210                 .last = 1
1211         };
1212         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1213
1214         /*
1215          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1216          * error (busy), just add it to our list as we previously
1217          * would have done
1218          */
1219         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1220         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1221                 *cookie = new_cookie;
1222                 return 0;
1223         }
1224
1225         __blk_mq_requeue_request(rq);
1226
1227         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1228                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1229                 rq->errors = -EIO;
1230                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1231                 return 0;
1232         }
1233
1234         return -1;
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1239  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1240  * hardware for SYNC IO.
1241  */
1242 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1243 {
1244         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1245         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1246         struct blk_map_ctx data;
1247         struct request *rq;
1248         unsigned int request_count = 0;
1249         struct blk_plug *plug;
1250         struct request *same_queue_rq = NULL;
1251         blk_qc_t cookie;
1252
1253         blk_queue_bounce(q, &bio);
1254
1255         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1256                 bio_io_error(bio);
1257                 return BLK_QC_T_NONE;
1258         }
1259
1260         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1261
1262         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1263                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count,
1264                                            &same_queue_rq))
1265                         return BLK_QC_T_NONE;
1266         } else
1267                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1268
1269         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1270         if (unlikely(!rq))
1271                 return BLK_QC_T_NONE;
1272
1273         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1274
1275         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1276                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1277                 blk_insert_flush(rq);
1278                 goto run_queue;
1279         }
1280
1281         plug = current->plug;
1282         /*
1283          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1284          * queue it up like normal since we can potentially save some
1285          * CPU this way.
1286          */
1287         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1288             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1289                 struct request *old_rq = NULL;
1290
1291                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1292
1293                 /*
1294                  * we do limited pluging. If bio can be merged, do merge.
1295                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1296                  * issued. So the plug list will have one request at most
1297                  */
1298                 if (plug) {
1299                         /*
1300                          * The plug list might get flushed before this. If that
1301                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is empty
1302                          **/
1303                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1304                                 old_rq = same_queue_rq;
1305                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1306                         }
1307                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1308                 } else /* is_sync */
1309                         old_rq = rq;
1310                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1311                 if (!old_rq)
1312                         goto done;
1313                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1314                         goto done;
1315                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1316                 goto done;
1317         }
1318
1319         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1320                 /*
1321                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1322                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1323                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1324                  * dispatching.
1325                  */
1326 run_queue:
1327                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1328         }
1329         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1330 done:
1331         return cookie;
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1336  * plug for merging and IO deferral.
1337  */
1338 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1339 {
1340         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1341         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1342         struct blk_plug *plug;
1343         unsigned int request_count = 0;
1344         struct blk_map_ctx data;
1345         struct request *rq;
1346         blk_qc_t cookie;
1347
1348         blk_queue_bounce(q, &bio);
1349
1350         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1351                 bio_io_error(bio);
1352                 return BLK_QC_T_NONE;
1353         }
1354
1355         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1356
1357         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1358             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1359                 return BLK_QC_T_NONE;
1360
1361         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1362         if (unlikely(!rq))
1363                 return BLK_QC_T_NONE;
1364
1365         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1366
1367         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1368                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1369                 blk_insert_flush(rq);
1370                 goto run_queue;
1371         }
1372
1373         /*
1374          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1375          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1376          * either done or scheduled away.
1377          */
1378         plug = current->plug;
1379         if (plug) {
1380                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1381                 if (!request_count)
1382                         trace_block_plug(q);
1383                 else if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1384                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1385                         trace_block_plug(q);
1386                 }
1387                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1388                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1389                 return cookie;
1390         }
1391
1392         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1393                 /*
1394                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1395                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1396                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1397                  * dispatching.
1398                  */
1399 run_queue:
1400                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1401         }
1402
1403         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1404         return cookie;
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1409  */
1410 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1411 {
1412         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1413 }
1414 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1415
1416 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1417                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1418 {
1419         struct page *page;
1420
1421         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1422                 int i;
1423
1424                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1425                         if (!tags->rqs[i])
1426                                 continue;
1427                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1428                                                 hctx_idx, i);
1429                         tags->rqs[i] = NULL;
1430                 }
1431         }
1432
1433         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1434                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1435                 list_del_init(&page->lru);
1436                 /*
1437                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1438                  * blk_mq_init_rq_map().
1439                  */
1440                 kmemleak_free(page_address(page));
1441                 __free_pages(page, page->private);
1442         }
1443
1444         kfree(tags->rqs);
1445
1446         blk_mq_free_tags(tags);
1447 }
1448
1449 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1450 {
1451         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1452 }
1453
1454 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1455                 unsigned int hctx_idx)
1456 {
1457         struct blk_mq_tags *tags;
1458         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1459         size_t rq_size, left;
1460
1461         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1462                                 set->numa_node,
1463                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1464         if (!tags)
1465                 return NULL;
1466
1467         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1468
1469         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1470                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1471                                  set->numa_node);
1472         if (!tags->rqs) {
1473                 blk_mq_free_tags(tags);
1474                 return NULL;
1475         }
1476
1477         /*
1478          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1479          * to the cacheline size
1480          */
1481         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1482                                 cache_line_size());
1483         left = rq_size * set->queue_depth;
1484
1485         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1486                 int this_order = max_order;
1487                 struct page *page;
1488                 int to_do;
1489                 void *p;
1490
1491                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1492                         this_order--;
1493
1494                 do {
1495                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1496                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1497                                 this_order);
1498                         if (page)
1499                                 break;
1500                         if (!this_order--)
1501                                 break;
1502                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1503                                 break;
1504                 } while (1);
1505
1506                 if (!page)
1507                         goto fail;
1508
1509                 page->private = this_order;
1510                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1511
1512                 p = page_address(page);
1513                 /*
1514                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1515                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1516                  */
1517                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1518                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1519                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1520                 left -= to_do * rq_size;
1521                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1522                         tags->rqs[i] = p;
1523                         if (set->ops->init_request) {
1524                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1525                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1526                                                 set->numa_node)) {
1527                                         tags->rqs[i] = NULL;
1528                                         goto fail;
1529                                 }
1530                         }
1531
1532                         p += rq_size;
1533                         i++;
1534                 }
1535         }
1536         return tags;
1537
1538 fail:
1539         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1540         return NULL;
1541 }
1542
1543 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1544 {
1545         kfree(bitmap->map);
1546 }
1547
1548 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1549 {
1550         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1551
1552         bitmap->bits_per_word = bpw;
1553
1554         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1555         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1556                                         GFP_KERNEL, node);
1557         if (!bitmap->map)
1558                 return -ENOMEM;
1559
1560         total = nr_cpu_ids;
1561         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1562                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1563                 total -= bitmap->map[i].depth;
1564         }
1565
1566         return 0;
1567 }
1568
1569 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1570 {
1571         struct request_queue *q = hctx->queue;
1572         struct blk_mq_ctx *ctx;
1573         LIST_HEAD(tmp);
1574
1575         /*
1576          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1577          */
1578         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1579
1580         spin_lock(&ctx->lock);
1581         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1582                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1583                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1584         }
1585         spin_unlock(&ctx->lock);
1586
1587         if (list_empty(&tmp))
1588                 return NOTIFY_OK;
1589
1590         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1591         spin_lock(&ctx->lock);
1592
1593         while (!list_empty(&tmp)) {
1594                 struct request *rq;
1595
1596                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1597                 rq->mq_ctx = ctx;
1598                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1599         }
1600
1601         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1602         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1603
1604         spin_unlock(&ctx->lock);
1605
1606         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1607         blk_mq_put_ctx(ctx);
1608         return NOTIFY_OK;
1609 }
1610
1611 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1612                               unsigned int cpu)
1613 {
1614         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1615
1616         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1617                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1618
1619         /*
1620          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1621          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1622          */
1623
1624         return NOTIFY_OK;
1625 }
1626
1627 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1628 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1629                 struct blk_mq_tag_set *set,
1630                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1631 {
1632         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1633
1634         blk_mq_tag_idle(hctx);
1635
1636         if (set->ops->exit_request)
1637                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1638                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1639                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1640
1641         if (set->ops->exit_hctx)
1642                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1643
1644         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1645         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1646         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1647 }
1648
1649 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1650                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1651 {
1652         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1653         unsigned int i;
1654
1655         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1656                 if (i == nr_queue)
1657                         break;
1658                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1659         }
1660 }
1661
1662 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1663                 struct blk_mq_tag_set *set)
1664 {
1665         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1666         unsigned int i;
1667
1668         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1669                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1670 }
1671
1672 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1673                 struct blk_mq_tag_set *set,
1674                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1675 {
1676         int node;
1677         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1678
1679         node = hctx->numa_node;
1680         if (node == NUMA_NO_NODE)
1681                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1682
1683         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1684         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1685         spin_lock_init(&hctx->lock);
1686         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1687         hctx->queue = q;
1688         hctx->queue_num = hctx_idx;
1689         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1690
1691         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1692                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1693         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1694
1695         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1696
1697         /*
1698          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1699          * runtime
1700          */
1701         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1702                                         GFP_KERNEL, node);
1703         if (!hctx->ctxs)
1704                 goto unregister_cpu_notifier;
1705
1706         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1707                 goto free_ctxs;
1708
1709         hctx->nr_ctx = 0;
1710
1711         if (set->ops->init_hctx &&
1712             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1713                 goto free_bitmap;
1714
1715         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1716         if (!hctx->fq)
1717                 goto exit_hctx;
1718
1719         if (set->ops->init_request &&
1720             set->ops->init_request(set->driver_data,
1721                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1722                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1723                 goto free_fq;
1724
1725         return 0;
1726
1727  free_fq:
1728         kfree(hctx->fq);
1729  exit_hctx:
1730         if (set->ops->exit_hctx)
1731                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1732  free_bitmap:
1733         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1734  free_ctxs:
1735         kfree(hctx->ctxs);
1736  unregister_cpu_notifier:
1737         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1738
1739         return -1;
1740 }
1741
1742 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1743                 struct blk_mq_tag_set *set)
1744 {
1745         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1746         unsigned int i;
1747
1748         /*
1749          * Initialize hardware queues
1750          */
1751         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1752                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, i))
1753                         break;
1754         }
1755
1756         if (i == q->nr_hw_queues)
1757                 return 0;
1758
1759         /*
1760          * Init failed
1761          */
1762         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, i);
1763
1764         return 1;
1765 }
1766
1767 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1768                                    unsigned int nr_hw_queues)
1769 {
1770         unsigned int i;
1771
1772         for_each_possible_cpu(i) {
1773                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1774                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1775
1776                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1777                 __ctx->cpu = i;
1778                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1779                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1780                 __ctx->queue = q;
1781
1782                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1783                 if (!cpu_online(i))
1784                         continue;
1785
1786                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1787
1788                 /*
1789                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1790                  * not, we remain on the home node of the device
1791                  */
1792                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1793                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1794         }
1795 }
1796
1797 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1798                                const struct cpumask *online_mask)
1799 {
1800         unsigned int i;
1801         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1802         struct blk_mq_ctx *ctx;
1803         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1804
1805         /*
1806          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1807          */
1808         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1809
1810         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1811                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1812                 hctx->nr_ctx = 0;
1813         }
1814
1815         /*
1816          * Map software to hardware queues
1817          */
1818         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1819                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1820                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1821                         continue;
1822
1823                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1824                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1825                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1826                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1827         }
1828
1829         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1830
1831         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1832                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1833
1834                 /*
1835                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1836                  * disable it and free the request entries.
1837                  */
1838                 if (!hctx->nr_ctx) {
1839                         if (set->tags[i]) {
1840                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1841                                 set->tags[i] = NULL;
1842                         }
1843                         hctx->tags = NULL;
1844                         continue;
1845                 }
1846
1847                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1848                 if (!set->tags[i])
1849                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1850                 hctx->tags = set->tags[i];
1851                 WARN_ON(!hctx->tags);
1852
1853                 /*
1854                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1855                  * This is more accurate and more efficient than looping
1856                  * over all possibly mapped software queues.
1857                  */
1858                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1859
1860                 /*
1861                  * Initialize batch roundrobin counts
1862                  */
1863                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1864                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1865         }
1866
1867         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1868                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1869                         continue;
1870
1871                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1872                 cpumask_set_cpu(i, hctx->tags->cpumask);
1873         }
1874 }
1875
1876 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1877 {
1878         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1879         int i;
1880
1881         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1882                 if (shared)
1883                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1884                 else
1885                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1886         }
1887 }
1888
1889 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1890 {
1891         struct request_queue *q;
1892
1893         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1894                 blk_mq_freeze_queue(q);
1895                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1896                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1897         }
1898 }
1899
1900 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1901 {
1902         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1903
1904         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1905         list_del_init(&q->tag_set_list);
1906         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1907                 /* just transitioned to unshared */
1908                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1909                 /* update existing queue */
1910                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1911         }
1912         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1913 }
1914
1915 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1916                                      struct request_queue *q)
1917 {
1918         q->tag_set = set;
1919
1920         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1921
1922         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1923         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1924                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1925                 /* update existing queue */
1926                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1927         }
1928         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1929                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1930         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1931
1932         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1933 }
1934
1935 /*
1936  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1937  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1938  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1939  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1940  */
1941 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1942 {
1943         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1944         unsigned int i;
1945
1946         /* hctx kobj stays in hctx */
1947         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1948                 if (!hctx)
1949                         continue;
1950                 kfree(hctx->ctxs);
1951                 kfree(hctx);
1952         }
1953
1954         kfree(q->mq_map);
1955         q->mq_map = NULL;
1956
1957         kfree(q->queue_hw_ctx);
1958
1959         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1960         free_percpu(q->queue_ctx);
1961 }
1962
1963 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1964 {
1965         struct request_queue *uninit_q, *q;
1966
1967         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1968         if (!uninit_q)
1969                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1970
1971         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1972         if (IS_ERR(q))
1973                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1974
1975         return q;
1976 }
1977 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1978
1979 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1980                                                   struct request_queue *q)
1981 {
1982         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1983         struct blk_mq_ctx __percpu *ctx;
1984         unsigned int *map;
1985         int i;
1986
1987         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1988         if (!ctx)
1989                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1990
1991         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1992                         set->numa_node);
1993
1994         if (!hctxs)
1995                 goto err_percpu;
1996
1997         map = blk_mq_make_queue_map(set);
1998         if (!map)
1999                 goto err_map;
2000
2001         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2002                 int node = blk_mq_hw_queue_to_node(map, i);
2003
2004                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2005                                         GFP_KERNEL, node);
2006                 if (!hctxs[i])
2007                         goto err_hctxs;
2008
2009                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2010                                                 node))
2011                         goto err_hctxs;
2012
2013                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2014                 hctxs[i]->numa_node = node;
2015                 hctxs[i]->queue_num = i;
2016         }
2017
2018         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
2019         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2020
2021         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2022         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2023         q->mq_map = map;
2024
2025         q->queue_ctx = ctx;
2026         q->queue_hw_ctx = hctxs;
2027
2028         q->mq_ops = set->ops;
2029         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2030
2031         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2032                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2033
2034         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2035
2036         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2037         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2038         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2039
2040         if (q->nr_hw_queues > 1)
2041                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2042         else
2043                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2044
2045         /*
2046          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2047          */
2048         q->nr_requests = set->queue_depth;
2049
2050         if (set->ops->complete)
2051                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2052
2053         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2054
2055         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
2056                 goto err_hctxs;
2057
2058         get_online_cpus();
2059         mutex_lock(&all_q_mutex);
2060
2061         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2062         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2063         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2064
2065         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2066         put_online_cpus();
2067
2068         return q;
2069
2070 err_hctxs:
2071         kfree(map);
2072         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2073                 if (!hctxs[i])
2074                         break;
2075                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2076                 kfree(hctxs[i]);
2077         }
2078 err_map:
2079         kfree(hctxs);
2080 err_percpu:
2081         free_percpu(ctx);
2082         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2083 }
2084 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2085
2086 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2087 {
2088         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2089
2090         mutex_lock(&all_q_mutex);
2091         list_del_init(&q->all_q_node);
2092         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2093
2094         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2095
2096         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2097         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2098 }
2099
2100 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2101 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2102                                 const struct cpumask *online_mask)
2103 {
2104         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2105
2106         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2107
2108         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2109
2110         /*
2111          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2112          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2113          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2114          */
2115
2116         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2117
2118         blk_mq_sysfs_register(q);
2119 }
2120
2121 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2122                                       unsigned long action, void *hcpu)
2123 {
2124         struct request_queue *q;
2125         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2126         /*
2127          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2128          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2129          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2130          */
2131         static struct cpumask online_new;
2132
2133         /*
2134          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2135          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2136          * never be dispatched.
2137          *
2138          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2139          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2140          *
2141          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2142          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2143          * still zero.
2144          *
2145          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2146          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2147          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2148          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2149          */
2150         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2151         case CPU_DEAD:
2152         case CPU_UP_CANCELED:
2153                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2154                 break;
2155         case CPU_UP_PREPARE:
2156                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2157                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2158                 break;
2159         default:
2160                 return NOTIFY_OK;
2161         }
2162
2163         mutex_lock(&all_q_mutex);
2164
2165         /*
2166          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2167          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2168          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2169          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2170          * take place in parallel.
2171          */
2172         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2173                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2174         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2175                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2176
2177                 /*
2178                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2179                  * reinitialization
2180                  */
2181                 del_timer_sync(&q->timeout);
2182         }
2183
2184         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2185                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2186
2187         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2188                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2189
2190         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2191         return NOTIFY_OK;
2192 }
2193
2194 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2195 {
2196         int i;
2197
2198         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2199                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2200                 if (!set->tags[i])
2201                         goto out_unwind;
2202         }
2203
2204         return 0;
2205
2206 out_unwind:
2207         while (--i >= 0)
2208                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2209
2210         return -ENOMEM;
2211 }
2212
2213 /*
2214  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2215  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2216  * will be updated to reflect the allocated depth.
2217  */
2218 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2219 {
2220         unsigned int depth;
2221         int err;
2222
2223         depth = set->queue_depth;
2224         do {
2225                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2226                 if (!err)
2227                         break;
2228
2229                 set->queue_depth >>= 1;
2230                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2231                         err = -ENOMEM;
2232                         break;
2233                 }
2234         } while (set->queue_depth);
2235
2236         if (!set->queue_depth || err) {
2237                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2238                 return -ENOMEM;
2239         }
2240
2241         if (depth != set->queue_depth)
2242                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2243                                                 depth, set->queue_depth);
2244
2245         return 0;
2246 }
2247
2248 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2249 {
2250         return tags->cpumask;
2251 }
2252 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2253
2254 /*
2255  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2256  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2257  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2258  * value will be stored in set->queue_depth.
2259  */
2260 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2261 {
2262         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2263
2264         if (!set->nr_hw_queues)
2265                 return -EINVAL;
2266         if (!set->queue_depth)
2267                 return -EINVAL;
2268         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2269                 return -EINVAL;
2270
2271         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2272                 return -EINVAL;
2273
2274         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2275                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2276                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2277                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2278         }
2279
2280         /*
2281          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2282          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2283          * 64 tags to prevent using too much memory.
2284          */
2285         if (is_kdump_kernel()) {
2286                 set->nr_hw_queues = 1;
2287                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2288         }
2289
2290         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
2291                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
2292                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2293         if (!set->tags)
2294                 return -ENOMEM;
2295
2296         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2297                 goto enomem;
2298
2299         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2300         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2301
2302         return 0;
2303 enomem:
2304         kfree(set->tags);
2305         set->tags = NULL;
2306         return -ENOMEM;
2307 }
2308 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2309
2310 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2311 {
2312         int i;
2313
2314         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2315                 if (set->tags[i])
2316                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2317         }
2318
2319         kfree(set->tags);
2320         set->tags = NULL;
2321 }
2322 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2323
2324 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2325 {
2326         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2327         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2328         int i, ret;
2329
2330         if (!set || nr > set->queue_depth)
2331                 return -EINVAL;
2332
2333         ret = 0;
2334         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2335                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2336                 if (ret)
2337                         break;
2338         }
2339
2340         if (!ret)
2341                 q->nr_requests = nr;
2342
2343         return ret;
2344 }
2345
2346 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2347 {
2348         mutex_lock(&all_q_mutex);
2349 }
2350
2351 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2352 {
2353         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2354 }
2355
2356 static int __init blk_mq_init(void)
2357 {
2358         blk_mq_cpu_init();
2359
2360         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2361
2362         return 0;
2363 }
2364 subsys_initcall(blk_mq_init);