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                         rq->errors = -EIO;
 606                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 607                 }
 608                 return;
 609         }
 610         if (rq->cmd_flags & REQ_NO_TIMEOUT)
 611                 return;
 612
 613         if (time_after_eq(jiffies, rq->deadline)) {
 614                 if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 615                         blk_mq_rq_timed_out(rq, reserved);
 616         } else if (!data->next_set || time_after(data->next, rq->deadline)) {
 617                 data->next = rq->deadline;
 618                 data->next_set = 1;
 619         }
 620 }
 621
 622 static void blk_mq_rq_timer(unsigned long priv)
 623 {
 624         struct request_queue *q = (struct request_queue *)priv;
 625         struct blk_mq_timeout_data data = {
 626                 .next           = 0,
 627                 .next_set       = 0,
 628         };
 629         int i;
 630
 631         blk_mq_queue_tag_busy_iter(q, blk_mq_check_expired, &data);
 632
 633         if (data.next_set) {
 634                 data.next = blk_rq_timeout(round_jiffies_up(data.next));
 635                 mod_timer(&q->timeout, data.next);
 636         } else {
 637                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 638
 639                 queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 640                         /* the hctx may be unmapped, so check it here */
 641                         if (blk_mq_hw_queue_mapped(hctx))
 642                                 blk_mq_tag_idle(hctx);
 643                 }
 644         }
 645 }
 646
 647 /*
 648  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 649  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 650  * too much time checking for merges.
 651  */
 652 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 653                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 654 {
 655         struct request *rq;
 656         int checked = 8;
 657
 658         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 659                 int el_ret;
 660
 661                 if (!checked--)
 662                         break;
 663
 664                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 665                         continue;
 666
 667                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 668                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 669                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 670                                 ctx->rq_merged++;
 671                                 return true;
 672                         }
 673                         break;
 674                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 675                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 676                                 ctx->rq_merged++;
 677                                 return true;
 678                         }
 679                         break;
 680                 }
 681         }
 682
 683         return false;
 684 }
 685
 686 /*
 687  * Process software queues that have been marked busy, splicing them
 688  * to the for-dispatch
 689  */
 690 static void flush_busy_ctxs(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct list_head *list)
 691 {
 692         struct blk_mq_ctx *ctx;
 693         int i;
 694
 695         for (i = 0; i < hctx->ctx_map.size; i++) {
 696                 struct blk_align_bitmap *bm = &hctx->ctx_map.map[i];
 697                 unsigned int off, bit;
 698
 699                 if (!bm->word)
 700                         continue;
 701
 702                 bit = 0;
 703                 off = i * hctx->ctx_map.bits_per_word;
 704                 do {
 705                         bit = find_next_bit(&bm->word, bm->depth, bit);
 706                         if (bit >= bm->depth)
 707                                 break;
 708
 709                         ctx = hctx->ctxs[bit + off];
 710                         clear_bit(bit, &bm->word);
 711                         spin_lock(&ctx->lock);
 712                         list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, list);
 713                         spin_unlock(&ctx->lock);
 714
 715                         bit++;
 716                 } while (1);
 717         }
 718 }
 719
 720 /*
 721  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 722  * Note that this function currently has various problems around ordering
 723  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 724  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 725  */
 726 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 727 {
 728         struct request_queue *q = hctx->queue;
 729         struct request *rq;
 730         LIST_HEAD(rq_list);
 731         LIST_HEAD(driver_list);
 732         struct list_head *dptr;
 733         int queued;
 734
 735         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 736
 737         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 738                 return;
 739
 740         hctx->run++;
 741
 742         /*
 743          * Touch any software queue that has pending entries.
 744          */
 745         flush_busy_ctxs(hctx, &rq_list);
 746
 747         /*
 748          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 749          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 750          */
 751         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 752                 spin_lock(&hctx->lock);
 753                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 754                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 755                 spin_unlock(&hctx->lock);
 756         }
 757
 758         /*
 759          * Start off with dptr being NULL, so we start the first request
 760          * immediately, even if we have more pending.
 761          */
 762         dptr = NULL;
 763
 764         /*
 765          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 766          */
 767         queued = 0;
 768         while (!list_empty(&rq_list)) {
 769                 struct blk_mq_queue_data bd;
 770                 int ret;
 771
 772                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 773                 list_del_init(&rq->queuelist);
 774
 775                 bd.rq = rq;
 776                 bd.list = dptr;
 777                 bd.last = list_empty(&rq_list);
 778
 779                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
 780                 switch (ret) {
 781                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 782                         queued++;
 783                         break;
 784                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 785                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 786                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 787                         break;
 788                 default:
 789                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 790                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 791                         rq->errors = -EIO;
 792                         blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
 793                         break;
 794                 }
 795
 796                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 797                         break;
 798
 799                 /*
 800                  * We've done the first request. If we have more than 1
 801                  * left in the list, set dptr to defer issue.
 802                  */
 803                 if (!dptr && rq_list.next != rq_list.prev)
 804                         dptr = &driver_list;
 805         }
 806
 807         if (!queued)
 808                 hctx->dispatched[0]++;
 809         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 810                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 811
 812         /*
 813          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 814          * that is where we will continue on next queue run.
 815          */
 816         if (!list_empty(&rq_list)) {
 817                 spin_lock(&hctx->lock);
 818                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 819                 spin_unlock(&hctx->lock);
 820                 /*
 821                  * the queue is expected stopped with BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY, but
 822                  * it's possible the queue is stopped and restarted again
 823                  * before this. Queue restart will dispatch requests. And since
 824                  * requests in rq_list aren't added into hctx->dispatch yet,
 825                  * the requests in rq_list might get lost.
 826                  *
 827                  * blk_mq_run_hw_queue() already checks the STOPPED bit
 828                  **/
 829                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 830         }
 831 }
 832
 833 /*
 834  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 835  * in a mask and had some smarts for more clever placement.
 836  * For now we just round-robin here, switching for every
 837  * BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH queued items.
 838  */
 839 static int blk_mq_hctx_next_cpu(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 840 {
 841         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 842                 return WORK_CPU_UNBOUND;
 843
 844         if (--hctx->next_cpu_batch <= 0) {
 845                 int cpu = hctx->next_cpu, next_cpu;
 846
 847                 next_cpu = cpumask_next(hctx->next_cpu, hctx->cpumask);
 848                 if (next_cpu >= nr_cpu_ids)
 849                         next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 850
 851                 hctx->next_cpu = next_cpu;
 852                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
 853
 854                 return cpu;
 855         }
 856
 857         return hctx->next_cpu;
 858 }
 859
 860 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 861 {
 862         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state) ||
 863             !blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 864                 return;
 865
 866         if (!async) {
 867                 int cpu = get_cpu();
 868                 if (cpumask_test_cpu(cpu, hctx->cpumask)) {
 869                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 870                         put_cpu();
 871                         return;
 872                 }
 873
 874                 put_cpu();
 875         }
 876
 877         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 878                         &hctx->run_work, 0);
 879 }
 880
 881 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 882 {
 883         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 884         int i;
 885
 886         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 887                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 888                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 889                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 890                         continue;
 891
 892                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 893         }
 894 }
 895 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_hw_queues);
 896
 897 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 898 {
 899         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 900         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 901         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 902 }
 903 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 904
 905 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 906 {
 907         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 908         int i;
 909
 910         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 911                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 912 }
 913 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 914
 915 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 916 {
 917         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 918
 919         blk_mq_run_hw_queue(hctx, false);
 920 }
 921 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 922
 923 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 924 {
 925         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 926         int i;
 927
 928         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 929                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 930 }
 931 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 932
 933 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 934 {
 935         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 936         int i;
 937
 938         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 939                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 940                         continue;
 941
 942                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 943                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 944         }
 945 }
 946 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 947
 948 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 949 {
 950         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 951
 952         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 953
 954         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 955 }
 956
 957 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 958 {
 959         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 960
 961         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 962
 963         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 964                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 965 }
 966
 967 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 968 {
 969         if (unlikely(!blk_mq_hw_queue_mapped(hctx)))
 970                 return;
 971
 972         kblockd_schedule_delayed_work_on(blk_mq_hctx_next_cpu(hctx),
 973                         &hctx->delay_work, msecs_to_jiffies(msecs));
 974 }
 975 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 976
 977 static inline void __blk_mq_insert_req_list(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 978                                             struct blk_mq_ctx *ctx,
 979                                             struct request *rq,
 980                                             bool at_head)
 981 {
 982         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 983
 984         if (at_head)
 985                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 986         else
 987                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 988 }
 989
 990 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 991                                     struct request *rq, bool at_head)
 992 {
 993         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 994
 995         __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, at_head);
 996         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 997 }
 998
 999 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
1000                 bool async)
1001 {
1002         struct request_queue *q = rq->q;
1003         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1004         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
1005
1006         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1007         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1008                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
1009
1010         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1011
1012         spin_lock(&ctx->lock);
1013         __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
1014         spin_unlock(&ctx->lock);
1015
1016         if (run_queue)
1017                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
1018
1019         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1020 }
1021
1022 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
1023                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
1024                                      struct list_head *list,
1025                                      int depth,
1026                                      bool from_schedule)
1027
1028 {
1029         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1030         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
1031
1032         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
1033
1034         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1035
1036         if (!cpu_online(ctx->cpu))
1037                 ctx = current_ctx;
1038         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1039
1040         /*
1041          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
1042          * offline now
1043          */
1044         spin_lock(&ctx->lock);
1045         while (!list_empty(list)) {
1046                 struct request *rq;
1047
1048                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
1049                 list_del_init(&rq->queuelist);
1050                 rq->mq_ctx = ctx;
1051                 __blk_mq_insert_req_list(hctx, ctx, rq, false);
1052         }
1053         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1054         spin_unlock(&ctx->lock);
1055
1056         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
1057         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
1058 }
1059
1060 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
1061 {
1062         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
1063         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
1064
1065         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
1066                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
1067                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
1068 }
1069
1070 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1071 {
1072         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
1073         struct request_queue *this_q;
1074         struct request *rq;
1075         LIST_HEAD(list);
1076         LIST_HEAD(ctx_list);
1077         unsigned int depth;
1078
1079         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
1080
1081         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
1082
1083         this_q = NULL;
1084         this_ctx = NULL;
1085         depth = 0;
1086
1087         while (!list_empty(&list)) {
1088                 rq = list_entry_rq(list.next);
1089                 list_del_init(&rq->queuelist);
1090                 BUG_ON(!rq->q);
1091                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
1092                         if (this_ctx) {
1093                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
1094                                                         &ctx_list, depth,
1095                                                         from_schedule);
1096                         }
1097
1098                         this_ctx = rq->mq_ctx;
1099                         this_q = rq->q;
1100                         depth = 0;
1101                 }
1102
1103                 depth++;
1104                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
1105         }
1106
1107         /*
1108          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
1109          * on 'ctx_list'. Do those.
1110          */
1111         if (this_ctx) {
1112                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
1113                                        from_schedule);
1114         }
1115 }
1116
1117 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
1118 {
1119         init_request_from_bio(rq, bio);
1120
1121         if (blk_do_io_stat(rq))
1122                 blk_account_io_start(rq, 1);
1123 }
1124
1125 static inline bool hctx_allow_merges(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1126 {
1127         return (hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
1128                 !blk_queue_nomerges(hctx->queue);
1129 }
1130
1131 static inline bool blk_mq_merge_queue_io(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1132                                          struct blk_mq_ctx *ctx,
1133                                          struct request *rq, struct bio *bio)
1134 {
1135         if (!hctx_allow_merges(hctx) || !bio_mergeable(bio)) {
1136                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1137                 spin_lock(&ctx->lock);
1138 insert_rq:
1139                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1140                 spin_unlock(&ctx->lock);
1141                 return false;
1142         } else {
1143                 struct request_queue *q = hctx->queue;
1144
1145                 spin_lock(&ctx->lock);
1146                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1147                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1148                         goto insert_rq;
1149                 }
1150
1151                 spin_unlock(&ctx->lock);
1152                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1153                 return true;
1154         }
1155 }
1156
1157 struct blk_map_ctx {
1158         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1159         struct blk_mq_ctx *ctx;
1160 };
1161
1162 static struct request *blk_mq_map_request(struct request_queue *q,
1163                                           struct bio *bio,
1164                                           struct blk_map_ctx *data)
1165 {
1166         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1167         struct blk_mq_ctx *ctx;
1168         struct request *rq;
1169         int rw = bio_data_dir(bio);
1170         struct blk_mq_alloc_data alloc_data;
1171
1172         blk_queue_enter_live(q);
1173         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1174         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1175
1176         if (rw_is_sync(bio->bi_rw))
1177                 rw |= REQ_SYNC;
1178
1179         trace_block_getrq(q, bio, rw);
1180         blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q, GFP_ATOMIC, false, ctx,
1181                         hctx);
1182         rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1183         if (unlikely(!rq)) {
1184                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
1185                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1186                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1187
1188                 ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1189                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1190                 blk_mq_set_alloc_data(&alloc_data, q,
1191                                 __GFP_RECLAIM|__GFP_HIGH, false, ctx, hctx);
1192                 rq = __blk_mq_alloc_request(&alloc_data, rw);
1193                 ctx = alloc_data.ctx;
1194                 hctx = alloc_data.hctx;
1195         }
1196
1197         hctx->queued++;
1198         data->hctx = hctx;
1199         data->ctx = ctx;
1200         return rq;
1201 }
1202
1203 static int blk_mq_direct_issue_request(struct request *rq, blk_qc_t *cookie)
1204 {
1205         int ret;
1206         struct request_queue *q = rq->q;
1207         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q,
1208                         rq->mq_ctx->cpu);
1209         struct blk_mq_queue_data bd = {
1210                 .rq = rq,
1211                 .list = NULL,
1212                 .last = 1
1213         };
1214         blk_qc_t new_cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, hctx->queue_num);
1215
1216         /*
1217          * For OK queue, we are done. For error, kill it. Any other
1218          * error (busy), just add it to our list as we previously
1219          * would have done
1220          */
1221         ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, &bd);
1222         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK) {
1223                 *cookie = new_cookie;
1224                 return 0;
1225         }
1226
1227         __blk_mq_requeue_request(rq);
1228
1229         if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR) {
1230                 *cookie = BLK_QC_T_NONE;
1231                 rq->errors = -EIO;
1232                 blk_mq_end_request(rq, rq->errors);
1233                 return 0;
1234         }
1235
1236         return -1;
1237 }
1238
1239 /*
1240  * Multiple hardware queue variant. This will not use per-process plugs,
1241  * but will attempt to bypass the hctx queueing if we can go straight to
1242  * hardware for SYNC IO.
1243  */
1244 static blk_qc_t blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1245 {
1246         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1247         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1248         struct blk_map_ctx data;
1249         struct request *rq;
1250         unsigned int request_count = 0;
1251         struct blk_plug *plug;
1252         struct request *same_queue_rq = NULL;
1253         blk_qc_t cookie;
1254
1255         blk_queue_bounce(q, &bio);
1256
1257         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1258                 bio_io_error(bio);
1259                 return BLK_QC_T_NONE;
1260         }
1261
1262         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1263
1264         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1265                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count,
1266                                            &same_queue_rq))
1267                         return BLK_QC_T_NONE;
1268         } else
1269                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
1270
1271         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1272         if (unlikely(!rq))
1273                 return BLK_QC_T_NONE;
1274
1275         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1276
1277         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1278                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1279                 blk_insert_flush(rq);
1280                 goto run_queue;
1281         }
1282
1283         plug = current->plug;
1284         /*
1285          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1286          * queue it up like normal since we can potentially save some
1287          * CPU this way.
1288          */
1289         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1290             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1291                 struct request *old_rq = NULL;
1292
1293                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1294
1295                 /*
1296                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1297                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1298                  * issued. So the plug list will have one request at most
1299                  */
1300                 if (plug) {
1301                         /*
1302                          * The plug list might get flushed before this. If that
1303                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1304                          * empty
1305                          */
1306                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1307                                 old_rq = same_queue_rq;
1308                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1309                         }
1310                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1311                 } else /* is_sync */
1312                         old_rq = rq;
1313                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1314                 if (!old_rq)
1315                         goto done;
1316                 if (!blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie))
1317                         goto done;
1318                 blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1319                 goto done;
1320         }
1321
1322         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1323                 /*
1324                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1325                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1326                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1327                  * dispatching.
1328                  */
1329 run_queue:
1330                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1331         }
1332         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1333 done:
1334         return cookie;
1335 }
1336
1337 /*
1338  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1339  * plug for merging and IO deferral.
1340  */
1341 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1342 {
1343         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1344         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1345         struct blk_plug *plug;
1346         unsigned int request_count = 0;
1347         struct blk_map_ctx data;
1348         struct request *rq;
1349         blk_qc_t cookie;
1350
1351         blk_queue_bounce(q, &bio);
1352
1353         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1354                 bio_io_error(bio);
1355                 return BLK_QC_T_NONE;
1356         }
1357
1358         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1359
1360         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q) &&
1361             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1362                 return BLK_QC_T_NONE;
1363
1364         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1365         if (unlikely(!rq))
1366                 return BLK_QC_T_NONE;
1367
1368         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1369
1370         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1371                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1372                 blk_insert_flush(rq);
1373                 goto run_queue;
1374         }
1375
1376         /*
1377          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1378          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1379          * either done or scheduled away.
1380          */
1381         plug = current->plug;
1382         if (plug) {
1383                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1384                 if (!request_count)
1385                         trace_block_plug(q);
1386
1387                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1388
1389                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1390                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1391                         trace_block_plug(q);
1392                 }
1393
1394                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1395                 return cookie;
1396         }
1397
1398         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1399                 /*
1400                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1401                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1402                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1403                  * dispatching.
1404                  */
1405 run_queue:
1406                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1407         }
1408
1409         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1410         return cookie;
1411 }
1412
1413 /*
1414  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1415  */
1416 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1417 {
1418         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1419 }
1420 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1421
1422 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1423                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1424 {
1425         struct page *page;
1426
1427         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1428                 int i;
1429
1430                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1431                         if (!tags->rqs[i])
1432                                 continue;
1433                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1434                                                 hctx_idx, i);
1435                         tags->rqs[i] = NULL;
1436                 }
1437         }
1438
1439         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1440                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1441                 list_del_init(&page->lru);
1442                 /*
1443                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1444                  * blk_mq_init_rq_map().
1445                  */
1446                 kmemleak_free(page_address(page));
1447                 __free_pages(page, page->private);
1448         }
1449
1450         kfree(tags->rqs);
1451
1452         blk_mq_free_tags(tags);
1453 }
1454
1455 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1456 {
1457         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1458 }
1459
1460 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1461                 unsigned int hctx_idx)
1462 {
1463         struct blk_mq_tags *tags;
1464         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1465         size_t rq_size, left;
1466
1467         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1468                                 set->numa_node,
1469                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1470         if (!tags)
1471                 return NULL;
1472
1473         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1474
1475         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1476                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1477                                  set->numa_node);
1478         if (!tags->rqs) {
1479                 blk_mq_free_tags(tags);
1480                 return NULL;
1481         }
1482
1483         /*
1484          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1485          * to the cacheline size
1486          */
1487         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1488                                 cache_line_size());
1489         left = rq_size * set->queue_depth;
1490
1491         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1492                 int this_order = max_order;
1493                 struct page *page;
1494                 int to_do;
1495                 void *p;
1496
1497                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1498                         this_order--;
1499
1500                 do {
1501                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1502                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1503                                 this_order);
1504                         if (page)
1505                                 break;
1506                         if (!this_order--)
1507                                 break;
1508                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1509                                 break;
1510                 } while (1);
1511
1512                 if (!page)
1513                         goto fail;
1514
1515                 page->private = this_order;
1516                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1517
1518                 p = page_address(page);
1519                 /*
1520                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1521                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1522                  */
1523                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1524                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1525                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1526                 left -= to_do * rq_size;
1527                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1528                         tags->rqs[i] = p;
1529                         if (set->ops->init_request) {
1530                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1531                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1532                                                 set->numa_node)) {
1533                                         tags->rqs[i] = NULL;
1534                                         goto fail;
1535                                 }
1536                         }
1537
1538                         p += rq_size;
1539                         i++;
1540                 }
1541         }
1542         return tags;
1543
1544 fail:
1545         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1546         return NULL;
1547 }
1548
1549 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1550 {
1551         kfree(bitmap->map);
1552 }
1553
1554 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1555 {
1556         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1557
1558         bitmap->bits_per_word = bpw;
1559
1560         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1561         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1562                                         GFP_KERNEL, node);
1563         if (!bitmap->map)
1564                 return -ENOMEM;
1565
1566         total = nr_cpu_ids;
1567         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1568                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1569                 total -= bitmap->map[i].depth;
1570         }
1571
1572         return 0;
1573 }
1574
1575 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1576 {
1577         struct request_queue *q = hctx->queue;
1578         struct blk_mq_ctx *ctx;
1579         LIST_HEAD(tmp);
1580
1581         /*
1582          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1583          */
1584         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1585
1586         spin_lock(&ctx->lock);
1587         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1588                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1589                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1590         }
1591         spin_unlock(&ctx->lock);
1592
1593         if (list_empty(&tmp))
1594                 return NOTIFY_OK;
1595
1596         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1597         spin_lock(&ctx->lock);
1598
1599         while (!list_empty(&tmp)) {
1600                 struct request *rq;
1601
1602                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1603                 rq->mq_ctx = ctx;
1604                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1605         }
1606
1607         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1608         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1609
1610         spin_unlock(&ctx->lock);
1611
1612         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1613         blk_mq_put_ctx(ctx);
1614         return NOTIFY_OK;
1615 }
1616
1617 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1618                               unsigned int cpu)
1619 {
1620         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1621
1622         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1623                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1624
1625         /*
1626          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1627          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1628          */
1629
1630         return NOTIFY_OK;
1631 }
1632
1633 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1634 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1635                 struct blk_mq_tag_set *set,
1636                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1637 {
1638         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1639
1640         blk_mq_tag_idle(hctx);
1641
1642         if (set->ops->exit_request)
1643                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1644                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1645                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1646
1647         if (set->ops->exit_hctx)
1648                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1649
1650         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1651         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1652         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1653 }
1654
1655 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1656                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1657 {
1658         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1659         unsigned int i;
1660
1661         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1662                 if (i == nr_queue)
1663                         break;
1664                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1665         }
1666 }
1667
1668 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1669                 struct blk_mq_tag_set *set)
1670 {
1671         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1672         unsigned int i;
1673
1674         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1675                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1676 }
1677
1678 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1679                 struct blk_mq_tag_set *set,
1680                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1681 {
1682         int node;
1683         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1684
1685         node = hctx->numa_node;
1686         if (node == NUMA_NO_NODE)
1687                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1688
1689         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1690         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1691         spin_lock_init(&hctx->lock);
1692         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1693         hctx->queue = q;
1694         hctx->queue_num = hctx_idx;
1695         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1696
1697         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1698                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1699         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1700
1701         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1702
1703         /*
1704          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1705          * runtime
1706          */
1707         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1708                                         GFP_KERNEL, node);
1709         if (!hctx->ctxs)
1710                 goto unregister_cpu_notifier;
1711
1712         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1713                 goto free_ctxs;
1714
1715         hctx->nr_ctx = 0;
1716
1717         if (set->ops->init_hctx &&
1718             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1719                 goto free_bitmap;
1720
1721         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1722         if (!hctx->fq)
1723                 goto exit_hctx;
1724
1725         if (set->ops->init_request &&
1726             set->ops->init_request(set->driver_data,
1727                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1728                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1729                 goto free_fq;
1730
1731         return 0;
1732
1733  free_fq:
1734         kfree(hctx->fq);
1735  exit_hctx:
1736         if (set->ops->exit_hctx)
1737                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1738  free_bitmap:
1739         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1740  free_ctxs:
1741         kfree(hctx->ctxs);
1742  unregister_cpu_notifier:
1743         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1744
1745         return -1;
1746 }
1747
1748 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1749                 struct blk_mq_tag_set *set)
1750 {
1751         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1752         unsigned int i;
1753
1754         /*
1755          * Initialize hardware queues
1756          */
1757         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1758                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, i))
1759                         break;
1760         }
1761
1762         if (i == q->nr_hw_queues)
1763                 return 0;
1764
1765         /*
1766          * Init failed
1767          */
1768         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, i);
1769
1770         return 1;
1771 }
1772
1773 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1774                                    unsigned int nr_hw_queues)
1775 {
1776         unsigned int i;
1777
1778         for_each_possible_cpu(i) {
1779                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1780                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1781
1782                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1783                 __ctx->cpu = i;
1784                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1785                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1786                 __ctx->queue = q;
1787
1788                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1789                 if (!cpu_online(i))
1790                         continue;
1791
1792                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1793
1794                 /*
1795                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1796                  * not, we remain on the home node of the device
1797                  */
1798                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1799                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1800         }
1801 }
1802
1803 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1804                                const struct cpumask *online_mask)
1805 {
1806         unsigned int i;
1807         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1808         struct blk_mq_ctx *ctx;
1809         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1810
1811         /*
1812          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1813          */
1814         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1815
1816         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1817                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1818                 hctx->nr_ctx = 0;
1819         }
1820
1821         /*
1822          * Map software to hardware queues
1823          */
1824         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1825                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1826                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1827                         continue;
1828
1829                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1830                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1831                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1832                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1833         }
1834
1835         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1836
1837         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1838                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1839
1840                 /*
1841                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1842                  * disable it and free the request entries.
1843                  */
1844                 if (!hctx->nr_ctx) {
1845                         if (set->tags[i]) {
1846                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1847                                 set->tags[i] = NULL;
1848                         }
1849                         hctx->tags = NULL;
1850                         continue;
1851                 }
1852
1853                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1854                 if (!set->tags[i])
1855                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1856                 hctx->tags = set->tags[i];
1857                 WARN_ON(!hctx->tags);
1858
1859                 /*
1860                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1861                  * This is more accurate and more efficient than looping
1862                  * over all possibly mapped software queues.
1863                  */
1864                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1865
1866                 /*
1867                  * Initialize batch roundrobin counts
1868                  */
1869                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1870                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1871         }
1872
1873         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1874                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1875                         continue;
1876
1877                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1878                 cpumask_set_cpu(i, hctx->tags->cpumask);
1879         }
1880 }
1881
1882 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1883 {
1884         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1885         int i;
1886
1887         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1888                 if (shared)
1889                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1890                 else
1891                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1892         }
1893 }
1894
1895 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1896 {
1897         struct request_queue *q;
1898
1899         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1900                 blk_mq_freeze_queue(q);
1901                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1902                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1903         }
1904 }
1905
1906 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1907 {
1908         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1909
1910         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1911         list_del_init(&q->tag_set_list);
1912         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1913                 /* just transitioned to unshared */
1914                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1915                 /* update existing queue */
1916                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1917         }
1918         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1919 }
1920
1921 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1922                                      struct request_queue *q)
1923 {
1924         q->tag_set = set;
1925
1926         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1927
1928         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1929         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1930                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1931                 /* update existing queue */
1932                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1933         }
1934         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1935                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1936         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1937
1938         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1939 }
1940
1941 /*
1942  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1943  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1944  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1945  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1946  */
1947 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1948 {
1949         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1950         unsigned int i;
1951
1952         /* hctx kobj stays in hctx */
1953         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1954                 if (!hctx)
1955                         continue;
1956                 kfree(hctx->ctxs);
1957                 kfree(hctx);
1958         }
1959
1960         kfree(q->mq_map);
1961         q->mq_map = NULL;
1962
1963         kfree(q->queue_hw_ctx);
1964
1965         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1966         free_percpu(q->queue_ctx);
1967 }
1968
1969 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1970 {
1971         struct request_queue *uninit_q, *q;
1972
1973         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1974         if (!uninit_q)
1975                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1976
1977         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1978         if (IS_ERR(q))
1979                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1980
1981         return q;
1982 }
1983 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1984
1985 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1986                                                   struct request_queue *q)
1987 {
1988         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1989         struct blk_mq_ctx __percpu *ctx;
1990         unsigned int *map;
1991         int i;
1992
1993         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1994         if (!ctx)
1995                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1996
1997         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1998                         set->numa_node);
1999
2000         if (!hctxs)
2001                 goto err_percpu;
2002
2003         map = blk_mq_make_queue_map(set);
2004         if (!map)
2005                 goto err_map;
2006
2007         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2008                 int node = blk_mq_hw_queue_to_node(map, i);
2009
2010                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2011                                         GFP_KERNEL, node);
2012                 if (!hctxs[i])
2013                         goto err_hctxs;
2014
2015                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2016                                                 node))
2017                         goto err_hctxs;
2018
2019                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2020                 hctxs[i]->numa_node = node;
2021                 hctxs[i]->queue_num = i;
2022         }
2023
2024         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
2025         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2026
2027         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2028         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2029         q->mq_map = map;
2030
2031         q->queue_ctx = ctx;
2032         q->queue_hw_ctx = hctxs;
2033
2034         q->mq_ops = set->ops;
2035         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2036
2037         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2038                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2039
2040         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2041
2042         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2043         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2044         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2045
2046         if (q->nr_hw_queues > 1)
2047                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2048         else
2049                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2050
2051         /*
2052          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2053          */
2054         q->nr_requests = set->queue_depth;
2055
2056         if (set->ops->complete)
2057                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2058
2059         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2060
2061         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
2062                 goto err_hctxs;
2063
2064         get_online_cpus();
2065         mutex_lock(&all_q_mutex);
2066
2067         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2068         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2069         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2070
2071         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2072         put_online_cpus();
2073
2074         return q;
2075
2076 err_hctxs:
2077         kfree(map);
2078         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2079                 if (!hctxs[i])
2080                         break;
2081                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2082                 kfree(hctxs[i]);
2083         }
2084 err_map:
2085         kfree(hctxs);
2086 err_percpu:
2087         free_percpu(ctx);
2088         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2089 }
2090 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2091
2092 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2093 {
2094         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2095
2096         mutex_lock(&all_q_mutex);
2097         list_del_init(&q->all_q_node);
2098         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2099
2100         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2101
2102         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2103         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2104 }
2105
2106 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2107 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2108                                 const struct cpumask *online_mask)
2109 {
2110         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2111
2112         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2113
2114         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2115
2116         /*
2117          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2118          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2119          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2120          */
2121
2122         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2123
2124         blk_mq_sysfs_register(q);
2125 }
2126
2127 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2128                                       unsigned long action, void *hcpu)
2129 {
2130         struct request_queue *q;
2131         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2132         /*
2133          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2134          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2135          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2136          */
2137         static struct cpumask online_new;
2138
2139         /*
2140          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2141          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2142          * never be dispatched.
2143          *
2144          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2145          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2146          *
2147          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2148          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2149          * still zero.
2150          *
2151          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2152          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2153          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2154          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2155          */
2156         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2157         case CPU_DEAD:
2158         case CPU_UP_CANCELED:
2159                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2160                 break;
2161         case CPU_UP_PREPARE:
2162                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2163                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2164                 break;
2165         default:
2166                 return NOTIFY_OK;
2167         }
2168
2169         mutex_lock(&all_q_mutex);
2170
2171         /*
2172          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2173          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2174          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2175          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2176          * take place in parallel.
2177          */
2178         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2179                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2180         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2181                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2182
2183                 /*
2184                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2185                  * reinitialization
2186                  */
2187                 del_timer_sync(&q->timeout);
2188         }
2189
2190         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2191                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2192
2193         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2194                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2195
2196         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2197         return NOTIFY_OK;
2198 }
2199
2200 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2201 {
2202         int i;
2203
2204         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2205                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2206                 if (!set->tags[i])
2207                         goto out_unwind;
2208         }
2209
2210         return 0;
2211
2212 out_unwind:
2213         while (--i >= 0)
2214                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2215
2216         return -ENOMEM;
2217 }
2218
2219 /*
2220  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2221  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2222  * will be updated to reflect the allocated depth.
2223  */
2224 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2225 {
2226         unsigned int depth;
2227         int err;
2228
2229         depth = set->queue_depth;
2230         do {
2231                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2232                 if (!err)
2233                         break;
2234
2235                 set->queue_depth >>= 1;
2236                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2237                         err = -ENOMEM;
2238                         break;
2239                 }
2240         } while (set->queue_depth);
2241
2242         if (!set->queue_depth || err) {
2243                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2244                 return -ENOMEM;
2245         }
2246
2247         if (depth != set->queue_depth)
2248                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2249                                                 depth, set->queue_depth);
2250
2251         return 0;
2252 }
2253
2254 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2255 {
2256         return tags->cpumask;
2257 }
2258 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2259
2260 /*
2261  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2262  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2263  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2264  * value will be stored in set->queue_depth.
2265  */
2266 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2267 {
2268         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2269
2270         if (!set->nr_hw_queues)
2271                 return -EINVAL;
2272         if (!set->queue_depth)
2273                 return -EINVAL;
2274         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2275                 return -EINVAL;
2276
2277         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2278                 return -EINVAL;
2279
2280         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2281                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2282                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2283                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2284         }
2285
2286         /*
2287          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2288          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2289          * 64 tags to prevent using too much memory.
2290          */
2291         if (is_kdump_kernel()) {
2292                 set->nr_hw_queues = 1;
2293                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2294         }
2295
2296         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
2297                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
2298                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2299         if (!set->tags)
2300                 return -ENOMEM;
2301
2302         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2303                 goto enomem;
2304
2305         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2306         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2307
2308         return 0;
2309 enomem:
2310         kfree(set->tags);
2311         set->tags = NULL;
2312         return -ENOMEM;
2313 }
2314 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2315
2316 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2317 {
2318         int i;
2319
2320         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2321                 if (set->tags[i])
2322                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2323         }
2324
2325         kfree(set->tags);
2326         set->tags = NULL;
2327 }
2328 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2329
2330 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2331 {
2332         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2333         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2334         int i, ret;
2335
2336         if (!set || nr > set->queue_depth)
2337                 return -EINVAL;
2338
2339         ret = 0;
2340         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2341                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2342                 if (ret)
2343                         break;
2344         }
2345
2346         if (!ret)
2347                 q->nr_requests = nr;
2348
2349         return ret;
2350 }
2351
2352 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2353 {
2354         mutex_lock(&all_q_mutex);
2355 }
2356
2357 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2358 {
2359         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2360 }
2361
2362 static int __init blk_mq_init(void)
2363 {
2364         blk_mq_cpu_init();
2365
2366         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2367
2368         return 0;
2369 }
2370 subsys_initcall(blk_mq_init);