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 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
 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             blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, &same_queue_rq))
1264                 return BLK_QC_T_NONE;
1265
1266         rq = blk_mq_map_request(q, bio, &data);
1267         if (unlikely(!rq))
1268                 return BLK_QC_T_NONE;
1269
1270         cookie = blk_tag_to_qc_t(rq->tag, data.hctx->queue_num);
1271
1272         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1273                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1274                 blk_insert_flush(rq);
1275                 goto run_queue;
1276         }
1277
1278         plug = current->plug;
1279         /*
1280          * If the driver supports defer issued based on 'last', then
1281          * queue it up like normal since we can potentially save some
1282          * CPU this way.
1283          */
1284         if (((plug && !blk_queue_nomerges(q)) || is_sync) &&
1285             !(data.hctx->flags & BLK_MQ_F_DEFER_ISSUE)) {
1286                 struct request *old_rq = NULL;
1287
1288                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1289
1290                 /*
1291                  * We do limited pluging. If the bio can be merged, do that.
1292                  * Otherwise the existing request in the plug list will be
1293                  * issued. So the plug list will have one request at most
1294                  */
1295                 if (plug) {
1296                         /*
1297                          * The plug list might get flushed before this. If that
1298                          * happens, same_queue_rq is invalid and plug list is
1299                          * empty
1300                          */
1301                         if (same_queue_rq && !list_empty(&plug->mq_list)) {
1302                                 old_rq = same_queue_rq;
1303                                 list_del_init(&old_rq->queuelist);
1304                         }
1305                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1306                 } else /* is_sync */
1307                         old_rq = rq;
1308                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1309                 if (!old_rq)
1310                         goto done;
1311                 if (test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &data.hctx->state) ||
1312                     blk_mq_direct_issue_request(old_rq, &cookie) != 0)
1313                         blk_mq_insert_request(old_rq, false, true, true);
1314                 goto done;
1315         }
1316
1317         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1318                 /*
1319                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1320                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1321                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1322                  * dispatching.
1323                  */
1324 run_queue:
1325                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1326         }
1327         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1328 done:
1329         return cookie;
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Single hardware queue variant. This will attempt to use any per-process
1334  * plug for merging and IO deferral.
1335  */
1336 static blk_qc_t blk_sq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
1337 {
1338         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
1339         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
1340         struct blk_plug *plug;
1341         unsigned int request_count = 0;
1342         struct blk_map_ctx data;
1343         struct request *rq;
1344         blk_qc_t cookie;
1345
1346         blk_queue_bounce(q, &bio);
1347
1348         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
1349                 bio_io_error(bio);
1350                 return BLK_QC_T_NONE;
1351         }
1352
1353         blk_queue_split(q, &bio, q->bio_split);
1354
1355         if (!is_flush_fua && !blk_queue_nomerges(q)) {
1356                 if (blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count, NULL))
1357                         return BLK_QC_T_NONE;
1358         } else
1359                 request_count = blk_plug_queued_count(q);
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
1384                 blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1385
1386                 if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1387                         blk_flush_plug_list(plug, false);
1388                         trace_block_plug(q);
1389                 }
1390
1391                 list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1392                 return cookie;
1393         }
1394
1395         if (!blk_mq_merge_queue_io(data.hctx, data.ctx, rq, bio)) {
1396                 /*
1397                  * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For
1398                  * an ASYNC request, just ensure that we run it later on. The
1399                  * latter allows for merging opportunities and more efficient
1400                  * dispatching.
1401                  */
1402 run_queue:
1403                 blk_mq_run_hw_queue(data.hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1404         }
1405
1406         blk_mq_put_ctx(data.ctx);
1407         return cookie;
1408 }
1409
1410 /*
1411  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1412  */
1413 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1414 {
1415         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1416 }
1417 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1418
1419 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1420                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1421 {
1422         struct page *page;
1423
1424         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1425                 int i;
1426
1427                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1428                         if (!tags->rqs[i])
1429                                 continue;
1430                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1431                                                 hctx_idx, i);
1432                         tags->rqs[i] = NULL;
1433                 }
1434         }
1435
1436         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1437                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1438                 list_del_init(&page->lru);
1439                 /*
1440                  * Remove kmemleak object previously allocated in
1441                  * blk_mq_init_rq_map().
1442                  */
1443                 kmemleak_free(page_address(page));
1444                 __free_pages(page, page->private);
1445         }
1446
1447         kfree(tags->rqs);
1448
1449         blk_mq_free_tags(tags);
1450 }
1451
1452 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1453 {
1454         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1455 }
1456
1457 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1458                 unsigned int hctx_idx)
1459 {
1460         struct blk_mq_tags *tags;
1461         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1462         size_t rq_size, left;
1463
1464         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1465                                 set->numa_node,
1466                                 BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(set->flags));
1467         if (!tags)
1468                 return NULL;
1469
1470         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1471
1472         tags->rqs = kzalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1473                                  GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY,
1474                                  set->numa_node);
1475         if (!tags->rqs) {
1476                 blk_mq_free_tags(tags);
1477                 return NULL;
1478         }
1479
1480         /*
1481          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1482          * to the cacheline size
1483          */
1484         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1485                                 cache_line_size());
1486         left = rq_size * set->queue_depth;
1487
1488         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1489                 int this_order = max_order;
1490                 struct page *page;
1491                 int to_do;
1492                 void *p;
1493
1494                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1495                         this_order--;
1496
1497                 do {
1498                         page = alloc_pages_node(set->numa_node,
1499                                 GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_NORETRY | __GFP_ZERO,
1500                                 this_order);
1501                         if (page)
1502                                 break;
1503                         if (!this_order--)
1504                                 break;
1505                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1506                                 break;
1507                 } while (1);
1508
1509                 if (!page)
1510                         goto fail;
1511
1512                 page->private = this_order;
1513                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1514
1515                 p = page_address(page);
1516                 /*
1517                  * Allow kmemleak to scan these pages as they contain pointers
1518                  * to additional allocations like via ops->init_request().
1519                  */
1520                 kmemleak_alloc(p, order_to_size(this_order), 1, GFP_KERNEL);
1521                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1522                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1523                 left -= to_do * rq_size;
1524                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1525                         tags->rqs[i] = p;
1526                         if (set->ops->init_request) {
1527                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1528                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1529                                                 set->numa_node)) {
1530                                         tags->rqs[i] = NULL;
1531                                         goto fail;
1532                                 }
1533                         }
1534
1535                         p += rq_size;
1536                         i++;
1537                 }
1538         }
1539         return tags;
1540
1541 fail:
1542         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1543         return NULL;
1544 }
1545
1546 static void blk_mq_free_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap)
1547 {
1548         kfree(bitmap->map);
1549 }
1550
1551 static int blk_mq_alloc_bitmap(struct blk_mq_ctxmap *bitmap, int node)
1552 {
1553         unsigned int bpw = 8, total, num_maps, i;
1554
1555         bitmap->bits_per_word = bpw;
1556
1557         num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, bpw) / bpw;
1558         bitmap->map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(struct blk_align_bitmap),
1559                                         GFP_KERNEL, node);
1560         if (!bitmap->map)
1561                 return -ENOMEM;
1562
1563         total = nr_cpu_ids;
1564         for (i = 0; i < num_maps; i++) {
1565                 bitmap->map[i].depth = min(total, bitmap->bits_per_word);
1566                 total -= bitmap->map[i].depth;
1567         }
1568
1569         return 0;
1570 }
1571
1572 static int blk_mq_hctx_cpu_offline(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, int cpu)
1573 {
1574         struct request_queue *q = hctx->queue;
1575         struct blk_mq_ctx *ctx;
1576         LIST_HEAD(tmp);
1577
1578         /*
1579          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1580          */
1581         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1582
1583         spin_lock(&ctx->lock);
1584         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1585                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1586                 blk_mq_hctx_clear_pending(hctx, ctx);
1587         }
1588         spin_unlock(&ctx->lock);
1589
1590         if (list_empty(&tmp))
1591                 return NOTIFY_OK;
1592
1593         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1594         spin_lock(&ctx->lock);
1595
1596         while (!list_empty(&tmp)) {
1597                 struct request *rq;
1598
1599                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1600                 rq->mq_ctx = ctx;
1601                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1602         }
1603
1604         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1605         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1606
1607         spin_unlock(&ctx->lock);
1608
1609         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1610         blk_mq_put_ctx(ctx);
1611         return NOTIFY_OK;
1612 }
1613
1614 static int blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1615                               unsigned int cpu)
1616 {
1617         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1618
1619         if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN)
1620                 return blk_mq_hctx_cpu_offline(hctx, cpu);
1621
1622         /*
1623          * In case of CPU online, tags may be reallocated
1624          * in blk_mq_map_swqueue() after mapping is updated.
1625          */
1626
1627         return NOTIFY_OK;
1628 }
1629
1630 /* hctx->ctxs will be freed in queue's release handler */
1631 static void blk_mq_exit_hctx(struct request_queue *q,
1632                 struct blk_mq_tag_set *set,
1633                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned int hctx_idx)
1634 {
1635         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1636
1637         blk_mq_tag_idle(hctx);
1638
1639         if (set->ops->exit_request)
1640                 set->ops->exit_request(set->driver_data,
1641                                        hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1642                                        flush_start_tag + hctx_idx);
1643
1644         if (set->ops->exit_hctx)
1645                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1646
1647         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1648         blk_free_flush_queue(hctx->fq);
1649         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1650 }
1651
1652 static void blk_mq_exit_hw_queues(struct request_queue *q,
1653                 struct blk_mq_tag_set *set, int nr_queue)
1654 {
1655         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1656         unsigned int i;
1657
1658         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1659                 if (i == nr_queue)
1660                         break;
1661                 blk_mq_exit_hctx(q, set, hctx, i);
1662         }
1663 }
1664
1665 static void blk_mq_free_hw_queues(struct request_queue *q,
1666                 struct blk_mq_tag_set *set)
1667 {
1668         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1669         unsigned int i;
1670
1671         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1672                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1673 }
1674
1675 static int blk_mq_init_hctx(struct request_queue *q,
1676                 struct blk_mq_tag_set *set,
1677                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned hctx_idx)
1678 {
1679         int node;
1680         unsigned flush_start_tag = set->queue_depth;
1681
1682         node = hctx->numa_node;
1683         if (node == NUMA_NO_NODE)
1684                 node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1685
1686         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1687         INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1688         spin_lock_init(&hctx->lock);
1689         INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1690         hctx->queue = q;
1691         hctx->queue_num = hctx_idx;
1692         hctx->flags = set->flags & ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1693
1694         blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1695                                         blk_mq_hctx_notify, hctx);
1696         blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1697
1698         hctx->tags = set->tags[hctx_idx];
1699
1700         /*
1701          * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation at
1702          * runtime
1703          */
1704         hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1705                                         GFP_KERNEL, node);
1706         if (!hctx->ctxs)
1707                 goto unregister_cpu_notifier;
1708
1709         if (blk_mq_alloc_bitmap(&hctx->ctx_map, node))
1710                 goto free_ctxs;
1711
1712         hctx->nr_ctx = 0;
1713
1714         if (set->ops->init_hctx &&
1715             set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, hctx_idx))
1716                 goto free_bitmap;
1717
1718         hctx->fq = blk_alloc_flush_queue(q, hctx->numa_node, set->cmd_size);
1719         if (!hctx->fq)
1720                 goto exit_hctx;
1721
1722         if (set->ops->init_request &&
1723             set->ops->init_request(set->driver_data,
1724                                    hctx->fq->flush_rq, hctx_idx,
1725                                    flush_start_tag + hctx_idx, node))
1726                 goto free_fq;
1727
1728         return 0;
1729
1730  free_fq:
1731         kfree(hctx->fq);
1732  exit_hctx:
1733         if (set->ops->exit_hctx)
1734                 set->ops->exit_hctx(hctx, hctx_idx);
1735  free_bitmap:
1736         blk_mq_free_bitmap(&hctx->ctx_map);
1737  free_ctxs:
1738         kfree(hctx->ctxs);
1739  unregister_cpu_notifier:
1740         blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1741
1742         return -1;
1743 }
1744
1745 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1746                 struct blk_mq_tag_set *set)
1747 {
1748         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1749         unsigned int i;
1750
1751         /*
1752          * Initialize hardware queues
1753          */
1754         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1755                 if (blk_mq_init_hctx(q, set, hctx, i))
1756                         break;
1757         }
1758
1759         if (i == q->nr_hw_queues)
1760                 return 0;
1761
1762         /*
1763          * Init failed
1764          */
1765         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, i);
1766
1767         return 1;
1768 }
1769
1770 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1771                                    unsigned int nr_hw_queues)
1772 {
1773         unsigned int i;
1774
1775         for_each_possible_cpu(i) {
1776                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1777                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1778
1779                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1780                 __ctx->cpu = i;
1781                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1782                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1783                 __ctx->queue = q;
1784
1785                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1786                 if (!cpu_online(i))
1787                         continue;
1788
1789                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1790
1791                 /*
1792                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1793                  * not, we remain on the home node of the device
1794                  */
1795                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1796                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1797         }
1798 }
1799
1800 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q,
1801                                const struct cpumask *online_mask)
1802 {
1803         unsigned int i;
1804         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1805         struct blk_mq_ctx *ctx;
1806         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1807
1808         /*
1809          * Avoid others reading imcomplete hctx->cpumask through sysfs
1810          */
1811         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
1812
1813         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1814                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1815                 hctx->nr_ctx = 0;
1816         }
1817
1818         /*
1819          * Map software to hardware queues
1820          */
1821         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1822                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1823                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1824                         continue;
1825
1826                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1827                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1828                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1829                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1830         }
1831
1832         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
1833
1834         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1835                 struct blk_mq_ctxmap *map = &hctx->ctx_map;
1836
1837                 /*
1838                  * If no software queues are mapped to this hardware queue,
1839                  * disable it and free the request entries.
1840                  */
1841                 if (!hctx->nr_ctx) {
1842                         if (set->tags[i]) {
1843                                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1844                                 set->tags[i] = NULL;
1845                         }
1846                         hctx->tags = NULL;
1847                         continue;
1848                 }
1849
1850                 /* unmapped hw queue can be remapped after CPU topo changed */
1851                 if (!set->tags[i])
1852                         set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1853                 hctx->tags = set->tags[i];
1854                 WARN_ON(!hctx->tags);
1855
1856                 /*
1857                  * Set the map size to the number of mapped software queues.
1858                  * This is more accurate and more efficient than looping
1859                  * over all possibly mapped software queues.
1860                  */
1861                 map->size = DIV_ROUND_UP(hctx->nr_ctx, map->bits_per_word);
1862
1863                 /*
1864                  * Initialize batch roundrobin counts
1865                  */
1866                 hctx->next_cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
1867                 hctx->next_cpu_batch = BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH;
1868         }
1869
1870         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1871                 if (!cpumask_test_cpu(i, online_mask))
1872                         continue;
1873
1874                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1875                 cpumask_set_cpu(i, hctx->tags->cpumask);
1876         }
1877 }
1878
1879 static void queue_set_hctx_shared(struct request_queue *q, bool shared)
1880 {
1881         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1882         int i;
1883
1884         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1885                 if (shared)
1886                         hctx->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1887                 else
1888                         hctx->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1889         }
1890 }
1891
1892 static void blk_mq_update_tag_set_depth(struct blk_mq_tag_set *set, bool shared)
1893 {
1894         struct request_queue *q;
1895
1896         list_for_each_entry(q, &set->tag_list, tag_set_list) {
1897                 blk_mq_freeze_queue(q);
1898                 queue_set_hctx_shared(q, shared);
1899                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1900         }
1901 }
1902
1903 static void blk_mq_del_queue_tag_set(struct request_queue *q)
1904 {
1905         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
1906
1907         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1908         list_del_init(&q->tag_set_list);
1909         if (list_is_singular(&set->tag_list)) {
1910                 /* just transitioned to unshared */
1911                 set->flags &= ~BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1912                 /* update existing queue */
1913                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, false);
1914         }
1915         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1916 }
1917
1918 static void blk_mq_add_queue_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
1919                                      struct request_queue *q)
1920 {
1921         q->tag_set = set;
1922
1923         mutex_lock(&set->tag_list_lock);
1924
1925         /* Check to see if we're transitioning to shared (from 1 to 2 queues). */
1926         if (!list_empty(&set->tag_list) && !(set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)) {
1927                 set->flags |= BLK_MQ_F_TAG_SHARED;
1928                 /* update existing queue */
1929                 blk_mq_update_tag_set_depth(set, true);
1930         }
1931         if (set->flags & BLK_MQ_F_TAG_SHARED)
1932                 queue_set_hctx_shared(q, true);
1933         list_add_tail(&q->tag_set_list, &set->tag_list);
1934
1935         mutex_unlock(&set->tag_list_lock);
1936 }
1937
1938 /*
1939  * It is the actual release handler for mq, but we do it from
1940  * request queue's release handler for avoiding use-after-free
1941  * and headache because q->mq_kobj shouldn't have been introduced,
1942  * but we can't group ctx/kctx kobj without it.
1943  */
1944 void blk_mq_release(struct request_queue *q)
1945 {
1946         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1947         unsigned int i;
1948
1949         /* hctx kobj stays in hctx */
1950         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1951                 if (!hctx)
1952                         continue;
1953                 kfree(hctx->ctxs);
1954                 kfree(hctx);
1955         }
1956
1957         kfree(q->mq_map);
1958         q->mq_map = NULL;
1959
1960         kfree(q->queue_hw_ctx);
1961
1962         /* ctx kobj stays in queue_ctx */
1963         free_percpu(q->queue_ctx);
1964 }
1965
1966 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1967 {
1968         struct request_queue *uninit_q, *q;
1969
1970         uninit_q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1971         if (!uninit_q)
1972                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1973
1974         q = blk_mq_init_allocated_queue(set, uninit_q);
1975         if (IS_ERR(q))
1976                 blk_cleanup_queue(uninit_q);
1977
1978         return q;
1979 }
1980 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1981
1982 struct request_queue *blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1983                                                   struct request_queue *q)
1984 {
1985         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1986         struct blk_mq_ctx __percpu *ctx;
1987         unsigned int *map;
1988         int i;
1989
1990         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1991         if (!ctx)
1992                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1993
1994         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1995                         set->numa_node);
1996
1997         if (!hctxs)
1998                 goto err_percpu;
1999
2000         map = blk_mq_make_queue_map(set);
2001         if (!map)
2002                 goto err_map;
2003
2004         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2005                 int node = blk_mq_hw_queue_to_node(map, i);
2006
2007                 hctxs[i] = kzalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
2008                                         GFP_KERNEL, node);
2009                 if (!hctxs[i])
2010                         goto err_hctxs;
2011
2012                 if (!zalloc_cpumask_var_node(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL,
2013                                                 node))
2014                         goto err_hctxs;
2015
2016                 atomic_set(&hctxs[i]->nr_active, 0);
2017                 hctxs[i]->numa_node = node;
2018                 hctxs[i]->queue_num = i;
2019         }
2020
2021         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
2022         blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout ? set->timeout : 30 * HZ);
2023
2024         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
2025         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
2026         q->mq_map = map;
2027
2028         q->queue_ctx = ctx;
2029         q->queue_hw_ctx = hctxs;
2030
2031         q->mq_ops = set->ops;
2032         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
2033
2034         if (!(set->flags & BLK_MQ_F_SG_MERGE))
2035                 q->queue_flags |= 1 << QUEUE_FLAG_NO_SG_MERGE;
2036
2037         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
2038
2039         INIT_WORK(&q->requeue_work, blk_mq_requeue_work);
2040         INIT_LIST_HEAD(&q->requeue_list);
2041         spin_lock_init(&q->requeue_lock);
2042
2043         if (q->nr_hw_queues > 1)
2044                 blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
2045         else
2046                 blk_queue_make_request(q, blk_sq_make_request);
2047
2048         /*
2049          * Do this after blk_queue_make_request() overrides it...
2050          */
2051         q->nr_requests = set->queue_depth;
2052
2053         if (set->ops->complete)
2054                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
2055
2056         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
2057
2058         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
2059                 goto err_hctxs;
2060
2061         get_online_cpus();
2062         mutex_lock(&all_q_mutex);
2063
2064         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
2065         blk_mq_add_queue_tag_set(set, q);
2066         blk_mq_map_swqueue(q, cpu_online_mask);
2067
2068         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2069         put_online_cpus();
2070
2071         return q;
2072
2073 err_hctxs:
2074         kfree(map);
2075         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2076                 if (!hctxs[i])
2077                         break;
2078                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
2079                 kfree(hctxs[i]);
2080         }
2081 err_map:
2082         kfree(hctxs);
2083 err_percpu:
2084         free_percpu(ctx);
2085         return ERR_PTR(-ENOMEM);
2086 }
2087 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_allocated_queue);
2088
2089 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
2090 {
2091         struct blk_mq_tag_set   *set = q->tag_set;
2092
2093         mutex_lock(&all_q_mutex);
2094         list_del_init(&q->all_q_node);
2095         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2096
2097         blk_mq_del_queue_tag_set(q);
2098
2099         blk_mq_exit_hw_queues(q, set, set->nr_hw_queues);
2100         blk_mq_free_hw_queues(q, set);
2101 }
2102
2103 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
2104 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q,
2105                                 const struct cpumask *online_mask)
2106 {
2107         WARN_ON_ONCE(!atomic_read(&q->mq_freeze_depth));
2108
2109         blk_mq_sysfs_unregister(q);
2110
2111         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues, online_mask);
2112
2113         /*
2114          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
2115          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
2116          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
2117          */
2118
2119         blk_mq_map_swqueue(q, online_mask);
2120
2121         blk_mq_sysfs_register(q);
2122 }
2123
2124 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
2125                                       unsigned long action, void *hcpu)
2126 {
2127         struct request_queue *q;
2128         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2129         /*
2130          * New online cpumask which is going to be set in this hotplug event.
2131          * Declare this cpumasks as global as cpu-hotplug operation is invoked
2132          * one-by-one and dynamically allocating this could result in a failure.
2133          */
2134         static struct cpumask online_new;
2135
2136         /*
2137          * Before hotadded cpu starts handling requests, new mappings must
2138          * be established.  Otherwise, these requests in hw queue might
2139          * never be dispatched.
2140          *
2141          * For example, there is a single hw queue (hctx) and two CPU queues
2142          * (ctx0 for CPU0, and ctx1 for CPU1).
2143          *
2144          * Now CPU1 is just onlined and a request is inserted into
2145          * ctx1->rq_list and set bit0 in pending bitmap as ctx1->index_hw is
2146          * still zero.
2147          *
2148          * And then while running hw queue, flush_busy_ctxs() finds bit0 is
2149          * set in pending bitmap and tries to retrieve requests in
2150          * hctx->ctxs[0]->rq_list.  But htx->ctxs[0] is a pointer to ctx0,
2151          * so the request in ctx1->rq_list is ignored.
2152          */
2153         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
2154         case CPU_DEAD:
2155         case CPU_UP_CANCELED:
2156                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2157                 break;
2158         case CPU_UP_PREPARE:
2159                 cpumask_copy(&online_new, cpu_online_mask);
2160                 cpumask_set_cpu(cpu, &online_new);
2161                 break;
2162         default:
2163                 return NOTIFY_OK;
2164         }
2165
2166         mutex_lock(&all_q_mutex);
2167
2168         /*
2169          * We need to freeze and reinit all existing queues.  Freezing
2170          * involves synchronous wait for an RCU grace period and doing it
2171          * one by one may take a long time.  Start freezing all queues in
2172          * one swoop and then wait for the completions so that freezing can
2173          * take place in parallel.
2174          */
2175         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2176                 blk_mq_freeze_queue_start(q);
2177         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node) {
2178                 blk_mq_freeze_queue_wait(q);
2179
2180                 /*
2181                  * timeout handler can't touch hw queue during the
2182                  * reinitialization
2183                  */
2184                 del_timer_sync(&q->timeout);
2185         }
2186
2187         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2188                 blk_mq_queue_reinit(q, &online_new);
2189
2190         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
2191                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
2192
2193         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2194         return NOTIFY_OK;
2195 }
2196
2197 static int __blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2198 {
2199         int i;
2200
2201         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2202                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
2203                 if (!set->tags[i])
2204                         goto out_unwind;
2205         }
2206
2207         return 0;
2208
2209 out_unwind:
2210         while (--i >= 0)
2211                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2212
2213         return -ENOMEM;
2214 }
2215
2216 /*
2217  * Allocate the request maps associated with this tag_set. Note that this
2218  * may reduce the depth asked for, if memory is tight. set->queue_depth
2219  * will be updated to reflect the allocated depth.
2220  */
2221 static int blk_mq_alloc_rq_maps(struct blk_mq_tag_set *set)
2222 {
2223         unsigned int depth;
2224         int err;
2225
2226         depth = set->queue_depth;
2227         do {
2228                 err = __blk_mq_alloc_rq_maps(set);
2229                 if (!err)
2230                         break;
2231
2232                 set->queue_depth >>= 1;
2233                 if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN) {
2234                         err = -ENOMEM;
2235                         break;
2236                 }
2237         } while (set->queue_depth);
2238
2239         if (!set->queue_depth || err) {
2240                 pr_err("blk-mq: failed to allocate request map\n");
2241                 return -ENOMEM;
2242         }
2243
2244         if (depth != set->queue_depth)
2245                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth (%u -> %u)\n",
2246                                                 depth, set->queue_depth);
2247
2248         return 0;
2249 }
2250
2251 struct cpumask *blk_mq_tags_cpumask(struct blk_mq_tags *tags)
2252 {
2253         return tags->cpumask;
2254 }
2255 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_tags_cpumask);
2256
2257 /*
2258  * Alloc a tag set to be associated with one or more request queues.
2259  * May fail with EINVAL for various error conditions. May adjust the
2260  * requested depth down, if if it too large. In that case, the set
2261  * value will be stored in set->queue_depth.
2262  */
2263 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2264 {
2265         BUILD_BUG_ON(BLK_MQ_MAX_DEPTH > 1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS);
2266
2267         if (!set->nr_hw_queues)
2268                 return -EINVAL;
2269         if (!set->queue_depth)
2270                 return -EINVAL;
2271         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
2272                 return -EINVAL;
2273
2274         if (!set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue)
2275                 return -EINVAL;
2276
2277         if (set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
2278                 pr_info("blk-mq: reduced tag depth to %u\n",
2279                         BLK_MQ_MAX_DEPTH);
2280                 set->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
2281         }
2282
2283         /*
2284          * If a crashdump is active, then we are potentially in a very
2285          * memory constrained environment. Limit us to 1 queue and
2286          * 64 tags to prevent using too much memory.
2287          */
2288         if (is_kdump_kernel()) {
2289                 set->nr_hw_queues = 1;
2290                 set->queue_depth = min(64U, set->queue_depth);
2291         }
2292
2293         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
2294                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
2295                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
2296         if (!set->tags)
2297                 return -ENOMEM;
2298
2299         if (blk_mq_alloc_rq_maps(set))
2300                 goto enomem;
2301
2302         mutex_init(&set->tag_list_lock);
2303         INIT_LIST_HEAD(&set->tag_list);
2304
2305         return 0;
2306 enomem:
2307         kfree(set->tags);
2308         set->tags = NULL;
2309         return -ENOMEM;
2310 }
2311 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
2312
2313 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
2314 {
2315         int i;
2316
2317         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
2318                 if (set->tags[i])
2319                         blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
2320         }
2321
2322         kfree(set->tags);
2323         set->tags = NULL;
2324 }
2325 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
2326
2327 int blk_mq_update_nr_requests(struct request_queue *q, unsigned int nr)
2328 {
2329         struct blk_mq_tag_set *set = q->tag_set;
2330         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
2331         int i, ret;
2332
2333         if (!set || nr > set->queue_depth)
2334                 return -EINVAL;
2335
2336         ret = 0;
2337         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
2338                 ret = blk_mq_tag_update_depth(hctx->tags, nr);
2339                 if (ret)
2340                         break;
2341         }
2342
2343         if (!ret)
2344                 q->nr_requests = nr;
2345
2346         return ret;
2347 }
2348
2349 void blk_mq_disable_hotplug(void)
2350 {
2351         mutex_lock(&all_q_mutex);
2352 }
2353
2354 void blk_mq_enable_hotplug(void)
2355 {
2356         mutex_unlock(&all_q_mutex);
2357 }
2358
2359 static int __init blk_mq_init(void)
2360 {
2361         blk_mq_cpu_init();
2362
2363         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, 0);
2364
2365         return 0;
2366 }
2367 subsys_initcall(blk_mq_init);