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