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