block/blk-mq.c

   1 #include <linux/kernel.h>
   2 #include <linux/module.h>
   3 #include <linux/backing-dev.h>
   4 #include <linux/bio.h>
   5 #include <linux/blkdev.h>
   6 #include <linux/mm.h>
   7 #include <linux/init.h>
   8 #include <linux/slab.h>
   9 #include <linux/workqueue.h>
  10 #include <linux/smp.h>
  11 #include <linux/llist.h>
  12 #include <linux/list_sort.h>
  13 #include <linux/cpu.h>
  14 #include <linux/cache.h>
  15 #include <linux/sched/sysctl.h>
  16 #include <linux/delay.h>
  17
  18 #include <trace/events/block.h>
  19
  20 #include <linux/blk-mq.h>
  21 #include "blk.h"
  22 #include "blk-mq.h"
  23 #include "blk-mq-tag.h"
  24
  25 static DEFINE_MUTEX(all_q_mutex);
  26 static LIST_HEAD(all_q_list);
  27
  28 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
  29
  30 static struct blk_mq_ctx *__blk_mq_get_ctx(struct request_queue *q,
  31                                            unsigned int cpu)
  32 {
  33         return per_cpu_ptr(q->queue_ctx, cpu);
  34 }
  35
  36 /*
  37  * This assumes per-cpu software queueing queues. They could be per-node
  38  * as well, for instance. For now this is hardcoded as-is. Note that we don't
  39  * care about preemption, since we know the ctx's are persistent. This does
  40  * mean that we can't rely on ctx always matching the currently running CPU.
  41  */
  42 static struct blk_mq_ctx *blk_mq_get_ctx(struct request_queue *q)
  43 {
  44         return __blk_mq_get_ctx(q, get_cpu());
  45 }
  46
  47 static void blk_mq_put_ctx(struct blk_mq_ctx *ctx)
  48 {
  49         put_cpu();
  50 }
  51
  52 /*
  53  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  54  */
  55 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  56 {
  57         unsigned int i;
  58
  59         for (i = 0; i < hctx->nr_ctx_map; i++)
  60                 if (hctx->ctx_map[i])
  61                         return true;
  62
  63         return false;
  64 }
  65
  66 /*
  67  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  68  */
  69 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  70                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  71 {
  72         if (!test_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map))
  73                 set_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
  74 }
  75
  76 static struct request *__blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  77                                               gfp_t gfp, bool reserved)
  78 {
  79         struct request *rq;
  80         unsigned int tag;
  81
  82         tag = blk_mq_get_tag(hctx->tags, gfp, reserved);
  83         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
  84                 rq = hctx->tags->rqs[tag];
  85                 blk_rq_init(hctx->queue, rq);
  86                 rq->tag = tag;
  87
  88                 return rq;
  89         }
  90
  91         return NULL;
  92 }
  93
  94 static int blk_mq_queue_enter(struct request_queue *q)
  95 {
  96         int ret;
  97
  98         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, 1, 1000000);
  99         smp_wmb();
 100         /* we have problems to freeze the queue if it's initializing */
 101         if (!blk_queue_bypass(q) || !blk_queue_init_done(q))
 102                 return 0;
 103
 104         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, -1, 1000000);
 105
 106         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 107         ret = wait_event_interruptible_lock_irq(q->mq_freeze_wq,
 108                 !blk_queue_bypass(q) || blk_queue_dying(q),
 109                 *q->queue_lock);
 110         /* inc usage with lock hold to avoid freeze_queue runs here */
 111         if (!ret && !blk_queue_dying(q))
 112                 __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, 1, 1000000);
 113         else if (blk_queue_dying(q))
 114                 ret = -ENODEV;
 115         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 116
 117         return ret;
 118 }
 119
 120 static void blk_mq_queue_exit(struct request_queue *q)
 121 {
 122         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, -1, 1000000);
 123 }
 124
 125 static void __blk_mq_drain_queue(struct request_queue *q)
 126 {
 127         while (true) {
 128                 s64 count;
 129
 130                 spin_lock_irq(q->queue_lock);
 131                 count = percpu_counter_sum(&q->mq_usage_counter);
 132                 spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 133
 134                 if (count == 0)
 135                         break;
 136                 blk_mq_run_queues(q, false);
 137                 msleep(10);
 138         }
 139 }
 140
 141 /*
 142  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 143  * the queue afterward.
 144  */
 145 static void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 146 {
 147         bool drain;
 148
 149         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 150         drain = !q->bypass_depth++;
 151         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 152         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 153
 154         if (drain)
 155                 __blk_mq_drain_queue(q);
 156 }
 157
 158 void blk_mq_drain_queue(struct request_queue *q)
 159 {
 160         __blk_mq_drain_queue(q);
 161 }
 162
 163 static void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 164 {
 165         bool wake = false;
 166
 167         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 168         if (!--q->bypass_depth) {
 169                 queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 170                 wake = true;
 171         }
 172         WARN_ON_ONCE(q->bypass_depth < 0);
 173         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 174         if (wake)
 175                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 176 }
 177
 178 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 179 {
 180         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 181 }
 182 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 183
 184 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct request_queue *q, struct blk_mq_ctx *ctx,
 185                                struct request *rq, unsigned int rw_flags)
 186 {
 187         if (blk_queue_io_stat(q))
 188                 rw_flags |= REQ_IO_STAT;
 189
 190         rq->mq_ctx = ctx;
 191         rq->cmd_flags = rw_flags;
 192         rq->start_time = jiffies;
 193         set_start_time_ns(rq);
 194         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 195 }
 196
 197 static struct request *blk_mq_alloc_request_pinned(struct request_queue *q,
 198                                                    int rw, gfp_t gfp,
 199                                                    bool reserved)
 200 {
 201         struct request *rq;
 202
 203         do {
 204                 struct blk_mq_ctx *ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 205                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 206
 207                 rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, gfp & ~__GFP_WAIT, reserved);
 208                 if (rq) {
 209                         blk_mq_rq_ctx_init(q, ctx, rq, rw);
 210                         break;
 211                 }
 212
 213                 if (gfp & __GFP_WAIT) {
 214                         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 215                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 216                 } else {
 217                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 218                         break;
 219                 }
 220
 221                 blk_mq_wait_for_tags(hctx->tags, reserved);
 222         } while (1);
 223
 224         return rq;
 225 }
 226
 227 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw, gfp_t gfp)
 228 {
 229         struct request *rq;
 230
 231         if (blk_mq_queue_enter(q))
 232                 return NULL;
 233
 234         rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, gfp, false);
 235         if (rq)
 236                 blk_mq_put_ctx(rq->mq_ctx);
 237         return rq;
 238 }
 239
 240 struct request *blk_mq_alloc_reserved_request(struct request_queue *q, int rw,
 241                                               gfp_t gfp)
 242 {
 243         struct request *rq;
 244
 245         if (blk_mq_queue_enter(q))
 246                 return NULL;
 247
 248         rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, gfp, true);
 249         if (rq)
 250                 blk_mq_put_ctx(rq->mq_ctx);
 251         return rq;
 252 }
 253 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_reserved_request);
 254
 255 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 256                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 257 {
 258         const int tag = rq->tag;
 259         struct request_queue *q = rq->q;
 260
 261         blk_mq_put_tag(hctx->tags, tag);
 262         blk_mq_queue_exit(q);
 263 }
 264
 265 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 266 {
 267         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 268         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 269         struct request_queue *q = rq->q;
 270
 271         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 272
 273         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 274         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Clone all relevant state from a request that has been put on hold in
 279  * the flush state machine into the preallocated flush request that hangs
 280  * off the request queue.
 281  *
 282  * For a driver the flush request should be invisible, that's why we are
 283  * impersonating the original request here.
 284  */
 285 void blk_mq_clone_flush_request(struct request *flush_rq,
 286                 struct request *orig_rq)
 287 {
 288         struct blk_mq_hw_ctx *hctx =
 289                 orig_rq->q->mq_ops->map_queue(orig_rq->q, orig_rq->mq_ctx->cpu);
 290
 291         flush_rq->mq_ctx = orig_rq->mq_ctx;
 292         flush_rq->tag = orig_rq->tag;
 293         memcpy(blk_mq_rq_to_pdu(flush_rq), blk_mq_rq_to_pdu(orig_rq),
 294                 hctx->cmd_size);
 295 }
 296
 297 inline void __blk_mq_end_io(struct request *rq, int error)
 298 {
 299         blk_account_io_done(rq);
 300
 301         if (rq->end_io) {
 302                 rq->end_io(rq, error);
 303         } else {
 304                 if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 305                         blk_mq_free_request(rq->next_rq);
 306                 blk_mq_free_request(rq);
 307         }
 308 }
 309 EXPORT_SYMBOL(__blk_mq_end_io);
 310
 311 void blk_mq_end_io(struct request *rq, int error)
 312 {
 313         if (blk_update_request(rq, error, blk_rq_bytes(rq)))
 314                 BUG();
 315         __blk_mq_end_io(rq, error);
 316 }
 317 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_end_io);
 318
 319 static void __blk_mq_complete_request_remote(void *data)
 320 {
 321         struct request *rq = data;
 322
 323         rq->q->softirq_done_fn(rq);
 324 }
 325
 326 void __blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 327 {
 328         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 329         bool shared = false;
 330         int cpu;
 331
 332         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_COMP, &rq->q->queue_flags)) {
 333                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 334                 return;
 335         }
 336
 337         cpu = get_cpu();
 338         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_SAME_FORCE, &rq->q->queue_flags))
 339                 shared = cpus_share_cache(cpu, ctx->cpu);
 340
 341         if (cpu != ctx->cpu && !shared && cpu_online(ctx->cpu)) {
 342                 rq->csd.func = __blk_mq_complete_request_remote;
 343                 rq->csd.info = rq;
 344                 rq->csd.flags = 0;
 345                 smp_call_function_single_async(ctx->cpu, &rq->csd);
 346         } else {
 347                 rq->q->softirq_done_fn(rq);
 348         }
 349         put_cpu();
 350 }
 351
 352 /**
 353  * blk_mq_complete_request - end I/O on a request
 354  * @rq:         the request being processed
 355  *
 356  * Description:
 357  *      Ends all I/O on a request. It does not handle partial completions.
 358  *      The actual completion happens out-of-order, through a IPI handler.
 359  **/
 360 void blk_mq_complete_request(struct request *rq)
 361 {
 362         if (unlikely(blk_should_fake_timeout(rq->q)))
 363                 return;
 364         if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 365                 __blk_mq_complete_request(rq);
 366 }
 367 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_complete_request);
 368
 369 static void blk_mq_start_request(struct request *rq, bool last)
 370 {
 371         struct request_queue *q = rq->q;
 372
 373         trace_block_rq_issue(q, rq);
 374
 375         rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq);
 376         if (unlikely(blk_bidi_rq(rq)))
 377                 rq->next_rq->resid_len = blk_rq_bytes(rq->next_rq);
 378
 379         /*
 380          * Just mark start time and set the started bit. Due to memory
 381          * ordering, we know we'll see the correct deadline as long as
 382          * REQ_ATOMIC_STARTED is seen.
 383          */
 384         rq->deadline = jiffies + q->rq_timeout;
 385
 386         /*
 387          * Mark us as started and clear complete. Complete might have been
 388          * set if requeue raced with timeout, which then marked it as
 389          * complete. So be sure to clear complete again when we start
 390          * the request, otherwise we'll ignore the completion event.
 391          */
 392         set_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 393         clear_bit(REQ_ATOM_COMPLETE, &rq->atomic_flags);
 394
 395         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq)) {
 396                 /*
 397                  * Make sure space for the drain appears.  We know we can do
 398                  * this because max_hw_segments has been adjusted to be one
 399                  * fewer than the device can handle.
 400                  */
 401                 rq->nr_phys_segments++;
 402         }
 403
 404         /*
 405          * Flag the last request in the series so that drivers know when IO
 406          * should be kicked off, if they don't do it on a per-request basis.
 407          *
 408          * Note: the flag isn't the only condition drivers should do kick off.
 409          * If drive is busy, the last request might not have the bit set.
 410          */
 411         if (last)
 412                 rq->cmd_flags |= REQ_END;
 413 }
 414
 415 static void __blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 416 {
 417         struct request_queue *q = rq->q;
 418
 419         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 420         clear_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags);
 421
 422         rq->cmd_flags &= ~REQ_END;
 423
 424         if (q->dma_drain_size && blk_rq_bytes(rq))
 425                 rq->nr_phys_segments--;
 426 }
 427
 428 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq)
 429 {
 430         struct request_queue *q = rq->q;
 431
 432         __blk_mq_requeue_request(rq);
 433         blk_clear_rq_complete(rq);
 434
 435         trace_block_rq_requeue(q, rq);
 436
 437         BUG_ON(blk_queued_rq(rq));
 438         blk_mq_insert_request(rq, true, true, false);
 439 }
 440 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_requeue_request);
 441
 442 struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags, unsigned int tag)
 443 {
 444         return tags->rqs[tag];
 445 }
 446 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_tag_to_rq);
 447
 448 struct blk_mq_timeout_data {
 449         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 450         unsigned long *next;
 451         unsigned int *next_set;
 452 };
 453
 454 static void blk_mq_timeout_check(void *__data, unsigned long *free_tags)
 455 {
 456         struct blk_mq_timeout_data *data = __data;
 457         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data->hctx;
 458         unsigned int tag;
 459
 460          /* It may not be in flight yet (this is where
 461          * the REQ_ATOMIC_STARTED flag comes in). The requests are
 462          * statically allocated, so we know it's always safe to access the
 463          * memory associated with a bit offset into ->rqs[].
 464          */
 465         tag = 0;
 466         do {
 467                 struct request *rq;
 468
 469                 tag = find_next_zero_bit(free_tags, hctx->tags->nr_tags, tag);
 470                 if (tag >= hctx->tags->nr_tags)
 471                         break;
 472
 473                 rq = blk_mq_tag_to_rq(hctx->tags, tag++);
 474                 if (rq->q != hctx->queue)
 475                         continue;
 476                 if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 477                         continue;
 478
 479                 blk_rq_check_expired(rq, data->next, data->next_set);
 480         } while (1);
 481 }
 482
 483 static void blk_mq_hw_ctx_check_timeout(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 484                                         unsigned long *next,
 485                                         unsigned int *next_set)
 486 {
 487         struct blk_mq_timeout_data data = {
 488                 .hctx           = hctx,
 489                 .next           = next,
 490                 .next_set       = next_set,
 491         };
 492
 493         /*
 494          * Ask the tagging code to iterate busy requests, so we can
 495          * check them for timeout.
 496          */
 497         blk_mq_tag_busy_iter(hctx->tags, blk_mq_timeout_check, &data);
 498 }
 499
 500 static enum blk_eh_timer_return blk_mq_rq_timed_out(struct request *rq)
 501 {
 502         struct request_queue *q = rq->q;
 503
 504         /*
 505          * We know that complete is set at this point. If STARTED isn't set
 506          * anymore, then the request isn't active and the "timeout" should
 507          * just be ignored. This can happen due to the bitflag ordering.
 508          * Timeout first checks if STARTED is set, and if it is, assumes
 509          * the request is active. But if we race with completion, then
 510          * we both flags will get cleared. So check here again, and ignore
 511          * a timeout event with a request that isn't active.
 512          */
 513         if (!test_bit(REQ_ATOM_STARTED, &rq->atomic_flags))
 514                 return BLK_EH_NOT_HANDLED;
 515
 516         if (!q->mq_ops->timeout)
 517                 return BLK_EH_RESET_TIMER;
 518
 519         return q->mq_ops->timeout(rq);
 520 }
 521
 522 static void blk_mq_rq_timer(unsigned long data)
 523 {
 524         struct request_queue *q = (struct request_queue *) data;
 525         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 526         unsigned long next = 0;
 527         int i, next_set = 0;
 528
 529         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 530                 blk_mq_hw_ctx_check_timeout(hctx, &next, &next_set);
 531
 532         if (next_set)
 533                 mod_timer(&q->timeout, round_jiffies_up(next));
 534 }
 535
 536 /*
 537  * Reverse check our software queue for entries that we could potentially
 538  * merge with. Currently includes a hand-wavy stop count of 8, to not spend
 539  * too much time checking for merges.
 540  */
 541 static bool blk_mq_attempt_merge(struct request_queue *q,
 542                                  struct blk_mq_ctx *ctx, struct bio *bio)
 543 {
 544         struct request *rq;
 545         int checked = 8;
 546
 547         list_for_each_entry_reverse(rq, &ctx->rq_list, queuelist) {
 548                 int el_ret;
 549
 550                 if (!checked--)
 551                         break;
 552
 553                 if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
 554                         continue;
 555
 556                 el_ret = blk_try_merge(rq, bio);
 557                 if (el_ret == ELEVATOR_BACK_MERGE) {
 558                         if (bio_attempt_back_merge(q, rq, bio)) {
 559                                 ctx->rq_merged++;
 560                                 return true;
 561                         }
 562                         break;
 563                 } else if (el_ret == ELEVATOR_FRONT_MERGE) {
 564                         if (bio_attempt_front_merge(q, rq, bio)) {
 565                                 ctx->rq_merged++;
 566                                 return true;
 567                         }
 568                         break;
 569                 }
 570         }
 571
 572         return false;
 573 }
 574
 575 /*
 576  * Run this hardware queue, pulling any software queues mapped to it in.
 577  * Note that this function currently has various problems around ordering
 578  * of IO. In particular, we'd like FIFO behaviour on handling existing
 579  * items on the hctx->dispatch list. Ignore that for now.
 580  */
 581 static void __blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 582 {
 583         struct request_queue *q = hctx->queue;
 584         struct blk_mq_ctx *ctx;
 585         struct request *rq;
 586         LIST_HEAD(rq_list);
 587         int bit, queued;
 588
 589         WARN_ON(!cpumask_test_cpu(raw_smp_processor_id(), hctx->cpumask));
 590
 591         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 592                 return;
 593
 594         hctx->run++;
 595
 596         /*
 597          * Touch any software queue that has pending entries.
 598          */
 599         for_each_set_bit(bit, hctx->ctx_map, hctx->nr_ctx) {
 600                 clear_bit(bit, hctx->ctx_map);
 601                 ctx = hctx->ctxs[bit];
 602
 603                 spin_lock(&ctx->lock);
 604                 list_splice_tail_init(&ctx->rq_list, &rq_list);
 605                 spin_unlock(&ctx->lock);
 606         }
 607
 608         /*
 609          * If we have previous entries on our dispatch list, grab them
 610          * and stuff them at the front for more fair dispatch.
 611          */
 612         if (!list_empty_careful(&hctx->dispatch)) {
 613                 spin_lock(&hctx->lock);
 614                 if (!list_empty(&hctx->dispatch))
 615                         list_splice_init(&hctx->dispatch, &rq_list);
 616                 spin_unlock(&hctx->lock);
 617         }
 618
 619         /*
 620          * Delete and return all entries from our dispatch list
 621          */
 622         queued = 0;
 623
 624         /*
 625          * Now process all the entries, sending them to the driver.
 626          */
 627         while (!list_empty(&rq_list)) {
 628                 int ret;
 629
 630                 rq = list_first_entry(&rq_list, struct request, queuelist);
 631                 list_del_init(&rq->queuelist);
 632
 633                 blk_mq_start_request(rq, list_empty(&rq_list));
 634
 635                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, rq);
 636                 switch (ret) {
 637                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 638                         queued++;
 639                         continue;
 640                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 641                         /*
 642                          * FIXME: we should have a mechanism to stop the queue
 643                          * like blk_stop_queue, otherwise we will waste cpu
 644                          * time
 645                          */
 646                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 647                         __blk_mq_requeue_request(rq);
 648                         break;
 649                 default:
 650                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 651                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 652                         rq->errors = -EIO;
 653                         blk_mq_end_io(rq, rq->errors);
 654                         break;
 655                 }
 656
 657                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 658                         break;
 659         }
 660
 661         if (!queued)
 662                 hctx->dispatched[0]++;
 663         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 664                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 665
 666         /*
 667          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 668          * that is where we will continue on next queue run.
 669          */
 670         if (!list_empty(&rq_list)) {
 671                 spin_lock(&hctx->lock);
 672                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 673                 spin_unlock(&hctx->lock);
 674         }
 675 }
 676
 677 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 678 {
 679         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state)))
 680                 return;
 681
 682         if (!async && cpumask_test_cpu(smp_processor_id(), hctx->cpumask))
 683                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 684         else if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 685                 kblockd_schedule_delayed_work(&hctx->run_work, 0);
 686         else {
 687                 unsigned int cpu;
 688
 689                 /*
 690                  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 691                  * in a mask and had some smarts for more clever placement
 692                  * than the first CPU. Or we could round-robin here. For now,
 693                  * just queue on the first CPU.
 694                  */
 695                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 696                 kblockd_schedule_delayed_work_on(cpu, &hctx->run_work, 0);
 697         }
 698 }
 699
 700 void blk_mq_run_queues(struct request_queue *q, bool async)
 701 {
 702         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 703         int i;
 704
 705         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 706                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 707                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 708                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 709                         continue;
 710
 711                 preempt_disable();
 712                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 713                 preempt_enable();
 714         }
 715 }
 716 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_queues);
 717
 718 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 719 {
 720         cancel_delayed_work(&hctx->run_work);
 721         cancel_delayed_work(&hctx->delay_work);
 722         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 723 }
 724 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 725
 726 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 727 {
 728         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 729         int i;
 730
 731         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 732                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 733 }
 734 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 735
 736 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 737 {
 738         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 739
 740         preempt_disable();
 741         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 742         preempt_enable();
 743 }
 744 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 745
 746 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q)
 747 {
 748         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 749         int i;
 750
 751         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 752                 blk_mq_start_hw_queue(hctx);
 753 }
 754 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queues);
 755
 756
 757 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async)
 758 {
 759         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 760         int i;
 761
 762         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 763                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 764                         continue;
 765
 766                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 767                 preempt_disable();
 768                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 769                 preempt_enable();
 770         }
 771 }
 772 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 773
 774 static void blk_mq_run_work_fn(struct work_struct *work)
 775 {
 776         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 777
 778         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, run_work.work);
 779
 780         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 781 }
 782
 783 static void blk_mq_delay_work_fn(struct work_struct *work)
 784 {
 785         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 786
 787         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delay_work.work);
 788
 789         if (test_and_clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 790                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 791 }
 792
 793 void blk_mq_delay_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs)
 794 {
 795         unsigned long tmo = msecs_to_jiffies(msecs);
 796
 797         if (hctx->queue->nr_hw_queues == 1)
 798                 kblockd_schedule_delayed_work(&hctx->delay_work, tmo);
 799         else {
 800                 unsigned int cpu;
 801
 802                 /*
 803                  * It'd be great if the workqueue API had a way to pass
 804                  * in a mask and had some smarts for more clever placement
 805                  * than the first CPU. Or we could round-robin here. For now,
 806                  * just queue on the first CPU.
 807                  */
 808                 cpu = cpumask_first(hctx->cpumask);
 809                 kblockd_schedule_delayed_work_on(cpu, &hctx->delay_work, tmo);
 810         }
 811 }
 812 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_delay_queue);
 813
 814 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 815                                     struct request *rq, bool at_head)
 816 {
 817         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 818
 819         trace_block_rq_insert(hctx->queue, rq);
 820
 821         if (at_head)
 822                 list_add(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 823         else
 824                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 825         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 826
 827         /*
 828          * We do this early, to ensure we are on the right CPU.
 829          */
 830         blk_add_timer(rq);
 831 }
 832
 833 void blk_mq_insert_request(struct request *rq, bool at_head, bool run_queue,
 834                 bool async)
 835 {
 836         struct request_queue *q = rq->q;
 837         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 838         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx, *current_ctx;
 839
 840         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 841         if (!cpu_online(ctx->cpu))
 842                 rq->mq_ctx = ctx = current_ctx;
 843
 844         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 845
 846         if (rq->cmd_flags & (REQ_FLUSH | REQ_FUA) &&
 847             !(rq->cmd_flags & (REQ_FLUSH_SEQ))) {
 848                 blk_insert_flush(rq);
 849         } else {
 850                 spin_lock(&ctx->lock);
 851                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, at_head);
 852                 spin_unlock(&ctx->lock);
 853         }
 854
 855         if (run_queue)
 856                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 857
 858         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 859 }
 860
 861 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
 862                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
 863                                      struct list_head *list,
 864                                      int depth,
 865                                      bool from_schedule)
 866
 867 {
 868         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 869         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
 870
 871         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
 872
 873         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 874
 875         if (!cpu_online(ctx->cpu))
 876                 ctx = current_ctx;
 877         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 878
 879         /*
 880          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
 881          * offline now
 882          */
 883         spin_lock(&ctx->lock);
 884         while (!list_empty(list)) {
 885                 struct request *rq;
 886
 887                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
 888                 list_del_init(&rq->queuelist);
 889                 rq->mq_ctx = ctx;
 890                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
 891         }
 892         spin_unlock(&ctx->lock);
 893
 894         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
 895         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 896 }
 897
 898 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
 899 {
 900         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
 901         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
 902
 903         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
 904                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
 905                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
 906 }
 907
 908 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
 909 {
 910         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
 911         struct request_queue *this_q;
 912         struct request *rq;
 913         LIST_HEAD(list);
 914         LIST_HEAD(ctx_list);
 915         unsigned int depth;
 916
 917         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
 918
 919         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
 920
 921         this_q = NULL;
 922         this_ctx = NULL;
 923         depth = 0;
 924
 925         while (!list_empty(&list)) {
 926                 rq = list_entry_rq(list.next);
 927                 list_del_init(&rq->queuelist);
 928                 BUG_ON(!rq->q);
 929                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
 930                         if (this_ctx) {
 931                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
 932                                                         &ctx_list, depth,
 933                                                         from_schedule);
 934                         }
 935
 936                         this_ctx = rq->mq_ctx;
 937                         this_q = rq->q;
 938                         depth = 0;
 939                 }
 940
 941                 depth++;
 942                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
 943         }
 944
 945         /*
 946          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
 947          * on 'ctx_list'. Do those.
 948          */
 949         if (this_ctx) {
 950                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
 951                                        from_schedule);
 952         }
 953 }
 954
 955 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
 956 {
 957         init_request_from_bio(rq, bio);
 958         blk_account_io_start(rq, 1);
 959 }
 960
 961 static void blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 962 {
 963         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 964         struct blk_mq_ctx *ctx;
 965         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
 966         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
 967         int rw = bio_data_dir(bio);
 968         struct request *rq;
 969         unsigned int use_plug, request_count = 0;
 970
 971         /*
 972          * If we have multiple hardware queues, just go directly to
 973          * one of those for sync IO.
 974          */
 975         use_plug = !is_flush_fua && ((q->nr_hw_queues == 1) || !is_sync);
 976
 977         blk_queue_bounce(q, &bio);
 978
 979         if (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
 980                 bio_endio(bio, -EIO);
 981                 return;
 982         }
 983
 984         if (use_plug && blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count))
 985                 return;
 986
 987         if (blk_mq_queue_enter(q)) {
 988                 bio_endio(bio, -EIO);
 989                 return;
 990         }
 991
 992         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 993         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 994
 995         if (is_sync)
 996                 rw |= REQ_SYNC;
 997         trace_block_getrq(q, bio, rw);
 998         rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, GFP_ATOMIC, false);
 999         if (likely(rq))
1000                 blk_mq_rq_ctx_init(q, ctx, rq, rw);
1001         else {
1002                 blk_mq_put_ctx(ctx);
1003                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
1004                 rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, __GFP_WAIT|GFP_ATOMIC,
1005                                                         false);
1006                 ctx = rq->mq_ctx;
1007                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1008         }
1009
1010         hctx->queued++;
1011
1012         if (unlikely(is_flush_fua)) {
1013                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1014                 blk_insert_flush(rq);
1015                 goto run_queue;
1016         }
1017
1018         /*
1019          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
1020          * utilize that to temporarily store requests until the task is
1021          * either done or scheduled away.
1022          */
1023         if (use_plug) {
1024                 struct blk_plug *plug = current->plug;
1025
1026                 if (plug) {
1027                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
1028                         if (list_empty(&plug->mq_list))
1029                                 trace_block_plug(q);
1030                         else if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
1031                                 blk_flush_plug_list(plug, false);
1032                                 trace_block_plug(q);
1033                         }
1034                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
1035                         blk_mq_put_ctx(ctx);
1036                         return;
1037                 }
1038         }
1039
1040         if (!(hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE)) {
1041                 init_request_from_bio(rq, bio);
1042
1043                 spin_lock(&ctx->lock);
1044 insert_rq:
1045                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
1046                 spin_unlock(&ctx->lock);
1047                 blk_account_io_start(rq, 1);
1048         } else {
1049                 spin_lock(&ctx->lock);
1050                 if (!blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio)) {
1051                         init_request_from_bio(rq, bio);
1052                         goto insert_rq;
1053                 }
1054
1055                 spin_unlock(&ctx->lock);
1056                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
1057         }
1058
1059
1060         /*
1061          * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For an
1062          * ASYNC request, just ensure that we run it later on. The latter
1063          * allows for merging opportunities and more efficient dispatching.
1064          */
1065 run_queue:
1066         blk_mq_run_hw_queue(hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1067         blk_mq_put_ctx(ctx);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1072  */
1073 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1074 {
1075         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1076 }
1077 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1078
1079 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_single_hw_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
1080                                                    unsigned int hctx_index)
1081 {
1082         return kmalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1083                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, set->numa_node);
1084 }
1085 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_single_hw_queue);
1086
1087 void blk_mq_free_single_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1088                                  unsigned int hctx_index)
1089 {
1090         kfree(hctx);
1091 }
1092 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_single_hw_queue);
1093
1094 static void blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1095                                unsigned int cpu)
1096 {
1097         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1098         struct request_queue *q = hctx->queue;
1099         struct blk_mq_ctx *ctx;
1100         LIST_HEAD(tmp);
1101
1102         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN)
1103                 return;
1104
1105         /*
1106          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1107          */
1108         ctx = __blk_mq_get_ctx(q, cpu);
1109
1110         spin_lock(&ctx->lock);
1111         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1112                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1113                 clear_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
1114         }
1115         spin_unlock(&ctx->lock);
1116
1117         if (list_empty(&tmp))
1118                 return;
1119
1120         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
1121         spin_lock(&ctx->lock);
1122
1123         while (!list_empty(&tmp)) {
1124                 struct request *rq;
1125
1126                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1127                 rq->mq_ctx = ctx;
1128                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1129         }
1130
1131         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
1132         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1133
1134         spin_unlock(&ctx->lock);
1135
1136         blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
1137         blk_mq_put_ctx(ctx);
1138 }
1139
1140 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1141                 struct blk_mq_tags *tags, unsigned int hctx_idx)
1142 {
1143         struct page *page;
1144
1145         if (tags->rqs && set->ops->exit_request) {
1146                 int i;
1147
1148                 for (i = 0; i < tags->nr_tags; i++) {
1149                         if (!tags->rqs[i])
1150                                 continue;
1151                         set->ops->exit_request(set->driver_data, tags->rqs[i],
1152                                                 hctx_idx, i);
1153                 }
1154         }
1155
1156         while (!list_empty(&tags->page_list)) {
1157                 page = list_first_entry(&tags->page_list, struct page, lru);
1158                 list_del_init(&page->lru);
1159                 __free_pages(page, page->private);
1160         }
1161
1162         kfree(tags->rqs);
1163
1164         blk_mq_free_tags(tags);
1165 }
1166
1167 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1168 {
1169         return (size_t)PAGE_SIZE << order;
1170 }
1171
1172 static struct blk_mq_tags *blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_tag_set *set,
1173                 unsigned int hctx_idx)
1174 {
1175         struct blk_mq_tags *tags;
1176         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1177         size_t rq_size, left;
1178
1179         tags = blk_mq_init_tags(set->queue_depth, set->reserved_tags,
1180                                 set->numa_node);
1181         if (!tags)
1182                 return NULL;
1183
1184         INIT_LIST_HEAD(&tags->page_list);
1185
1186         tags->rqs = kmalloc_node(set->queue_depth * sizeof(struct request *),
1187                                         GFP_KERNEL, set->numa_node);
1188         if (!tags->rqs) {
1189                 blk_mq_free_tags(tags);
1190                 return NULL;
1191         }
1192
1193         /*
1194          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1195          * to the cacheline size
1196          */
1197         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + set->cmd_size,
1198                                 cache_line_size());
1199         left = rq_size * set->queue_depth;
1200
1201         for (i = 0; i < set->queue_depth; ) {
1202                 int this_order = max_order;
1203                 struct page *page;
1204                 int to_do;
1205                 void *p;
1206
1207                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1208                         this_order--;
1209
1210                 do {
1211                         page = alloc_pages_node(set->numa_node, GFP_KERNEL,
1212                                                 this_order);
1213                         if (page)
1214                                 break;
1215                         if (!this_order--)
1216                                 break;
1217                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1218                                 break;
1219                 } while (1);
1220
1221                 if (!page)
1222                         goto fail;
1223
1224                 page->private = this_order;
1225                 list_add_tail(&page->lru, &tags->page_list);
1226
1227                 p = page_address(page);
1228                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1229                 to_do = min(entries_per_page, set->queue_depth - i);
1230                 left -= to_do * rq_size;
1231                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1232                         tags->rqs[i] = p;
1233                         if (set->ops->init_request) {
1234                                 if (set->ops->init_request(set->driver_data,
1235                                                 tags->rqs[i], hctx_idx, i,
1236                                                 set->numa_node))
1237                                         goto fail;
1238                         }
1239
1240                         p += rq_size;
1241                         i++;
1242                 }
1243         }
1244
1245         return tags;
1246
1247 fail:
1248         pr_warn("%s: failed to allocate requests\n", __func__);
1249         blk_mq_free_rq_map(set, tags, hctx_idx);
1250         return NULL;
1251 }
1252
1253 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1254                 struct blk_mq_tag_set *set)
1255 {
1256         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1257         unsigned int i, j;
1258
1259         /*
1260          * Initialize hardware queues
1261          */
1262         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1263                 unsigned int num_maps;
1264                 int node;
1265
1266                 node = hctx->numa_node;
1267                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1268                         node = hctx->numa_node = set->numa_node;
1269
1270                 INIT_DELAYED_WORK(&hctx->run_work, blk_mq_run_work_fn);
1271                 INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delay_work, blk_mq_delay_work_fn);
1272                 spin_lock_init(&hctx->lock);
1273                 INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1274                 hctx->queue = q;
1275                 hctx->queue_num = i;
1276                 hctx->flags = set->flags;
1277                 hctx->cmd_size = set->cmd_size;
1278
1279                 blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1280                                                 blk_mq_hctx_notify, hctx);
1281                 blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1282
1283                 hctx->tags = set->tags[i];
1284
1285                 /*
1286                  * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation in
1287                  * runtime
1288                  */
1289                 hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1290                                                 GFP_KERNEL, node);
1291                 if (!hctx->ctxs)
1292                         break;
1293
1294                 num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, BITS_PER_LONG) / BITS_PER_LONG;
1295                 hctx->ctx_map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(unsigned long),
1296                                                 GFP_KERNEL, node);
1297                 if (!hctx->ctx_map)
1298                         break;
1299
1300                 hctx->nr_ctx_map = num_maps;
1301                 hctx->nr_ctx = 0;
1302
1303                 if (set->ops->init_hctx &&
1304                     set->ops->init_hctx(hctx, set->driver_data, i))
1305                         break;
1306         }
1307
1308         if (i == q->nr_hw_queues)
1309                 return 0;
1310
1311         /*
1312          * Init failed
1313          */
1314         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, j) {
1315                 if (i == j)
1316                         break;
1317
1318                 if (set->ops->exit_hctx)
1319                         set->ops->exit_hctx(hctx, j);
1320
1321                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1322                 kfree(hctx->ctxs);
1323                 kfree(hctx->ctx_map);
1324         }
1325
1326         return 1;
1327 }
1328
1329 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1330                                    unsigned int nr_hw_queues)
1331 {
1332         unsigned int i;
1333
1334         for_each_possible_cpu(i) {
1335                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1336                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1337
1338                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1339                 __ctx->cpu = i;
1340                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1341                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1342                 __ctx->queue = q;
1343
1344                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1345                 if (!cpu_online(i))
1346                         continue;
1347
1348                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1349                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1350                 hctx->nr_ctx++;
1351
1352                 /*
1353                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1354                  * not, we remain on the home node of the device
1355                  */
1356                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1357                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1358         }
1359 }
1360
1361 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
1362 {
1363         unsigned int i;
1364         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1365         struct blk_mq_ctx *ctx;
1366
1367         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1368                 cpumask_clear(hctx->cpumask);
1369                 hctx->nr_ctx = 0;
1370         }
1371
1372         /*
1373          * Map software to hardware queues
1374          */
1375         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1376                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1377                 if (!cpu_online(i))
1378                         continue;
1379
1380                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1381                 cpumask_set_cpu(i, hctx->cpumask);
1382                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1383                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1384         }
1385 }
1386
1387 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *set)
1388 {
1389         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1390         struct blk_mq_ctx *ctx;
1391         struct request_queue *q;
1392         int i;
1393
1394         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1395         if (!ctx)
1396                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1397
1398         hctxs = kmalloc_node(set->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1399                         set->numa_node);
1400
1401         if (!hctxs)
1402                 goto err_percpu;
1403
1404         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1405                 hctxs[i] = set->ops->alloc_hctx(set, i);
1406                 if (!hctxs[i])
1407                         goto err_hctxs;
1408
1409                 if (!zalloc_cpumask_var(&hctxs[i]->cpumask, GFP_KERNEL))
1410                         goto err_hctxs;
1411
1412                 hctxs[i]->numa_node = NUMA_NO_NODE;
1413                 hctxs[i]->queue_num = i;
1414         }
1415
1416         q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, set->numa_node);
1417         if (!q)
1418                 goto err_hctxs;
1419
1420         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(set);
1421         if (!q->mq_map)
1422                 goto err_map;
1423
1424         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
1425         blk_queue_rq_timeout(q, 30000);
1426
1427         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
1428         q->nr_hw_queues = set->nr_hw_queues;
1429
1430         q->queue_ctx = ctx;
1431         q->queue_hw_ctx = hctxs;
1432
1433         q->mq_ops = set->ops;
1434         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
1435
1436         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
1437
1438         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
1439         blk_queue_rq_timed_out(q, blk_mq_rq_timed_out);
1440         if (set->timeout)
1441                 blk_queue_rq_timeout(q, set->timeout);
1442
1443         if (set->ops->complete)
1444                 blk_queue_softirq_done(q, set->ops->complete);
1445
1446         blk_mq_init_flush(q);
1447         blk_mq_init_cpu_queues(q, set->nr_hw_queues);
1448
1449         q->flush_rq = kzalloc(round_up(sizeof(struct request) +
1450                                 set->cmd_size, cache_line_size()),
1451                                 GFP_KERNEL);
1452         if (!q->flush_rq)
1453                 goto err_hw;
1454
1455         if (blk_mq_init_hw_queues(q, set))
1456                 goto err_flush_rq;
1457
1458         blk_mq_map_swqueue(q);
1459
1460         mutex_lock(&all_q_mutex);
1461         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
1462         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1463
1464         return q;
1465
1466 err_flush_rq:
1467         kfree(q->flush_rq);
1468 err_hw:
1469         kfree(q->mq_map);
1470 err_map:
1471         blk_cleanup_queue(q);
1472 err_hctxs:
1473         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1474                 if (!hctxs[i])
1475                         break;
1476                 free_cpumask_var(hctxs[i]->cpumask);
1477                 set->ops->free_hctx(hctxs[i], i);
1478         }
1479         kfree(hctxs);
1480 err_percpu:
1481         free_percpu(ctx);
1482         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1483 }
1484 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1485
1486 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
1487 {
1488         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1489         int i;
1490
1491         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1492                 kfree(hctx->ctx_map);
1493                 kfree(hctx->ctxs);
1494                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1495                 if (q->mq_ops->exit_hctx)
1496                         q->mq_ops->exit_hctx(hctx, i);
1497                 free_cpumask_var(hctx->cpumask);
1498                 q->mq_ops->free_hctx(hctx, i);
1499         }
1500
1501         free_percpu(q->queue_ctx);
1502         kfree(q->queue_hw_ctx);
1503         kfree(q->mq_map);
1504
1505         q->queue_ctx = NULL;
1506         q->queue_hw_ctx = NULL;
1507         q->mq_map = NULL;
1508
1509         mutex_lock(&all_q_mutex);
1510         list_del_init(&q->all_q_node);
1511         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1512 }
1513
1514 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
1515 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q)
1516 {
1517         blk_mq_freeze_queue(q);
1518
1519         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues);
1520
1521         /*
1522          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
1523          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
1524          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
1525          */
1526
1527         blk_mq_map_swqueue(q);
1528
1529         blk_mq_unfreeze_queue(q);
1530 }
1531
1532 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
1533                                       unsigned long action, void *hcpu)
1534 {
1535         struct request_queue *q;
1536
1537         /*
1538          * Before new mapping is established, hotadded cpu might already start
1539          * handling requests. This doesn't break anything as we map offline
1540          * CPUs to first hardware queue. We will re-init queue below to get
1541          * optimal settings.
1542          */
1543         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN &&
1544             action != CPU_ONLINE && action != CPU_ONLINE_FROZEN)
1545                 return NOTIFY_OK;
1546
1547         mutex_lock(&all_q_mutex);
1548         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
1549                 blk_mq_queue_reinit(q);
1550         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1551         return NOTIFY_OK;
1552 }
1553
1554 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
1555 {
1556         int i;
1557
1558         if (!set->nr_hw_queues)
1559                 return -EINVAL;
1560         if (!set->queue_depth || set->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH)
1561                 return -EINVAL;
1562         if (set->queue_depth < set->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN)
1563                 return -EINVAL;
1564
1565         if (!set->nr_hw_queues ||
1566             !set->ops->queue_rq || !set->ops->map_queue ||
1567             !set->ops->alloc_hctx || !set->ops->free_hctx)
1568                 return -EINVAL;
1569
1570
1571         set->tags = kmalloc_node(set->nr_hw_queues *
1572                                  sizeof(struct blk_mq_tags *),
1573                                  GFP_KERNEL, set->numa_node);
1574         if (!set->tags)
1575                 goto out;
1576
1577         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++) {
1578                 set->tags[i] = blk_mq_init_rq_map(set, i);
1579                 if (!set->tags[i])
1580                         goto out_unwind;
1581         }
1582
1583         return 0;
1584
1585 out_unwind:
1586         while (--i >= 0)
1587                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1588 out:
1589         return -ENOMEM;
1590 }
1591 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_tag_set);
1592
1593 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set)
1594 {
1595         int i;
1596
1597         for (i = 0; i < set->nr_hw_queues; i++)
1598                 blk_mq_free_rq_map(set, set->tags[i], i);
1599         kfree(set->tags);
1600 }
1601 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_tag_set);
1602
1603 void blk_mq_disable_hotplug(void)
1604 {
1605         mutex_lock(&all_q_mutex);
1606 }
1607
1608 void blk_mq_enable_hotplug(void)
1609 {
1610         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1611 }
1612
1613 static int __init blk_mq_init(void)
1614 {
1615         blk_mq_cpu_init();
1616
1617         /* Must be called after percpu_counter_hotcpu_callback() */
1618         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, -10);
1619
1620         return 0;
1621 }
1622 subsys_initcall(blk_mq_init);