block/blk-cgroup.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _BLK_CGROUP_PRIVATE_H
   3 #define _BLK_CGROUP_PRIVATE_H
   4 /*
   5  * block cgroup private header
   6  *
   7  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
   8  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <[email protected]>
   9  *
  10  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <[email protected]>
  11  *                    Paolo Valente <[email protected]>
  12  *
  13  * Copyright (C) 2009 Vivek Goyal <[email protected]>
  14  *                    Nauman Rafique <[email protected]>
  15  */
  16
  17 #include <linux/blk-cgroup.h>
  18 #include <linux/cgroup.h>
  19 #include <linux/kthread.h>
  20 #include <linux/blk-mq.h>
  21 #include <linux/llist.h>
  22
  23 struct blkcg_gq;
  24 struct blkg_policy_data;
  25
  26
  27 /* percpu_counter batch for blkg_[rw]stats, per-cpu drift doesn't matter */
  28 #define BLKG_STAT_CPU_BATCH     (INT_MAX / 2)
  29
  30 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
  31
  32 enum blkg_iostat_type {
  33         BLKG_IOSTAT_READ,
  34         BLKG_IOSTAT_WRITE,
  35         BLKG_IOSTAT_DISCARD,
  36
  37         BLKG_IOSTAT_NR,
  38 };
  39
  40 struct blkg_iostat {
  41         u64                             bytes[BLKG_IOSTAT_NR];
  42         u64                             ios[BLKG_IOSTAT_NR];
  43 };
  44
  45 struct blkg_iostat_set {
  46         struct u64_stats_sync           sync;
  47         struct blkcg_gq                *blkg;
  48         struct llist_node               lnode;
  49         int                             lqueued;        /* queued in llist */
  50         struct blkg_iostat              cur;
  51         struct blkg_iostat              last;
  52 };
  53
  54 /* association between a blk cgroup and a request queue */
  55 struct blkcg_gq {
  56         /* Pointer to the associated request_queue */
  57         struct request_queue            *q;
  58         struct list_head                q_node;
  59         struct hlist_node               blkcg_node;
  60         struct blkcg                    *blkcg;
  61
  62         /* all non-root blkcg_gq's are guaranteed to have access to parent */
  63         struct blkcg_gq                 *parent;
  64
  65         /* reference count */
  66         struct percpu_ref               refcnt;
  67
  68         /* is this blkg online? protected by both blkcg and q locks */
  69         bool                            online;
  70
  71         struct blkg_iostat_set __percpu *iostat_cpu;
  72         struct blkg_iostat_set          iostat;
  73
  74         struct blkg_policy_data         *pd[BLKCG_MAX_POLS];
  75
  76         spinlock_t                      async_bio_lock;
  77         struct bio_list                 async_bios;
  78         union {
  79                 struct work_struct      async_bio_work;
  80                 struct work_struct      free_work;
  81         };
  82
  83         atomic_t                        use_delay;
  84         atomic64_t                      delay_nsec;
  85         atomic64_t                      delay_start;
  86         u64                             last_delay;
  87         int                             last_use;
  88
  89         struct rcu_head                 rcu_head;
  90 };
  91
  92 struct blkcg {
  93         struct cgroup_subsys_state      css;
  94         spinlock_t                      lock;
  95         refcount_t                      online_pin;
  96
  97         struct radix_tree_root          blkg_tree;
  98         struct blkcg_gq __rcu           *blkg_hint;
  99         struct hlist_head               blkg_list;
 100
 101         struct blkcg_policy_data        *cpd[BLKCG_MAX_POLS];
 102
 103         struct list_head                all_blkcgs_node;
 104
 105         /*
 106          * List of updated percpu blkg_iostat_set's since the last flush.
 107          */
 108         struct llist_head __percpu      *lhead;
 109
 110 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_FC_APPID
 111         char                            fc_app_id[FC_APPID_LEN];
 112 #endif
 113 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
 114         struct list_head                cgwb_list;
 115 #endif
 116 };
 117
 118 static inline struct blkcg *css_to_blkcg(struct cgroup_subsys_state *css)
 119 {
 120         return css ? container_of(css, struct blkcg, css) : NULL;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * A blkcg_gq (blkg) is association between a block cgroup (blkcg) and a
 125  * request_queue (q).  This is used by blkcg policies which need to track
 126  * information per blkcg - q pair.
 127  *
 128  * There can be multiple active blkcg policies and each blkg:policy pair is
 129  * represented by a blkg_policy_data which is allocated and freed by each
 130  * policy's pd_alloc/free_fn() methods.  A policy can allocate private data
 131  * area by allocating larger data structure which embeds blkg_policy_data
 132  * at the beginning.
 133  */
 134 struct blkg_policy_data {
 135         /* the blkg and policy id this per-policy data belongs to */
 136         struct blkcg_gq                 *blkg;
 137         int                             plid;
 138         bool                            online;
 139 };
 140
 141 /*
 142  * Policies that need to keep per-blkcg data which is independent from any
 143  * request_queue associated to it should implement cpd_alloc/free_fn()
 144  * methods.  A policy can allocate private data area by allocating larger
 145  * data structure which embeds blkcg_policy_data at the beginning.
 146  * cpd_init() is invoked to let each policy handle per-blkcg data.
 147  */
 148 struct blkcg_policy_data {
 149         /* the blkcg and policy id this per-policy data belongs to */
 150         struct blkcg                    *blkcg;
 151         int                             plid;
 152 };
 153
 154 typedef struct blkcg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_cpd_fn)(gfp_t gfp);
 155 typedef void (blkcg_pol_init_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 156 typedef void (blkcg_pol_free_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 157 typedef void (blkcg_pol_bind_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 158 typedef struct blkg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_pd_fn)(gfp_t gfp,
 159                                 struct request_queue *q, struct blkcg *blkcg);
 160 typedef void (blkcg_pol_init_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 161 typedef void (blkcg_pol_online_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 162 typedef void (blkcg_pol_offline_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 163 typedef void (blkcg_pol_free_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 164 typedef void (blkcg_pol_reset_pd_stats_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 165 typedef void (blkcg_pol_stat_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd,
 166                                 struct seq_file *s);
 167
 168 struct blkcg_policy {
 169         int                             plid;
 170         /* cgroup files for the policy */
 171         struct cftype                   *dfl_cftypes;
 172         struct cftype                   *legacy_cftypes;
 173
 174         /* operations */
 175         blkcg_pol_alloc_cpd_fn          *cpd_alloc_fn;
 176         blkcg_pol_init_cpd_fn           *cpd_init_fn;
 177         blkcg_pol_free_cpd_fn           *cpd_free_fn;
 178         blkcg_pol_bind_cpd_fn           *cpd_bind_fn;
 179
 180         blkcg_pol_alloc_pd_fn           *pd_alloc_fn;
 181         blkcg_pol_init_pd_fn            *pd_init_fn;
 182         blkcg_pol_online_pd_fn          *pd_online_fn;
 183         blkcg_pol_offline_pd_fn         *pd_offline_fn;
 184         blkcg_pol_free_pd_fn            *pd_free_fn;
 185         blkcg_pol_reset_pd_stats_fn     *pd_reset_stats_fn;
 186         blkcg_pol_stat_pd_fn            *pd_stat_fn;
 187 };
 188
 189 extern struct blkcg blkcg_root;
 190 extern bool blkcg_debug_stats;
 191
 192 int blkcg_init_disk(struct gendisk *disk);
 193 void blkcg_exit_disk(struct gendisk *disk);
 194
 195 /* Blkio controller policy registration */
 196 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol);
 197 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol);
 198 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
 199                           const struct blkcg_policy *pol);
 200 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
 201                              const struct blkcg_policy *pol);
 202
 203 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg);
 204 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
 205                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
 206                                      struct blkg_policy_data *, int),
 207                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
 208                        bool show_total);
 209 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v);
 210
 211 struct blkg_conf_ctx {
 212         struct block_device             *bdev;
 213         struct blkcg_gq                 *blkg;
 214         char                            *body;
 215 };
 216
 217 struct block_device *blkcg_conf_open_bdev(char **inputp);
 218 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
 219                    char *input, struct blkg_conf_ctx *ctx);
 220 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx);
 221
 222 /**
 223  * bio_issue_as_root_blkg - see if this bio needs to be issued as root blkg
 224  * @return: true if this bio needs to be submitted with the root blkg context.
 225  *
 226  * In order to avoid priority inversions we sometimes need to issue a bio as if
 227  * it were attached to the root blkg, and then backcharge to the actual owning
 228  * blkg.  The idea is we do bio_blkcg_css() to look up the actual context for
 229  * the bio and attach the appropriate blkg to the bio.  Then we call this helper
 230  * and if it is true run with the root blkg for that queue and then do any
 231  * backcharging to the originating cgroup once the io is complete.
 232  */
 233 static inline bool bio_issue_as_root_blkg(struct bio *bio)
 234 {
 235         return (bio->bi_opf & (REQ_META | REQ_SWAP)) != 0;
 236 }
 237
 238 /**
 239  * blkg_lookup - lookup blkg for the specified blkcg - q pair
 240  * @blkcg: blkcg of interest
 241  * @q: request_queue of interest
 242  *
 243  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.
 244
 245  * Must be called in a RCU critical section.
 246  */
 247 static inline struct blkcg_gq *blkg_lookup(struct blkcg *blkcg,
 248                                            struct request_queue *q)
 249 {
 250         struct blkcg_gq *blkg;
 251
 252         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
 253
 254         if (blkcg == &blkcg_root)
 255                 return q->root_blkg;
 256
 257         blkg = rcu_dereference(blkcg->blkg_hint);
 258         if (blkg && blkg->q == q)
 259                 return blkg;
 260
 261         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
 262         if (blkg && blkg->q != q)
 263                 blkg = NULL;
 264         return blkg;
 265 }
 266
 267 /**
 268  * blkg_to_pdata - get policy private data
 269  * @blkg: blkg of interest
 270  * @pol: policy of interest
 271  *
 272  * Return pointer to private data associated with the @blkg-@pol pair.
 273  */
 274 static inline struct blkg_policy_data *blkg_to_pd(struct blkcg_gq *blkg,
 275                                                   struct blkcg_policy *pol)
 276 {
 277         return blkg ? blkg->pd[pol->plid] : NULL;
 278 }
 279
 280 static inline struct blkcg_policy_data *blkcg_to_cpd(struct blkcg *blkcg,
 281                                                      struct blkcg_policy *pol)
 282 {
 283         return blkcg ? blkcg->cpd[pol->plid] : NULL;
 284 }
 285
 286 /**
 287  * pdata_to_blkg - get blkg associated with policy private data
 288  * @pd: policy private data of interest
 289  *
 290  * @pd is policy private data.  Determine the blkg it's associated with.
 291  */
 292 static inline struct blkcg_gq *pd_to_blkg(struct blkg_policy_data *pd)
 293 {
 294         return pd ? pd->blkg : NULL;
 295 }
 296
 297 static inline struct blkcg *cpd_to_blkcg(struct blkcg_policy_data *cpd)
 298 {
 299         return cpd ? cpd->blkcg : NULL;
 300 }
 301
 302 /**
 303  * blkg_path - format cgroup path of blkg
 304  * @blkg: blkg of interest
 305  * @buf: target buffer
 306  * @buflen: target buffer length
 307  *
 308  * Format the path of the cgroup of @blkg into @buf.
 309  */
 310 static inline int blkg_path(struct blkcg_gq *blkg, char *buf, int buflen)
 311 {
 312         return cgroup_path(blkg->blkcg->css.cgroup, buf, buflen);
 313 }
 314
 315 /**
 316  * blkg_get - get a blkg reference
 317  * @blkg: blkg to get
 318  *
 319  * The caller should be holding an existing reference.
 320  */
 321 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg)
 322 {
 323         percpu_ref_get(&blkg->refcnt);
 324 }
 325
 326 /**
 327  * blkg_tryget - try and get a blkg reference
 328  * @blkg: blkg to get
 329  *
 330  * This is for use when doing an RCU lookup of the blkg.  We may be in the midst
 331  * of freeing this blkg, so we can only use it if the refcnt is not zero.
 332  */
 333 static inline bool blkg_tryget(struct blkcg_gq *blkg)
 334 {
 335         return blkg && percpu_ref_tryget(&blkg->refcnt);
 336 }
 337
 338 /**
 339  * blkg_put - put a blkg reference
 340  * @blkg: blkg to put
 341  */
 342 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg)
 343 {
 344         percpu_ref_put(&blkg->refcnt);
 345 }
 346
 347 /**
 348  * blkg_for_each_descendant_pre - pre-order walk of a blkg's descendants
 349  * @d_blkg: loop cursor pointing to the current descendant
 350  * @pos_css: used for iteration
 351  * @p_blkg: target blkg to walk descendants of
 352  *
 353  * Walk @c_blkg through the descendants of @p_blkg.  Must be used with RCU
 354  * read locked.  If called under either blkcg or queue lock, the iteration
 355  * is guaranteed to include all and only online blkgs.  The caller may
 356  * update @pos_css by calling css_rightmost_descendant() to skip subtree.
 357  * @p_blkg is included in the iteration and the first node to be visited.
 358  */
 359 #define blkg_for_each_descendant_pre(d_blkg, pos_css, p_blkg)           \
 360         css_for_each_descendant_pre((pos_css), &(p_blkg)->blkcg->css)   \
 361                 if (((d_blkg) = blkg_lookup(css_to_blkcg(pos_css),      \
 362                                             (p_blkg)->q)))
 363
 364 /**
 365  * blkg_for_each_descendant_post - post-order walk of a blkg's descendants
 366  * @d_blkg: loop cursor pointing to the current descendant
 367  * @pos_css: used for iteration
 368  * @p_blkg: target blkg to walk descendants of
 369  *
 370  * Similar to blkg_for_each_descendant_pre() but performs post-order
 371  * traversal instead.  Synchronization rules are the same.  @p_blkg is
 372  * included in the iteration and the last node to be visited.
 373  */
 374 #define blkg_for_each_descendant_post(d_blkg, pos_css, p_blkg)          \
 375         css_for_each_descendant_post((pos_css), &(p_blkg)->blkcg->css)  \
 376                 if (((d_blkg) = blkg_lookup(css_to_blkcg(pos_css),      \
 377                                             (p_blkg)->q)))
 378
 379 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio);
 380
 381 static inline bool blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
 382 {
 383         if (bio->bi_opf & REQ_CGROUP_PUNT)
 384                 return __blkcg_punt_bio_submit(bio);
 385         else
 386                 return false;
 387 }
 388
 389 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio)
 390 {
 391         bio_issue_init(&bio->bi_issue, bio_sectors(bio));
 392 }
 393
 394 static inline void blkcg_use_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 395 {
 396         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
 397                 return;
 398         if (atomic_add_return(1, &blkg->use_delay) == 1)
 399                 atomic_inc(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 400 }
 401
 402 static inline int blkcg_unuse_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 403 {
 404         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 405
 406         if (WARN_ON_ONCE(old < 0))
 407                 return 0;
 408         if (old == 0)
 409                 return 0;
 410
 411         /*
 412          * We do this song and dance because we can race with somebody else
 413          * adding or removing delay.  If we just did an atomic_dec we'd end up
 414          * negative and we'd already be in trouble.  We need to subtract 1 and
 415          * then check to see if we were the last delay so we can drop the
 416          * congestion count on the cgroup.
 417          */
 418         while (old && !atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, old - 1))
 419                 ;
 420
 421         if (old == 0)
 422                 return 0;
 423         if (old == 1)
 424                 atomic_dec(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 425         return 1;
 426 }
 427
 428 /**
 429  * blkcg_set_delay - Enable allocator delay mechanism with the specified delay amount
 430  * @blkg: target blkg
 431  * @delay: delay duration in nsecs
 432  *
 433  * When enabled with this function, the delay is not decayed and must be
 434  * explicitly cleared with blkcg_clear_delay(). Must not be mixed with
 435  * blkcg_[un]use_delay() and blkcg_add_delay() usages.
 436  */
 437 static inline void blkcg_set_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 delay)
 438 {
 439         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 440
 441         /* We only want 1 person setting the congestion count for this blkg. */
 442         if (!old && atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, -1))
 443                 atomic_inc(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 444
 445         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, delay);
 446 }
 447
 448 /**
 449  * blkcg_clear_delay - Disable allocator delay mechanism
 450  * @blkg: target blkg
 451  *
 452  * Disable use_delay mechanism. See blkcg_set_delay().
 453  */
 454 static inline void blkcg_clear_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 455 {
 456         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 457
 458         /* We only want 1 person clearing the congestion count for this blkg. */
 459         if (old && atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, 0))
 460                 atomic_dec(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 461 }
 462
 463 /**
 464  * blk_cgroup_mergeable - Determine whether to allow or disallow merges
 465  * @rq: request to merge into
 466  * @bio: bio to merge
 467  *
 468  * @bio and @rq should belong to the same cgroup and their issue_as_root should
 469  * match. The latter is necessary as we don't want to throttle e.g. a metadata
 470  * update because it happens to be next to a regular IO.
 471  */
 472 static inline bool blk_cgroup_mergeable(struct request *rq, struct bio *bio)
 473 {
 474         return rq->bio->bi_blkg == bio->bi_blkg &&
 475                 bio_issue_as_root_blkg(rq->bio) == bio_issue_as_root_blkg(bio);
 476 }
 477
 478 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio);
 479 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta);
 480 #else   /* CONFIG_BLK_CGROUP */
 481
 482 struct blkg_policy_data {
 483 };
 484
 485 struct blkcg_policy_data {
 486 };
 487
 488 struct blkcg_policy {
 489 };
 490
 491 struct blkcg {
 492 };
 493
 494 static inline struct blkcg_gq *blkg_lookup(struct blkcg *blkcg, void *key) { return NULL; }
 495 static inline int blkcg_init_disk(struct gendisk *disk) { return 0; }
 496 static inline void blkcg_exit_disk(struct gendisk *disk) { }
 497 static inline int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol) { return 0; }
 498 static inline void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol) { }
 499 static inline int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
 500                                         const struct blkcg_policy *pol) { return 0; }
 501 static inline void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
 502                                            const struct blkcg_policy *pol) { }
 503
 504 static inline struct blkg_policy_data *blkg_to_pd(struct blkcg_gq *blkg,
 505                                                   struct blkcg_policy *pol) { return NULL; }
 506 static inline struct blkcg_gq *pd_to_blkg(struct blkg_policy_data *pd) { return NULL; }
 507 static inline char *blkg_path(struct blkcg_gq *blkg) { return NULL; }
 508 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg) { }
 509 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg) { }
 510
 511 static inline bool blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio) { return false; }
 512 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio) { }
 513 static inline void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio) { }
 514 static inline bool blk_cgroup_mergeable(struct request *rq, struct bio *bio) { return true; }
 515
 516 #define blk_queue_for_each_rl(rl, q)    \
 517         for ((rl) = &(q)->root_rl; (rl); (rl) = NULL)
 518
 519 #endif  /* CONFIG_BLK_CGROUP */
 520
 521 #endif /* _BLK_CGROUP_PRIVATE_H */