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