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 DEFINE_PER_CPU(struct llist_head, ipi_lists);
  31
  32 static struct blk_mq_ctx *__blk_mq_get_ctx(struct request_queue *q,
  33                                            unsigned int cpu)
  34 {
  35         return per_cpu_ptr(q->queue_ctx, cpu);
  36 }
  37
  38 /*
  39  * This assumes per-cpu software queueing queues. They could be per-node
  40  * as well, for instance. For now this is hardcoded as-is. Note that we don't
  41  * care about preemption, since we know the ctx's are persistent. This does
  42  * mean that we can't rely on ctx always matching the currently running CPU.
  43  */
  44 static struct blk_mq_ctx *blk_mq_get_ctx(struct request_queue *q)
  45 {
  46         return __blk_mq_get_ctx(q, get_cpu());
  47 }
  48
  49 static void blk_mq_put_ctx(struct blk_mq_ctx *ctx)
  50 {
  51         put_cpu();
  52 }
  53
  54 /*
  55  * Check if any of the ctx's have pending work in this hardware queue
  56  */
  57 static bool blk_mq_hctx_has_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
  58 {
  59         unsigned int i;
  60
  61         for (i = 0; i < hctx->nr_ctx_map; i++)
  62                 if (hctx->ctx_map[i])
  63                         return true;
  64
  65         return false;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Mark this ctx as having pending work in this hardware queue
  70  */
  71 static void blk_mq_hctx_mark_pending(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
  72                                      struct blk_mq_ctx *ctx)
  73 {
  74         if (!test_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map))
  75                 set_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
  76 }
  77
  78 static struct request *blk_mq_alloc_rq(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, gfp_t gfp,
  79                                        bool reserved)
  80 {
  81         struct request *rq;
  82         unsigned int tag;
  83
  84         tag = blk_mq_get_tag(hctx->tags, gfp, reserved);
  85         if (tag != BLK_MQ_TAG_FAIL) {
  86                 rq = hctx->rqs[tag];
  87                 rq->tag = tag;
  88
  89                 return rq;
  90         }
  91
  92         return NULL;
  93 }
  94
  95 static int blk_mq_queue_enter(struct request_queue *q)
  96 {
  97         int ret;
  98
  99         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, 1, 1000000);
 100         smp_wmb();
 101         /* we have problems to freeze the queue if it's initializing */
 102         if (!blk_queue_bypass(q) || !blk_queue_init_done(q))
 103                 return 0;
 104
 105         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, -1, 1000000);
 106
 107         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 108         ret = wait_event_interruptible_lock_irq(q->mq_freeze_wq,
 109                 !blk_queue_bypass(q), *q->queue_lock);
 110         /* inc usage with lock hold to avoid freeze_queue runs here */
 111         if (!ret)
 112                 __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, 1, 1000000);
 113         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 114
 115         return ret;
 116 }
 117
 118 static void blk_mq_queue_exit(struct request_queue *q)
 119 {
 120         __percpu_counter_add(&q->mq_usage_counter, -1, 1000000);
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Guarantee no request is in use, so we can change any data structure of
 125  * the queue afterward.
 126  */
 127 static void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q)
 128 {
 129         bool drain;
 130
 131         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 132         drain = !q->bypass_depth++;
 133         queue_flag_set(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 134         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 135
 136         if (!drain)
 137                 return;
 138
 139         while (true) {
 140                 s64 count;
 141
 142                 spin_lock_irq(q->queue_lock);
 143                 count = percpu_counter_sum(&q->mq_usage_counter);
 144                 spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 145
 146                 if (count == 0)
 147                         break;
 148                 blk_mq_run_queues(q, false);
 149                 msleep(10);
 150         }
 151 }
 152
 153 static void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q)
 154 {
 155         bool wake = false;
 156
 157         spin_lock_irq(q->queue_lock);
 158         if (!--q->bypass_depth) {
 159                 queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_BYPASS, q);
 160                 wake = true;
 161         }
 162         WARN_ON_ONCE(q->bypass_depth < 0);
 163         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 164         if (wake)
 165                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
 166 }
 167
 168 bool blk_mq_can_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 169 {
 170         return blk_mq_has_free_tags(hctx->tags);
 171 }
 172 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_can_queue);
 173
 174 static void blk_mq_rq_ctx_init(struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq,
 175                                unsigned int rw_flags)
 176 {
 177         rq->mq_ctx = ctx;
 178         rq->cmd_flags = rw_flags;
 179         ctx->rq_dispatched[rw_is_sync(rw_flags)]++;
 180 }
 181
 182 static struct request *__blk_mq_alloc_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 183                                               gfp_t gfp, bool reserved)
 184 {
 185         return blk_mq_alloc_rq(hctx, gfp, reserved);
 186 }
 187
 188 static struct request *blk_mq_alloc_request_pinned(struct request_queue *q,
 189                                                    int rw, gfp_t gfp,
 190                                                    bool reserved)
 191 {
 192         struct request *rq;
 193
 194         do {
 195                 struct blk_mq_ctx *ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 196                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 197
 198                 rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, gfp & ~__GFP_WAIT, reserved);
 199                 if (rq) {
 200                         blk_mq_rq_ctx_init(ctx, rq, rw);
 201                         break;
 202                 } else if (!(gfp & __GFP_WAIT))
 203                         break;
 204
 205                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 206                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 207                 blk_mq_wait_for_tags(hctx->tags);
 208         } while (1);
 209
 210         return rq;
 211 }
 212
 213 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, int rw,
 214                 gfp_t gfp, bool reserved)
 215 {
 216         struct request *rq;
 217
 218         if (blk_mq_queue_enter(q))
 219                 return NULL;
 220
 221         rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, gfp, reserved);
 222         blk_mq_put_ctx(rq->mq_ctx);
 223         return rq;
 224 }
 225
 226 struct request *blk_mq_alloc_reserved_request(struct request_queue *q, int rw,
 227                                               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, true);
 235         blk_mq_put_ctx(rq->mq_ctx);
 236         return rq;
 237 }
 238 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_reserved_request);
 239
 240 /*
 241  * Re-init and set pdu, if we have it
 242  */
 243 static void blk_mq_rq_init(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, struct request *rq)
 244 {
 245         blk_rq_init(hctx->queue, rq);
 246
 247         if (hctx->cmd_size)
 248                 rq->special = blk_mq_rq_to_pdu(rq);
 249 }
 250
 251 static void __blk_mq_free_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 252                                   struct blk_mq_ctx *ctx, struct request *rq)
 253 {
 254         const int tag = rq->tag;
 255         struct request_queue *q = rq->q;
 256
 257         blk_mq_rq_init(hctx, rq);
 258         blk_mq_put_tag(hctx->tags, tag);
 259
 260         blk_mq_queue_exit(q);
 261 }
 262
 263 void blk_mq_free_request(struct request *rq)
 264 {
 265         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 266         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 267         struct request_queue *q = rq->q;
 268
 269         ctx->rq_completed[rq_is_sync(rq)]++;
 270
 271         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 272         __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 273 }
 274
 275 static void blk_mq_bio_endio(struct request *rq, struct bio *bio, int error)
 276 {
 277         if (error)
 278                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
 279         else if (!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
 280                 error = -EIO;
 281
 282         if (unlikely(rq->cmd_flags & REQ_QUIET))
 283                 set_bit(BIO_QUIET, &bio->bi_flags);
 284
 285         /* don't actually finish bio if it's part of flush sequence */
 286         if (!(rq->cmd_flags & REQ_FLUSH_SEQ))
 287                 bio_endio(bio, error);
 288 }
 289
 290 void blk_mq_complete_request(struct request *rq, int error)
 291 {
 292         struct bio *bio = rq->bio;
 293         unsigned int bytes = 0;
 294
 295         trace_block_rq_complete(rq->q, rq);
 296
 297         while (bio) {
 298                 struct bio *next = bio->bi_next;
 299
 300                 bio->bi_next = NULL;
 301                 bytes += bio->bi_size;
 302                 blk_mq_bio_endio(rq, bio, error);
 303                 bio = next;
 304         }
 305
 306         blk_account_io_completion(rq, bytes);
 307
 308         if (rq->end_io)
 309                 rq->end_io(rq, error);
 310         else
 311                 blk_mq_free_request(rq);
 312
 313         blk_account_io_done(rq);
 314 }
 315
 316 void __blk_mq_end_io(struct request *rq, int error)
 317 {
 318         if (!blk_mark_rq_complete(rq))
 319                 blk_mq_complete_request(rq, error);
 320 }
 321
 322 #if defined(CONFIG_SMP)
 323
 324 /*
 325  * Called with interrupts disabled.
 326  */
 327 static void ipi_end_io(void *data)
 328 {
 329         struct llist_head *list = &per_cpu(ipi_lists, smp_processor_id());
 330         struct llist_node *entry, *next;
 331         struct request *rq;
 332
 333         entry = llist_del_all(list);
 334
 335         while (entry) {
 336                 next = entry->next;
 337                 rq = llist_entry(entry, struct request, ll_list);
 338                 __blk_mq_end_io(rq, rq->errors);
 339                 entry = next;
 340         }
 341 }
 342
 343 static int ipi_remote_cpu(struct blk_mq_ctx *ctx, const int cpu,
 344                           struct request *rq, const int error)
 345 {
 346         struct call_single_data *data = &rq->csd;
 347
 348         rq->errors = error;
 349         rq->ll_list.next = NULL;
 350
 351         /*
 352          * If the list is non-empty, an existing IPI must already
 353          * be "in flight". If that is the case, we need not schedule
 354          * a new one.
 355          */
 356         if (llist_add(&rq->ll_list, &per_cpu(ipi_lists, ctx->cpu))) {
 357                 data->func = ipi_end_io;
 358                 data->flags = 0;
 359                 __smp_call_function_single(ctx->cpu, data, 0);
 360         }
 361
 362         return true;
 363 }
 364 #else /* CONFIG_SMP */
 365 static int ipi_remote_cpu(struct blk_mq_ctx *ctx, const int cpu,
 366                           struct request *rq, const int error)
 367 {
 368         return false;
 369 }
 370 #endif
 371
 372 /*
 373  * End IO on this request on a multiqueue enabled driver. We'll either do
 374  * it directly inline, or punt to a local IPI handler on the matching
 375  * remote CPU.
 376  */
 377 void blk_mq_end_io(struct request *rq, int error)
 378 {
 379         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 380         int cpu;
 381
 382         if (!ctx->ipi_redirect)
 383                 return __blk_mq_end_io(rq, error);
 384
 385         cpu = get_cpu();
 386
 387         if (cpu == ctx->cpu || !cpu_online(ctx->cpu) ||
 388             !ipi_remote_cpu(ctx, cpu, rq, error))
 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                 /*
 586                  * Last request in the series. Flag it as such, this
 587                  * enables drivers to know when IO should be kicked off,
 588                  * if they don't do it on a per-request basis.
 589                  *
 590                  * Note: the flag isn't the only condition drivers
 591                  * should do kick off. If drive is busy, the last
 592                  * request might not have the bit set.
 593                  */
 594                 if (list_empty(&rq_list))
 595                         rq->cmd_flags |= REQ_END;
 596
 597                 ret = q->mq_ops->queue_rq(hctx, rq);
 598                 switch (ret) {
 599                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_OK:
 600                         queued++;
 601                         continue;
 602                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY:
 603                         /*
 604                          * FIXME: we should have a mechanism to stop the queue
 605                          * like blk_stop_queue, otherwise we will waste cpu
 606                          * time
 607                          */
 608                         list_add(&rq->queuelist, &rq_list);
 609                         blk_mq_requeue_request(rq);
 610                         break;
 611                 default:
 612                         pr_err("blk-mq: bad return on queue: %d\n", ret);
 613                         rq->errors = -EIO;
 614                 case BLK_MQ_RQ_QUEUE_ERROR:
 615                         blk_mq_end_io(rq, rq->errors);
 616                         break;
 617                 }
 618
 619                 if (ret == BLK_MQ_RQ_QUEUE_BUSY)
 620                         break;
 621         }
 622
 623         if (!queued)
 624                 hctx->dispatched[0]++;
 625         else if (queued < (1 << (BLK_MQ_MAX_DISPATCH_ORDER - 1)))
 626                 hctx->dispatched[ilog2(queued) + 1]++;
 627
 628         /*
 629          * Any items that need requeuing? Stuff them into hctx->dispatch,
 630          * that is where we will continue on next queue run.
 631          */
 632         if (!list_empty(&rq_list)) {
 633                 spin_lock(&hctx->lock);
 634                 list_splice(&rq_list, &hctx->dispatch);
 635                 spin_unlock(&hctx->lock);
 636         }
 637 }
 638
 639 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async)
 640 {
 641         if (unlikely(test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->flags)))
 642                 return;
 643
 644         if (!async)
 645                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 646         else {
 647                 struct request_queue *q = hctx->queue;
 648
 649                 kblockd_schedule_delayed_work(q, &hctx->delayed_work, 0);
 650         }
 651 }
 652
 653 void blk_mq_run_queues(struct request_queue *q, bool async)
 654 {
 655         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 656         int i;
 657
 658         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 659                 if ((!blk_mq_hctx_has_pending(hctx) &&
 660                     list_empty_careful(&hctx->dispatch)) ||
 661                     test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->flags))
 662                         continue;
 663
 664                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 665         }
 666 }
 667 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_run_queues);
 668
 669 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 670 {
 671         cancel_delayed_work(&hctx->delayed_work);
 672         set_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 673 }
 674 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queue);
 675
 676 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q)
 677 {
 678         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 679         int i;
 680
 681         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
 682                 blk_mq_stop_hw_queue(hctx);
 683 }
 684 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_stop_hw_queues);
 685
 686 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
 687 {
 688         clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 689         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 690 }
 691 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_hw_queue);
 692
 693 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q)
 694 {
 695         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 696         int i;
 697
 698         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
 699                 if (!test_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state))
 700                         continue;
 701
 702                 clear_bit(BLK_MQ_S_STOPPED, &hctx->state);
 703                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
 704         }
 705 }
 706 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_start_stopped_hw_queues);
 707
 708 static void blk_mq_work_fn(struct work_struct *work)
 709 {
 710         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 711
 712         hctx = container_of(work, struct blk_mq_hw_ctx, delayed_work.work);
 713         __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 714 }
 715
 716 static void __blk_mq_insert_request(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
 717                                     struct request *rq)
 718 {
 719         struct blk_mq_ctx *ctx = rq->mq_ctx;
 720
 721         list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
 722         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
 723
 724         /*
 725          * We do this early, to ensure we are on the right CPU.
 726          */
 727         blk_mq_add_timer(rq);
 728 }
 729
 730 void blk_mq_insert_request(struct request_queue *q, struct request *rq,
 731                            bool run_queue)
 732 {
 733         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 734         struct blk_mq_ctx *ctx, *current_ctx;
 735
 736         ctx = rq->mq_ctx;
 737         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 738
 739         if (rq->cmd_flags & (REQ_FLUSH | REQ_FUA)) {
 740                 blk_insert_flush(rq);
 741         } else {
 742                 current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 743
 744                 if (!cpu_online(ctx->cpu)) {
 745                         ctx = current_ctx;
 746                         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 747                         rq->mq_ctx = ctx;
 748                 }
 749                 spin_lock(&ctx->lock);
 750                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq);
 751                 spin_unlock(&ctx->lock);
 752
 753                 blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 754         }
 755
 756         if (run_queue)
 757                 __blk_mq_run_hw_queue(hctx);
 758 }
 759 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_insert_request);
 760
 761 /*
 762  * This is a special version of blk_mq_insert_request to bypass FLUSH request
 763  * check. Should only be used internally.
 764  */
 765 void blk_mq_run_request(struct request *rq, bool run_queue, bool async)
 766 {
 767         struct request_queue *q = rq->q;
 768         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 769         struct blk_mq_ctx *ctx, *current_ctx;
 770
 771         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 772
 773         ctx = rq->mq_ctx;
 774         if (!cpu_online(ctx->cpu)) {
 775                 ctx = current_ctx;
 776                 rq->mq_ctx = ctx;
 777         }
 778         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 779
 780         /* ctx->cpu might be offline */
 781         spin_lock(&ctx->lock);
 782         __blk_mq_insert_request(hctx, rq);
 783         spin_unlock(&ctx->lock);
 784
 785         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 786
 787         if (run_queue)
 788                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, async);
 789 }
 790
 791 static void blk_mq_insert_requests(struct request_queue *q,
 792                                      struct blk_mq_ctx *ctx,
 793                                      struct list_head *list,
 794                                      int depth,
 795                                      bool from_schedule)
 796
 797 {
 798         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 799         struct blk_mq_ctx *current_ctx;
 800
 801         trace_block_unplug(q, depth, !from_schedule);
 802
 803         current_ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 804
 805         if (!cpu_online(ctx->cpu))
 806                 ctx = current_ctx;
 807         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 808
 809         /*
 810          * preemption doesn't flush plug list, so it's possible ctx->cpu is
 811          * offline now
 812          */
 813         spin_lock(&ctx->lock);
 814         while (!list_empty(list)) {
 815                 struct request *rq;
 816
 817                 rq = list_first_entry(list, struct request, queuelist);
 818                 list_del_init(&rq->queuelist);
 819                 rq->mq_ctx = ctx;
 820                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq);
 821         }
 822         spin_unlock(&ctx->lock);
 823
 824         blk_mq_put_ctx(current_ctx);
 825
 826         blk_mq_run_hw_queue(hctx, from_schedule);
 827 }
 828
 829 static int plug_ctx_cmp(void *priv, struct list_head *a, struct list_head *b)
 830 {
 831         struct request *rqa = container_of(a, struct request, queuelist);
 832         struct request *rqb = container_of(b, struct request, queuelist);
 833
 834         return !(rqa->mq_ctx < rqb->mq_ctx ||
 835                  (rqa->mq_ctx == rqb->mq_ctx &&
 836                   blk_rq_pos(rqa) < blk_rq_pos(rqb)));
 837 }
 838
 839 void blk_mq_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
 840 {
 841         struct blk_mq_ctx *this_ctx;
 842         struct request_queue *this_q;
 843         struct request *rq;
 844         LIST_HEAD(list);
 845         LIST_HEAD(ctx_list);
 846         unsigned int depth;
 847
 848         list_splice_init(&plug->mq_list, &list);
 849
 850         list_sort(NULL, &list, plug_ctx_cmp);
 851
 852         this_q = NULL;
 853         this_ctx = NULL;
 854         depth = 0;
 855
 856         while (!list_empty(&list)) {
 857                 rq = list_entry_rq(list.next);
 858                 list_del_init(&rq->queuelist);
 859                 BUG_ON(!rq->q);
 860                 if (rq->mq_ctx != this_ctx) {
 861                         if (this_ctx) {
 862                                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx,
 863                                                         &ctx_list, depth,
 864                                                         from_schedule);
 865                         }
 866
 867                         this_ctx = rq->mq_ctx;
 868                         this_q = rq->q;
 869                         depth = 0;
 870                 }
 871
 872                 depth++;
 873                 list_add_tail(&rq->queuelist, &ctx_list);
 874         }
 875
 876         /*
 877          * If 'this_ctx' is set, we know we have entries to complete
 878          * on 'ctx_list'. Do those.
 879          */
 880         if (this_ctx) {
 881                 blk_mq_insert_requests(this_q, this_ctx, &ctx_list, depth,
 882                                        from_schedule);
 883         }
 884 }
 885
 886 static void blk_mq_bio_to_request(struct request *rq, struct bio *bio)
 887 {
 888         init_request_from_bio(rq, bio);
 889         blk_account_io_start(rq, 1);
 890 }
 891
 892 static void blk_mq_make_request(struct request_queue *q, struct bio *bio)
 893 {
 894         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
 895         struct blk_mq_ctx *ctx;
 896         const int is_sync = rw_is_sync(bio->bi_rw);
 897         const int is_flush_fua = bio->bi_rw & (REQ_FLUSH | REQ_FUA);
 898         int rw = bio_data_dir(bio);
 899         struct request *rq;
 900         unsigned int use_plug, request_count = 0;
 901
 902         /*
 903          * If we have multiple hardware queues, just go directly to
 904          * one of those for sync IO.
 905          */
 906         use_plug = !is_flush_fua && ((q->nr_hw_queues == 1) || !is_sync);
 907
 908         blk_queue_bounce(q, &bio);
 909
 910         if (use_plug && blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count))
 911                 return;
 912
 913         if (blk_mq_queue_enter(q)) {
 914                 bio_endio(bio, -EIO);
 915                 return;
 916         }
 917
 918         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 919         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 920
 921         trace_block_getrq(q, bio, rw);
 922         rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, GFP_ATOMIC, false);
 923         if (likely(rq))
 924                 blk_mq_rq_ctx_init(ctx, rq, rw);
 925         else {
 926                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 927                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
 928                 rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, rw, __GFP_WAIT|GFP_ATOMIC,
 929                                                         false);
 930                 ctx = rq->mq_ctx;
 931                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 932         }
 933
 934         hctx->queued++;
 935
 936         if (unlikely(is_flush_fua)) {
 937                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 938                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 939                 blk_insert_flush(rq);
 940                 goto run_queue;
 941         }
 942
 943         /*
 944          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
 945          * utilize that to temporarily store requests until the task is
 946          * either done or scheduled away.
 947          */
 948         if (use_plug) {
 949                 struct blk_plug *plug = current->plug;
 950
 951                 if (plug) {
 952                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 953                         if (list_empty(&plug->mq_list))
 954                                 trace_block_plug(q);
 955                         else if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
 956                                 blk_flush_plug_list(plug, false);
 957                                 trace_block_plug(q);
 958                         }
 959                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
 960                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 961                         return;
 962                 }
 963         }
 964
 965         spin_lock(&ctx->lock);
 966
 967         if ((hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
 968             blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio))
 969                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 970         else {
 971                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 972                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq);
 973         }
 974
 975         spin_unlock(&ctx->lock);
 976         blk_mq_put_ctx(ctx);
 977
 978         /*
 979          * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For an
 980          * ASYNC request, just ensure that we run it later on. The latter
 981          * allows for merging opportunities and more efficient dispatching.
 982          */
 983 run_queue:
 984         blk_mq_run_hw_queue(hctx, !is_sync || is_flush_fua);
 985 }
 986
 987 /*
 988  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
 989  */
 990 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
 991 {
 992         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
 993 }
 994 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
 995
 996 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_single_hw_queue(struct blk_mq_reg *reg,
 997                                                    unsigned int hctx_index)
 998 {
 999         return kmalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1000                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, reg->numa_node);
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_single_hw_queue);
1003
1004 void blk_mq_free_single_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1005                                  unsigned int hctx_index)
1006 {
1007         kfree(hctx);
1008 }
1009 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_single_hw_queue);
1010
1011 static void blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1012                                unsigned int cpu)
1013 {
1014         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1015         struct blk_mq_ctx *ctx;
1016         LIST_HEAD(tmp);
1017
1018         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN)
1019                 return;
1020
1021         /*
1022          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1023          */
1024         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
1025
1026         spin_lock(&ctx->lock);
1027         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1028                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1029                 clear_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
1030         }
1031         spin_unlock(&ctx->lock);
1032
1033         if (list_empty(&tmp))
1034                 return;
1035
1036         ctx = blk_mq_get_ctx(hctx->queue);
1037         spin_lock(&ctx->lock);
1038
1039         while (!list_empty(&tmp)) {
1040                 struct request *rq;
1041
1042                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1043                 rq->mq_ctx = ctx;
1044                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1045         }
1046
1047         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1048
1049         spin_unlock(&ctx->lock);
1050         blk_mq_put_ctx(ctx);
1051 }
1052
1053 static void blk_mq_init_hw_commands(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1054                                     void (*init)(void *, struct blk_mq_hw_ctx *,
1055                                         struct request *, unsigned int),
1056                                     void *data)
1057 {
1058         unsigned int i;
1059
1060         for (i = 0; i < hctx->queue_depth; i++) {
1061                 struct request *rq = hctx->rqs[i];
1062
1063                 init(data, hctx, rq, i);
1064         }
1065 }
1066
1067 void blk_mq_init_commands(struct request_queue *q,
1068                           void (*init)(void *, struct blk_mq_hw_ctx *,
1069                                         struct request *, unsigned int),
1070                           void *data)
1071 {
1072         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1073         unsigned int i;
1074
1075         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1076                 blk_mq_init_hw_commands(hctx, init, data);
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_commands);
1079
1080 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1081 {
1082         struct page *page;
1083
1084         while (!list_empty(&hctx->page_list)) {
1085                 page = list_first_entry(&hctx->page_list, struct page, list);
1086                 list_del_init(&page->list);
1087                 __free_pages(page, page->private);
1088         }
1089
1090         kfree(hctx->rqs);
1091
1092         if (hctx->tags)
1093                 blk_mq_free_tags(hctx->tags);
1094 }
1095
1096 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1097 {
1098         size_t ret = PAGE_SIZE;
1099
1100         while (order--)
1101                 ret *= 2;
1102
1103         return ret;
1104 }
1105
1106 static int blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1107                               unsigned int reserved_tags, int node)
1108 {
1109         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1110         size_t rq_size, left;
1111
1112         INIT_LIST_HEAD(&hctx->page_list);
1113
1114         hctx->rqs = kmalloc_node(hctx->queue_depth * sizeof(struct request *),
1115                                         GFP_KERNEL, node);
1116         if (!hctx->rqs)
1117                 return -ENOMEM;
1118
1119         /*
1120          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1121          * to the cacheline size
1122          */
1123         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + hctx->cmd_size,
1124                                 cache_line_size());
1125         left = rq_size * hctx->queue_depth;
1126
1127         for (i = 0; i < hctx->queue_depth;) {
1128                 int this_order = max_order;
1129                 struct page *page;
1130                 int to_do;
1131                 void *p;
1132
1133                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1134                         this_order--;
1135
1136                 do {
1137                         page = alloc_pages_node(node, GFP_KERNEL, this_order);
1138                         if (page)
1139                                 break;
1140                         if (!this_order--)
1141                                 break;
1142                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1143                                 break;
1144                 } while (1);
1145
1146                 if (!page)
1147                         break;
1148
1149                 page->private = this_order;
1150                 list_add_tail(&page->list, &hctx->page_list);
1151
1152                 p = page_address(page);
1153                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1154                 to_do = min(entries_per_page, hctx->queue_depth - i);
1155                 left -= to_do * rq_size;
1156                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1157                         hctx->rqs[i] = p;
1158                         blk_mq_rq_init(hctx, hctx->rqs[i]);
1159                         p += rq_size;
1160                         i++;
1161                 }
1162         }
1163
1164         if (i < (reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN))
1165                 goto err_rq_map;
1166         else if (i != hctx->queue_depth) {
1167                 hctx->queue_depth = i;
1168                 pr_warn("%s: queue depth set to %u because of low memory\n",
1169                                         __func__, i);
1170         }
1171
1172         hctx->tags = blk_mq_init_tags(hctx->queue_depth, reserved_tags, node);
1173         if (!hctx->tags) {
1174 err_rq_map:
1175                 blk_mq_free_rq_map(hctx);
1176                 return -ENOMEM;
1177         }
1178
1179         return 0;
1180 }
1181
1182 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1183                                  struct blk_mq_reg *reg, void *driver_data)
1184 {
1185         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1186         unsigned int i, j;
1187
1188         /*
1189          * Initialize hardware queues
1190          */
1191         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1192                 unsigned int num_maps;
1193                 int node;
1194
1195                 node = hctx->numa_node;
1196                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1197                         node = hctx->numa_node = reg->numa_node;
1198
1199                 INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delayed_work, blk_mq_work_fn);
1200                 spin_lock_init(&hctx->lock);
1201                 INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1202                 hctx->queue = q;
1203                 hctx->queue_num = i;
1204                 hctx->flags = reg->flags;
1205                 hctx->queue_depth = reg->queue_depth;
1206                 hctx->cmd_size = reg->cmd_size;
1207
1208                 blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1209                                                 blk_mq_hctx_notify, hctx);
1210                 blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1211
1212                 if (blk_mq_init_rq_map(hctx, reg->reserved_tags, node))
1213                         break;
1214
1215                 /*
1216                  * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation in
1217                  * runtime
1218                  */
1219                 hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1220                                                 GFP_KERNEL, node);
1221                 if (!hctx->ctxs)
1222                         break;
1223
1224                 num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, BITS_PER_LONG) / BITS_PER_LONG;
1225                 hctx->ctx_map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(unsigned long),
1226                                                 GFP_KERNEL, node);
1227                 if (!hctx->ctx_map)
1228                         break;
1229
1230                 hctx->nr_ctx_map = num_maps;
1231                 hctx->nr_ctx = 0;
1232
1233                 if (reg->ops->init_hctx &&
1234                     reg->ops->init_hctx(hctx, driver_data, i))
1235                         break;
1236         }
1237
1238         if (i == q->nr_hw_queues)
1239                 return 0;
1240
1241         /*
1242          * Init failed
1243          */
1244         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, j) {
1245                 if (i == j)
1246                         break;
1247
1248                 if (reg->ops->exit_hctx)
1249                         reg->ops->exit_hctx(hctx, j);
1250
1251                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1252                 blk_mq_free_rq_map(hctx);
1253                 kfree(hctx->ctxs);
1254         }
1255
1256         return 1;
1257 }
1258
1259 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1260                                    unsigned int nr_hw_queues)
1261 {
1262         unsigned int i;
1263
1264         for_each_possible_cpu(i) {
1265                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1266                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1267
1268                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1269                 __ctx->cpu = i;
1270                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1271                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1272                 __ctx->queue = q;
1273
1274                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1275                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1276                 hctx->nr_ctx++;
1277
1278                 if (!cpu_online(i))
1279                         continue;
1280
1281                 /*
1282                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1283                  * not, we remain on the home node of the device
1284                  */
1285                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1286                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1287         }
1288 }
1289
1290 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
1291 {
1292         unsigned int i;
1293         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1294         struct blk_mq_ctx *ctx;
1295
1296         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1297                 hctx->nr_ctx = 0;
1298         }
1299
1300         /*
1301          * Map software to hardware queues
1302          */
1303         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1304                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1305                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1306                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1307                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1308         }
1309 }
1310
1311 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_reg *reg,
1312                                         void *driver_data)
1313 {
1314         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1315         struct blk_mq_ctx *ctx;
1316         struct request_queue *q;
1317         int i;
1318
1319         if (!reg->nr_hw_queues ||
1320             !reg->ops->queue_rq || !reg->ops->map_queue ||
1321             !reg->ops->alloc_hctx || !reg->ops->free_hctx)
1322                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1323
1324         if (!reg->queue_depth)
1325                 reg->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
1326         else if (reg->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
1327                 pr_err("blk-mq: queuedepth too large (%u)\n", reg->queue_depth);
1328                 reg->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
1329         }
1330
1331         /*
1332          * Set aside a tag for flush requests.  It will only be used while
1333          * another flush request is in progress but outside the driver.
1334          *
1335          * TODO: only allocate if flushes are supported
1336          */
1337         reg->queue_depth++;
1338         reg->reserved_tags++;
1339
1340         if (reg->queue_depth < (reg->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN))
1341                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1342
1343         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1344         if (!ctx)
1345                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1346
1347         hctxs = kmalloc_node(reg->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1348                         reg->numa_node);
1349
1350         if (!hctxs)
1351                 goto err_percpu;
1352
1353         for (i = 0; i < reg->nr_hw_queues; i++) {
1354                 hctxs[i] = reg->ops->alloc_hctx(reg, i);
1355                 if (!hctxs[i])
1356                         goto err_hctxs;
1357
1358                 hctxs[i]->numa_node = NUMA_NO_NODE;
1359                 hctxs[i]->queue_num = i;
1360         }
1361
1362         q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, reg->numa_node);
1363         if (!q)
1364                 goto err_hctxs;
1365
1366         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(reg);
1367         if (!q->mq_map)
1368                 goto err_map;
1369
1370         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
1371         blk_queue_rq_timeout(q, 30000);
1372
1373         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
1374         q->nr_hw_queues = reg->nr_hw_queues;
1375
1376         q->queue_ctx = ctx;
1377         q->queue_hw_ctx = hctxs;
1378
1379         q->mq_ops = reg->ops;
1380
1381         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
1382         blk_queue_rq_timed_out(q, reg->ops->timeout);
1383         if (reg->timeout)
1384                 blk_queue_rq_timeout(q, reg->timeout);
1385
1386         blk_mq_init_flush(q);
1387         blk_mq_init_cpu_queues(q, reg->nr_hw_queues);
1388
1389         if (blk_mq_init_hw_queues(q, reg, driver_data))
1390                 goto err_hw;
1391
1392         blk_mq_map_swqueue(q);
1393
1394         mutex_lock(&all_q_mutex);
1395         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
1396         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1397
1398         return q;
1399 err_hw:
1400         kfree(q->mq_map);
1401 err_map:
1402         blk_cleanup_queue(q);
1403 err_hctxs:
1404         for (i = 0; i < reg->nr_hw_queues; i++) {
1405                 if (!hctxs[i])
1406                         break;
1407                 reg->ops->free_hctx(hctxs[i], i);
1408         }
1409         kfree(hctxs);
1410 err_percpu:
1411         free_percpu(ctx);
1412         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1413 }
1414 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1415
1416 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
1417 {
1418         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1419         int i;
1420
1421         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1422                 cancel_delayed_work_sync(&hctx->delayed_work);
1423                 kfree(hctx->ctx_map);
1424                 kfree(hctx->ctxs);
1425                 blk_mq_free_rq_map(hctx);
1426                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1427                 if (q->mq_ops->exit_hctx)
1428                         q->mq_ops->exit_hctx(hctx, i);
1429                 q->mq_ops->free_hctx(hctx, i);
1430         }
1431
1432         free_percpu(q->queue_ctx);
1433         kfree(q->queue_hw_ctx);
1434         kfree(q->mq_map);
1435
1436         q->queue_ctx = NULL;
1437         q->queue_hw_ctx = NULL;
1438         q->mq_map = NULL;
1439
1440         mutex_lock(&all_q_mutex);
1441         list_del_init(&q->all_q_node);
1442         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1443 }
1444 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_queue);
1445
1446 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
1447 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q)
1448 {
1449         blk_mq_freeze_queue(q);
1450
1451         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues);
1452
1453         /*
1454          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
1455          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
1456          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
1457          */
1458
1459         blk_mq_map_swqueue(q);
1460
1461         blk_mq_unfreeze_queue(q);
1462 }
1463
1464 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
1465                                       unsigned long action, void *hcpu)
1466 {
1467         struct request_queue *q;
1468
1469         /*
1470          * Before new mapping is established, hotadded cpu might already start
1471          * handling requests. This doesn't break anything as we map offline
1472          * CPUs to first hardware queue. We will re-init queue below to get
1473          * optimal settings.
1474          */
1475         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN &&
1476             action != CPU_ONLINE && action != CPU_ONLINE_FROZEN)
1477                 return NOTIFY_OK;
1478
1479         mutex_lock(&all_q_mutex);
1480         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
1481                 blk_mq_queue_reinit(q);
1482         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1483         return NOTIFY_OK;
1484 }
1485
1486 static int __init blk_mq_init(void)
1487 {
1488         unsigned int i;
1489
1490         for_each_possible_cpu(i)
1491                 init_llist_head(&per_cpu(ipi_lists, i));
1492
1493         blk_mq_cpu_init();
1494
1495         /* Must be called after percpu_counter_hotcpu_callback() */
1496         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, -10);
1497
1498         return 0;
1499 }
1500 subsys_initcall(blk_mq_init);