Pileus Git - ~andy/linux/blob - 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 (bio_integrity_enabled(bio) && bio_integrity_prep(bio)) {
 926                 bio_endio(bio, -EIO);
 927                 return;
 928         }
 929
 930         if (use_plug && blk_attempt_plug_merge(q, bio, &request_count))
 931                 return;
 932
 933         if (blk_mq_queue_enter(q)) {
 934                 bio_endio(bio, -EIO);
 935                 return;
 936         }
 937
 938         ctx = blk_mq_get_ctx(q);
 939         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 940
 941         trace_block_getrq(q, bio, rw);
 942         rq = __blk_mq_alloc_request(hctx, GFP_ATOMIC, false, bio->bi_rw);
 943         if (likely(rq))
 944                 blk_mq_rq_ctx_init(q, ctx, rq, bio->bi_rw);
 945         else {
 946                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 947                 trace_block_sleeprq(q, bio, rw);
 948                 rq = blk_mq_alloc_request_pinned(q, bio->bi_rw,
 949                                 __GFP_WAIT|GFP_ATOMIC, false);
 950                 ctx = rq->mq_ctx;
 951                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
 952         }
 953
 954         hctx->queued++;
 955
 956         if (unlikely(is_flush_fua)) {
 957                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 958                 blk_mq_put_ctx(ctx);
 959                 blk_insert_flush(rq);
 960                 goto run_queue;
 961         }
 962
 963         /*
 964          * A task plug currently exists. Since this is completely lockless,
 965          * utilize that to temporarily store requests until the task is
 966          * either done or scheduled away.
 967          */
 968         if (use_plug) {
 969                 struct blk_plug *plug = current->plug;
 970
 971                 if (plug) {
 972                         blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 973                         if (list_empty(&plug->mq_list))
 974                                 trace_block_plug(q);
 975                         else if (request_count >= BLK_MAX_REQUEST_COUNT) {
 976                                 blk_flush_plug_list(plug, false);
 977                                 trace_block_plug(q);
 978                         }
 979                         list_add_tail(&rq->queuelist, &plug->mq_list);
 980                         blk_mq_put_ctx(ctx);
 981                         return;
 982                 }
 983         }
 984
 985         spin_lock(&ctx->lock);
 986
 987         if ((hctx->flags & BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE) &&
 988             blk_mq_attempt_merge(q, ctx, bio))
 989                 __blk_mq_free_request(hctx, ctx, rq);
 990         else {
 991                 blk_mq_bio_to_request(rq, bio);
 992                 __blk_mq_insert_request(hctx, rq, false);
 993         }
 994
 995         spin_unlock(&ctx->lock);
 996         blk_mq_put_ctx(ctx);
 997
 998         /*
 999          * For a SYNC request, send it to the hardware immediately. For an
1000          * ASYNC request, just ensure that we run it later on. The latter
1001          * allows for merging opportunities and more efficient dispatching.
1002          */
1003 run_queue:
1004         blk_mq_run_hw_queue(hctx, !is_sync || is_flush_fua);
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Default mapping to a software queue, since we use one per CPU.
1009  */
1010 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_map_queue(struct request_queue *q, const int cpu)
1011 {
1012         return q->queue_hw_ctx[q->mq_map[cpu]];
1013 }
1014 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_map_queue);
1015
1016 struct blk_mq_hw_ctx *blk_mq_alloc_single_hw_queue(struct blk_mq_reg *reg,
1017                                                    unsigned int hctx_index)
1018 {
1019         return kmalloc_node(sizeof(struct blk_mq_hw_ctx),
1020                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, reg->numa_node);
1021 }
1022 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_alloc_single_hw_queue);
1023
1024 void blk_mq_free_single_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1025                                  unsigned int hctx_index)
1026 {
1027         kfree(hctx);
1028 }
1029 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_free_single_hw_queue);
1030
1031 static void blk_mq_hctx_notify(void *data, unsigned long action,
1032                                unsigned int cpu)
1033 {
1034         struct blk_mq_hw_ctx *hctx = data;
1035         struct blk_mq_ctx *ctx;
1036         LIST_HEAD(tmp);
1037
1038         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN)
1039                 return;
1040
1041         /*
1042          * Move ctx entries to new CPU, if this one is going away.
1043          */
1044         ctx = __blk_mq_get_ctx(hctx->queue, cpu);
1045
1046         spin_lock(&ctx->lock);
1047         if (!list_empty(&ctx->rq_list)) {
1048                 list_splice_init(&ctx->rq_list, &tmp);
1049                 clear_bit(ctx->index_hw, hctx->ctx_map);
1050         }
1051         spin_unlock(&ctx->lock);
1052
1053         if (list_empty(&tmp))
1054                 return;
1055
1056         ctx = blk_mq_get_ctx(hctx->queue);
1057         spin_lock(&ctx->lock);
1058
1059         while (!list_empty(&tmp)) {
1060                 struct request *rq;
1061
1062                 rq = list_first_entry(&tmp, struct request, queuelist);
1063                 rq->mq_ctx = ctx;
1064                 list_move_tail(&rq->queuelist, &ctx->rq_list);
1065         }
1066
1067         blk_mq_hctx_mark_pending(hctx, ctx);
1068
1069         spin_unlock(&ctx->lock);
1070         blk_mq_put_ctx(ctx);
1071 }
1072
1073 static void blk_mq_init_hw_commands(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1074                                     void (*init)(void *, struct blk_mq_hw_ctx *,
1075                                         struct request *, unsigned int),
1076                                     void *data)
1077 {
1078         unsigned int i;
1079
1080         for (i = 0; i < hctx->queue_depth; i++) {
1081                 struct request *rq = hctx->rqs[i];
1082
1083                 init(data, hctx, rq, i);
1084         }
1085 }
1086
1087 void blk_mq_init_commands(struct request_queue *q,
1088                           void (*init)(void *, struct blk_mq_hw_ctx *,
1089                                         struct request *, unsigned int),
1090                           void *data)
1091 {
1092         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1093         unsigned int i;
1094
1095         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)
1096                 blk_mq_init_hw_commands(hctx, init, data);
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_commands);
1099
1100 static void blk_mq_free_rq_map(struct blk_mq_hw_ctx *hctx)
1101 {
1102         struct page *page;
1103
1104         while (!list_empty(&hctx->page_list)) {
1105                 page = list_first_entry(&hctx->page_list, struct page, lru);
1106                 list_del_init(&page->lru);
1107                 __free_pages(page, page->private);
1108         }
1109
1110         kfree(hctx->rqs);
1111
1112         if (hctx->tags)
1113                 blk_mq_free_tags(hctx->tags);
1114 }
1115
1116 static size_t order_to_size(unsigned int order)
1117 {
1118         size_t ret = PAGE_SIZE;
1119
1120         while (order--)
1121                 ret *= 2;
1122
1123         return ret;
1124 }
1125
1126 static int blk_mq_init_rq_map(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
1127                               unsigned int reserved_tags, int node)
1128 {
1129         unsigned int i, j, entries_per_page, max_order = 4;
1130         size_t rq_size, left;
1131
1132         INIT_LIST_HEAD(&hctx->page_list);
1133
1134         hctx->rqs = kmalloc_node(hctx->queue_depth * sizeof(struct request *),
1135                                         GFP_KERNEL, node);
1136         if (!hctx->rqs)
1137                 return -ENOMEM;
1138
1139         /*
1140          * rq_size is the size of the request plus driver payload, rounded
1141          * to the cacheline size
1142          */
1143         rq_size = round_up(sizeof(struct request) + hctx->cmd_size,
1144                                 cache_line_size());
1145         left = rq_size * hctx->queue_depth;
1146
1147         for (i = 0; i < hctx->queue_depth;) {
1148                 int this_order = max_order;
1149                 struct page *page;
1150                 int to_do;
1151                 void *p;
1152
1153                 while (left < order_to_size(this_order - 1) && this_order)
1154                         this_order--;
1155
1156                 do {
1157                         page = alloc_pages_node(node, GFP_KERNEL, this_order);
1158                         if (page)
1159                                 break;
1160                         if (!this_order--)
1161                                 break;
1162                         if (order_to_size(this_order) < rq_size)
1163                                 break;
1164                 } while (1);
1165
1166                 if (!page)
1167                         break;
1168
1169                 page->private = this_order;
1170                 list_add_tail(&page->lru, &hctx->page_list);
1171
1172                 p = page_address(page);
1173                 entries_per_page = order_to_size(this_order) / rq_size;
1174                 to_do = min(entries_per_page, hctx->queue_depth - i);
1175                 left -= to_do * rq_size;
1176                 for (j = 0; j < to_do; j++) {
1177                         hctx->rqs[i] = p;
1178                         blk_mq_rq_init(hctx, hctx->rqs[i]);
1179                         p += rq_size;
1180                         i++;
1181                 }
1182         }
1183
1184         if (i < (reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN))
1185                 goto err_rq_map;
1186         else if (i != hctx->queue_depth) {
1187                 hctx->queue_depth = i;
1188                 pr_warn("%s: queue depth set to %u because of low memory\n",
1189                                         __func__, i);
1190         }
1191
1192         hctx->tags = blk_mq_init_tags(hctx->queue_depth, reserved_tags, node);
1193         if (!hctx->tags) {
1194 err_rq_map:
1195                 blk_mq_free_rq_map(hctx);
1196                 return -ENOMEM;
1197         }
1198
1199         return 0;
1200 }
1201
1202 static int blk_mq_init_hw_queues(struct request_queue *q,
1203                                  struct blk_mq_reg *reg, void *driver_data)
1204 {
1205         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1206         unsigned int i, j;
1207
1208         /*
1209          * Initialize hardware queues
1210          */
1211         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1212                 unsigned int num_maps;
1213                 int node;
1214
1215                 node = hctx->numa_node;
1216                 if (node == NUMA_NO_NODE)
1217                         node = hctx->numa_node = reg->numa_node;
1218
1219                 INIT_DELAYED_WORK(&hctx->delayed_work, blk_mq_work_fn);
1220                 spin_lock_init(&hctx->lock);
1221                 INIT_LIST_HEAD(&hctx->dispatch);
1222                 hctx->queue = q;
1223                 hctx->queue_num = i;
1224                 hctx->flags = reg->flags;
1225                 hctx->queue_depth = reg->queue_depth;
1226                 hctx->reserved_tags = reg->reserved_tags;
1227                 hctx->cmd_size = reg->cmd_size;
1228                 atomic_set(&hctx->pending_flush, 0);
1229
1230                 blk_mq_init_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier,
1231                                                 blk_mq_hctx_notify, hctx);
1232                 blk_mq_register_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1233
1234                 if (blk_mq_init_rq_map(hctx, reg->reserved_tags, node))
1235                         break;
1236
1237                 /*
1238                  * Allocate space for all possible cpus to avoid allocation in
1239                  * runtime
1240                  */
1241                 hctx->ctxs = kmalloc_node(nr_cpu_ids * sizeof(void *),
1242                                                 GFP_KERNEL, node);
1243                 if (!hctx->ctxs)
1244                         break;
1245
1246                 num_maps = ALIGN(nr_cpu_ids, BITS_PER_LONG) / BITS_PER_LONG;
1247                 hctx->ctx_map = kzalloc_node(num_maps * sizeof(unsigned long),
1248                                                 GFP_KERNEL, node);
1249                 if (!hctx->ctx_map)
1250                         break;
1251
1252                 hctx->nr_ctx_map = num_maps;
1253                 hctx->nr_ctx = 0;
1254
1255                 if (reg->ops->init_hctx &&
1256                     reg->ops->init_hctx(hctx, driver_data, i))
1257                         break;
1258         }
1259
1260         if (i == q->nr_hw_queues)
1261                 return 0;
1262
1263         /*
1264          * Init failed
1265          */
1266         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, j) {
1267                 if (i == j)
1268                         break;
1269
1270                 if (reg->ops->exit_hctx)
1271                         reg->ops->exit_hctx(hctx, j);
1272
1273                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1274                 blk_mq_free_rq_map(hctx);
1275                 kfree(hctx->ctxs);
1276         }
1277
1278         return 1;
1279 }
1280
1281 static void blk_mq_init_cpu_queues(struct request_queue *q,
1282                                    unsigned int nr_hw_queues)
1283 {
1284         unsigned int i;
1285
1286         for_each_possible_cpu(i) {
1287                 struct blk_mq_ctx *__ctx = per_cpu_ptr(q->queue_ctx, i);
1288                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1289
1290                 memset(__ctx, 0, sizeof(*__ctx));
1291                 __ctx->cpu = i;
1292                 spin_lock_init(&__ctx->lock);
1293                 INIT_LIST_HEAD(&__ctx->rq_list);
1294                 __ctx->queue = q;
1295
1296                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1297                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1298                 hctx->nr_ctx++;
1299
1300                 if (!cpu_online(i))
1301                         continue;
1302
1303                 /*
1304                  * Set local node, IFF we have more than one hw queue. If
1305                  * not, we remain on the home node of the device
1306                  */
1307                 if (nr_hw_queues > 1 && hctx->numa_node == NUMA_NO_NODE)
1308                         hctx->numa_node = cpu_to_node(i);
1309         }
1310 }
1311
1312 static void blk_mq_map_swqueue(struct request_queue *q)
1313 {
1314         unsigned int i;
1315         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1316         struct blk_mq_ctx *ctx;
1317
1318         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1319                 hctx->nr_ctx = 0;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * Map software to hardware queues
1324          */
1325         queue_for_each_ctx(q, ctx, i) {
1326                 /* If the cpu isn't online, the cpu is mapped to first hctx */
1327                 hctx = q->mq_ops->map_queue(q, i);
1328                 ctx->index_hw = hctx->nr_ctx;
1329                 hctx->ctxs[hctx->nr_ctx++] = ctx;
1330         }
1331 }
1332
1333 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_reg *reg,
1334                                         void *driver_data)
1335 {
1336         struct blk_mq_hw_ctx **hctxs;
1337         struct blk_mq_ctx *ctx;
1338         struct request_queue *q;
1339         int i;
1340
1341         if (!reg->nr_hw_queues ||
1342             !reg->ops->queue_rq || !reg->ops->map_queue ||
1343             !reg->ops->alloc_hctx || !reg->ops->free_hctx)
1344                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1345
1346         if (!reg->queue_depth)
1347                 reg->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
1348         else if (reg->queue_depth > BLK_MQ_MAX_DEPTH) {
1349                 pr_err("blk-mq: queuedepth too large (%u)\n", reg->queue_depth);
1350                 reg->queue_depth = BLK_MQ_MAX_DEPTH;
1351         }
1352
1353         if (reg->queue_depth < (reg->reserved_tags + BLK_MQ_TAG_MIN))
1354                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1355
1356         ctx = alloc_percpu(struct blk_mq_ctx);
1357         if (!ctx)
1358                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1359
1360         hctxs = kmalloc_node(reg->nr_hw_queues * sizeof(*hctxs), GFP_KERNEL,
1361                         reg->numa_node);
1362
1363         if (!hctxs)
1364                 goto err_percpu;
1365
1366         for (i = 0; i < reg->nr_hw_queues; i++) {
1367                 hctxs[i] = reg->ops->alloc_hctx(reg, i);
1368                 if (!hctxs[i])
1369                         goto err_hctxs;
1370
1371                 hctxs[i]->numa_node = NUMA_NO_NODE;
1372                 hctxs[i]->queue_num = i;
1373         }
1374
1375         q = blk_alloc_queue_node(GFP_KERNEL, reg->numa_node);
1376         if (!q)
1377                 goto err_hctxs;
1378
1379         q->mq_map = blk_mq_make_queue_map(reg);
1380         if (!q->mq_map)
1381                 goto err_map;
1382
1383         setup_timer(&q->timeout, blk_mq_rq_timer, (unsigned long) q);
1384         blk_queue_rq_timeout(q, 30000);
1385
1386         q->nr_queues = nr_cpu_ids;
1387         q->nr_hw_queues = reg->nr_hw_queues;
1388
1389         q->queue_ctx = ctx;
1390         q->queue_hw_ctx = hctxs;
1391
1392         q->mq_ops = reg->ops;
1393         q->queue_flags |= QUEUE_FLAG_MQ_DEFAULT;
1394
1395         q->sg_reserved_size = INT_MAX;
1396
1397         blk_queue_make_request(q, blk_mq_make_request);
1398         blk_queue_rq_timed_out(q, reg->ops->timeout);
1399         if (reg->timeout)
1400                 blk_queue_rq_timeout(q, reg->timeout);
1401
1402         blk_mq_init_flush(q);
1403         blk_mq_init_cpu_queues(q, reg->nr_hw_queues);
1404
1405         if (blk_mq_init_hw_queues(q, reg, driver_data))
1406                 goto err_hw;
1407
1408         blk_mq_map_swqueue(q);
1409
1410         mutex_lock(&all_q_mutex);
1411         list_add_tail(&q->all_q_node, &all_q_list);
1412         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1413
1414         return q;
1415 err_hw:
1416         kfree(q->mq_map);
1417 err_map:
1418         blk_cleanup_queue(q);
1419 err_hctxs:
1420         for (i = 0; i < reg->nr_hw_queues; i++) {
1421                 if (!hctxs[i])
1422                         break;
1423                 reg->ops->free_hctx(hctxs[i], i);
1424         }
1425         kfree(hctxs);
1426 err_percpu:
1427         free_percpu(ctx);
1428         return ERR_PTR(-ENOMEM);
1429 }
1430 EXPORT_SYMBOL(blk_mq_init_queue);
1431
1432 void blk_mq_free_queue(struct request_queue *q)
1433 {
1434         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
1435         int i;
1436
1437         queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i) {
1438                 kfree(hctx->ctx_map);
1439                 kfree(hctx->ctxs);
1440                 blk_mq_free_rq_map(hctx);
1441                 blk_mq_unregister_cpu_notifier(&hctx->cpu_notifier);
1442                 if (q->mq_ops->exit_hctx)
1443                         q->mq_ops->exit_hctx(hctx, i);
1444                 q->mq_ops->free_hctx(hctx, i);
1445         }
1446
1447         free_percpu(q->queue_ctx);
1448         kfree(q->queue_hw_ctx);
1449         kfree(q->mq_map);
1450
1451         q->queue_ctx = NULL;
1452         q->queue_hw_ctx = NULL;
1453         q->mq_map = NULL;
1454
1455         mutex_lock(&all_q_mutex);
1456         list_del_init(&q->all_q_node);
1457         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1458 }
1459
1460 /* Basically redo blk_mq_init_queue with queue frozen */
1461 static void blk_mq_queue_reinit(struct request_queue *q)
1462 {
1463         blk_mq_freeze_queue(q);
1464
1465         blk_mq_update_queue_map(q->mq_map, q->nr_hw_queues);
1466
1467         /*
1468          * redo blk_mq_init_cpu_queues and blk_mq_init_hw_queues. FIXME: maybe
1469          * we should change hctx numa_node according to new topology (this
1470          * involves free and re-allocate memory, worthy doing?)
1471          */
1472
1473         blk_mq_map_swqueue(q);
1474
1475         blk_mq_unfreeze_queue(q);
1476 }
1477
1478 static int blk_mq_queue_reinit_notify(struct notifier_block *nb,
1479                                       unsigned long action, void *hcpu)
1480 {
1481         struct request_queue *q;
1482
1483         /*
1484          * Before new mapping is established, hotadded cpu might already start
1485          * handling requests. This doesn't break anything as we map offline
1486          * CPUs to first hardware queue. We will re-init queue below to get
1487          * optimal settings.
1488          */
1489         if (action != CPU_DEAD && action != CPU_DEAD_FROZEN &&
1490             action != CPU_ONLINE && action != CPU_ONLINE_FROZEN)
1491                 return NOTIFY_OK;
1492
1493         mutex_lock(&all_q_mutex);
1494         list_for_each_entry(q, &all_q_list, all_q_node)
1495                 blk_mq_queue_reinit(q);
1496         mutex_unlock(&all_q_mutex);
1497         return NOTIFY_OK;
1498 }
1499
1500 static int __init blk_mq_init(void)
1501 {
1502         blk_mq_cpu_init();
1503
1504         /* Must be called after percpu_counter_hotcpu_callback() */
1505         hotcpu_notifier(blk_mq_queue_reinit_notify, -10);
1506
1507         return 0;
1508 }
1509 subsys_initcall(blk_mq_init);