]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - block/blk-flush.c
Merge tag 'efi-urgent' into x86/urgent
[~andy/linux] / block / blk-flush.c
1 /*
2  * Functions to sequence FLUSH and FUA writes.
3  *
4  * Copyright (C) 2011           Max Planck Institute for Gravitational Physics
5  * Copyright (C) 2011           Tejun Heo <tj@kernel.org>
6  *
7  * This file is released under the GPLv2.
8  *
9  * REQ_{FLUSH|FUA} requests are decomposed to sequences consisted of three
10  * optional steps - PREFLUSH, DATA and POSTFLUSH - according to the request
11  * properties and hardware capability.
12  *
13  * If a request doesn't have data, only REQ_FLUSH makes sense, which
14  * indicates a simple flush request.  If there is data, REQ_FLUSH indicates
15  * that the device cache should be flushed before the data is executed, and
16  * REQ_FUA means that the data must be on non-volatile media on request
17  * completion.
18  *
19  * If the device doesn't have writeback cache, FLUSH and FUA don't make any
20  * difference.  The requests are either completed immediately if there's no
21  * data or executed as normal requests otherwise.
22  *
23  * If the device has writeback cache and supports FUA, REQ_FLUSH is
24  * translated to PREFLUSH but REQ_FUA is passed down directly with DATA.
25  *
26  * If the device has writeback cache and doesn't support FUA, REQ_FLUSH is
27  * translated to PREFLUSH and REQ_FUA to POSTFLUSH.
28  *
29  * The actual execution of flush is double buffered.  Whenever a request
30  * needs to execute PRE or POSTFLUSH, it queues at
31  * q->flush_queue[q->flush_pending_idx].  Once certain criteria are met, a
32  * flush is issued and the pending_idx is toggled.  When the flush
33  * completes, all the requests which were pending are proceeded to the next
34  * step.  This allows arbitrary merging of different types of FLUSH/FUA
35  * requests.
36  *
37  * Currently, the following conditions are used to determine when to issue
38  * flush.
39  *
40  * C1. At any given time, only one flush shall be in progress.  This makes
41  *     double buffering sufficient.
42  *
43  * C2. Flush is deferred if any request is executing DATA of its sequence.
44  *     This avoids issuing separate POSTFLUSHes for requests which shared
45  *     PREFLUSH.
46  *
47  * C3. The second condition is ignored if there is a request which has
48  *     waited longer than FLUSH_PENDING_TIMEOUT.  This is to avoid
49  *     starvation in the unlikely case where there are continuous stream of
50  *     FUA (without FLUSH) requests.
51  *
52  * For devices which support FUA, it isn't clear whether C2 (and thus C3)
53  * is beneficial.
54  *
55  * Note that a sequenced FLUSH/FUA request with DATA is completed twice.
56  * Once while executing DATA and again after the whole sequence is
57  * complete.  The first completion updates the contained bio but doesn't
58  * finish it so that the bio submitter is notified only after the whole
59  * sequence is complete.  This is implemented by testing REQ_FLUSH_SEQ in
60  * req_bio_endio().
61  *
62  * The above peculiarity requires that each FLUSH/FUA request has only one
63  * bio attached to it, which is guaranteed as they aren't allowed to be
64  * merged in the usual way.
65  */
66
67 #include <linux/kernel.h>
68 #include <linux/module.h>
69 #include <linux/bio.h>
70 #include <linux/blkdev.h>
71 #include <linux/gfp.h>
72 #include <linux/blk-mq.h>
73
74 #include "blk.h"
75 #include "blk-mq.h"
76
77 /* FLUSH/FUA sequences */
78 enum {
79         REQ_FSEQ_PREFLUSH       = (1 << 0), /* pre-flushing in progress */
80         REQ_FSEQ_DATA           = (1 << 1), /* data write in progress */
81         REQ_FSEQ_POSTFLUSH      = (1 << 2), /* post-flushing in progress */
82         REQ_FSEQ_DONE           = (1 << 3),
83
84         REQ_FSEQ_ACTIONS        = REQ_FSEQ_PREFLUSH | REQ_FSEQ_DATA |
85                                   REQ_FSEQ_POSTFLUSH,
86
87         /*
88          * If flush has been pending longer than the following timeout,
89          * it's issued even if flush_data requests are still in flight.
90          */
91         FLUSH_PENDING_TIMEOUT   = 5 * HZ,
92 };
93
94 static bool blk_kick_flush(struct request_queue *q);
95
96 static unsigned int blk_flush_policy(unsigned int fflags, struct request *rq)
97 {
98         unsigned int policy = 0;
99
100         if (blk_rq_sectors(rq))
101                 policy |= REQ_FSEQ_DATA;
102
103         if (fflags & REQ_FLUSH) {
104                 if (rq->cmd_flags & REQ_FLUSH)
105                         policy |= REQ_FSEQ_PREFLUSH;
106                 if (!(fflags & REQ_FUA) && (rq->cmd_flags & REQ_FUA))
107                         policy |= REQ_FSEQ_POSTFLUSH;
108         }
109         return policy;
110 }
111
112 static unsigned int blk_flush_cur_seq(struct request *rq)
113 {
114         return 1 << ffz(rq->flush.seq);
115 }
116
117 static void blk_flush_restore_request(struct request *rq)
118 {
119         /*
120          * After flush data completion, @rq->bio is %NULL but we need to
121          * complete the bio again.  @rq->biotail is guaranteed to equal the
122          * original @rq->bio.  Restore it.
123          */
124         rq->bio = rq->biotail;
125
126         /* make @rq a normal request */
127         rq->cmd_flags &= ~REQ_FLUSH_SEQ;
128         rq->end_io = rq->flush.saved_end_io;
129
130         blk_clear_rq_complete(rq);
131 }
132
133 static void mq_flush_run(struct work_struct *work)
134 {
135         struct request *rq;
136
137         rq = container_of(work, struct request, mq_flush_work);
138
139         memset(&rq->csd, 0, sizeof(rq->csd));
140         blk_mq_run_request(rq, true, false);
141 }
142
143 static bool blk_flush_queue_rq(struct request *rq)
144 {
145         if (rq->q->mq_ops) {
146                 INIT_WORK(&rq->mq_flush_work, mq_flush_run);
147                 kblockd_schedule_work(rq->q, &rq->mq_flush_work);
148                 return false;
149         } else {
150                 list_add_tail(&rq->queuelist, &rq->q->queue_head);
151                 return true;
152         }
153 }
154
155 /**
156  * blk_flush_complete_seq - complete flush sequence
157  * @rq: FLUSH/FUA request being sequenced
158  * @seq: sequences to complete (mask of %REQ_FSEQ_*, can be zero)
159  * @error: whether an error occurred
160  *
161  * @rq just completed @seq part of its flush sequence, record the
162  * completion and trigger the next step.
163  *
164  * CONTEXT:
165  * spin_lock_irq(q->queue_lock or q->mq_flush_lock)
166  *
167  * RETURNS:
168  * %true if requests were added to the dispatch queue, %false otherwise.
169  */
170 static bool blk_flush_complete_seq(struct request *rq, unsigned int seq,
171                                    int error)
172 {
173         struct request_queue *q = rq->q;
174         struct list_head *pending = &q->flush_queue[q->flush_pending_idx];
175         bool queued = false, kicked;
176
177         BUG_ON(rq->flush.seq & seq);
178         rq->flush.seq |= seq;
179
180         if (likely(!error))
181                 seq = blk_flush_cur_seq(rq);
182         else
183                 seq = REQ_FSEQ_DONE;
184
185         switch (seq) {
186         case REQ_FSEQ_PREFLUSH:
187         case REQ_FSEQ_POSTFLUSH:
188                 /* queue for flush */
189                 if (list_empty(pending))
190                         q->flush_pending_since = jiffies;
191                 list_move_tail(&rq->flush.list, pending);
192                 break;
193
194         case REQ_FSEQ_DATA:
195                 list_move_tail(&rq->flush.list, &q->flush_data_in_flight);
196                 queued = blk_flush_queue_rq(rq);
197                 break;
198
199         case REQ_FSEQ_DONE:
200                 /*
201                  * @rq was previously adjusted by blk_flush_issue() for
202                  * flush sequencing and may already have gone through the
203                  * flush data request completion path.  Restore @rq for
204                  * normal completion and end it.
205                  */
206                 BUG_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
207                 list_del_init(&rq->flush.list);
208                 blk_flush_restore_request(rq);
209                 if (q->mq_ops)
210                         blk_mq_end_io(rq, error);
211                 else
212                         __blk_end_request_all(rq, error);
213                 break;
214
215         default:
216                 BUG();
217         }
218
219         kicked = blk_kick_flush(q);
220         return kicked | queued;
221 }
222
223 static void flush_end_io(struct request *flush_rq, int error)
224 {
225         struct request_queue *q = flush_rq->q;
226         struct list_head *running;
227         bool queued = false;
228         struct request *rq, *n;
229         unsigned long flags = 0;
230
231         if (q->mq_ops)
232                 spin_lock_irqsave(&q->mq_flush_lock, flags);
233
234         running = &q->flush_queue[q->flush_running_idx];
235         BUG_ON(q->flush_pending_idx == q->flush_running_idx);
236
237         /* account completion of the flush request */
238         q->flush_running_idx ^= 1;
239
240         if (!q->mq_ops)
241                 elv_completed_request(q, flush_rq);
242
243         /* and push the waiting requests to the next stage */
244         list_for_each_entry_safe(rq, n, running, flush.list) {
245                 unsigned int seq = blk_flush_cur_seq(rq);
246
247                 BUG_ON(seq != REQ_FSEQ_PREFLUSH && seq != REQ_FSEQ_POSTFLUSH);
248                 queued |= blk_flush_complete_seq(rq, seq, error);
249         }
250
251         /*
252          * Kick the queue to avoid stall for two cases:
253          * 1. Moving a request silently to empty queue_head may stall the
254          * queue.
255          * 2. When flush request is running in non-queueable queue, the
256          * queue is hold. Restart the queue after flush request is finished
257          * to avoid stall.
258          * This function is called from request completion path and calling
259          * directly into request_fn may confuse the driver.  Always use
260          * kblockd.
261          */
262         if (queued || q->flush_queue_delayed) {
263                 WARN_ON(q->mq_ops);
264                 blk_run_queue_async(q);
265         }
266         q->flush_queue_delayed = 0;
267         if (q->mq_ops)
268                 spin_unlock_irqrestore(&q->mq_flush_lock, flags);
269 }
270
271 /**
272  * blk_kick_flush - consider issuing flush request
273  * @q: request_queue being kicked
274  *
275  * Flush related states of @q have changed, consider issuing flush request.
276  * Please read the comment at the top of this file for more info.
277  *
278  * CONTEXT:
279  * spin_lock_irq(q->queue_lock or q->mq_flush_lock)
280  *
281  * RETURNS:
282  * %true if flush was issued, %false otherwise.
283  */
284 static bool blk_kick_flush(struct request_queue *q)
285 {
286         struct list_head *pending = &q->flush_queue[q->flush_pending_idx];
287         struct request *first_rq =
288                 list_first_entry(pending, struct request, flush.list);
289
290         /* C1 described at the top of this file */
291         if (q->flush_pending_idx != q->flush_running_idx || list_empty(pending))
292                 return false;
293
294         /* C2 and C3 */
295         if (!list_empty(&q->flush_data_in_flight) &&
296             time_before(jiffies,
297                         q->flush_pending_since + FLUSH_PENDING_TIMEOUT))
298                 return false;
299
300         /*
301          * Issue flush and toggle pending_idx.  This makes pending_idx
302          * different from running_idx, which means flush is in flight.
303          */
304         q->flush_pending_idx ^= 1;
305
306         if (q->mq_ops) {
307                 struct blk_mq_ctx *ctx = first_rq->mq_ctx;
308                 struct blk_mq_hw_ctx *hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
309
310                 blk_mq_rq_init(hctx, q->flush_rq);
311                 q->flush_rq->mq_ctx = ctx;
312
313                 /*
314                  * Reuse the tag value from the fist waiting request,
315                  * with blk-mq the tag is generated during request
316                  * allocation and drivers can rely on it being inside
317                  * the range they asked for.
318                  */
319                 q->flush_rq->tag = first_rq->tag;
320         } else {
321                 blk_rq_init(q, q->flush_rq);
322         }
323
324         q->flush_rq->cmd_type = REQ_TYPE_FS;
325         q->flush_rq->cmd_flags = WRITE_FLUSH | REQ_FLUSH_SEQ;
326         q->flush_rq->rq_disk = first_rq->rq_disk;
327         q->flush_rq->end_io = flush_end_io;
328
329         return blk_flush_queue_rq(q->flush_rq);
330 }
331
332 static void flush_data_end_io(struct request *rq, int error)
333 {
334         struct request_queue *q = rq->q;
335
336         /*
337          * After populating an empty queue, kick it to avoid stall.  Read
338          * the comment in flush_end_io().
339          */
340         if (blk_flush_complete_seq(rq, REQ_FSEQ_DATA, error))
341                 blk_run_queue_async(q);
342 }
343
344 static void mq_flush_data_end_io(struct request *rq, int error)
345 {
346         struct request_queue *q = rq->q;
347         struct blk_mq_hw_ctx *hctx;
348         struct blk_mq_ctx *ctx;
349         unsigned long flags;
350
351         ctx = rq->mq_ctx;
352         hctx = q->mq_ops->map_queue(q, ctx->cpu);
353
354         /*
355          * After populating an empty queue, kick it to avoid stall.  Read
356          * the comment in flush_end_io().
357          */
358         spin_lock_irqsave(&q->mq_flush_lock, flags);
359         if (blk_flush_complete_seq(rq, REQ_FSEQ_DATA, error))
360                 blk_mq_run_hw_queue(hctx, true);
361         spin_unlock_irqrestore(&q->mq_flush_lock, flags);
362 }
363
364 /**
365  * blk_insert_flush - insert a new FLUSH/FUA request
366  * @rq: request to insert
367  *
368  * To be called from __elv_add_request() for %ELEVATOR_INSERT_FLUSH insertions.
369  * or __blk_mq_run_hw_queue() to dispatch request.
370  * @rq is being submitted.  Analyze what needs to be done and put it on the
371  * right queue.
372  *
373  * CONTEXT:
374  * spin_lock_irq(q->queue_lock) in !mq case
375  */
376 void blk_insert_flush(struct request *rq)
377 {
378         struct request_queue *q = rq->q;
379         unsigned int fflags = q->flush_flags;   /* may change, cache */
380         unsigned int policy = blk_flush_policy(fflags, rq);
381
382         /*
383          * @policy now records what operations need to be done.  Adjust
384          * REQ_FLUSH and FUA for the driver.
385          */
386         rq->cmd_flags &= ~REQ_FLUSH;
387         if (!(fflags & REQ_FUA))
388                 rq->cmd_flags &= ~REQ_FUA;
389
390         /*
391          * An empty flush handed down from a stacking driver may
392          * translate into nothing if the underlying device does not
393          * advertise a write-back cache.  In this case, simply
394          * complete the request.
395          */
396         if (!policy) {
397                 if (q->mq_ops)
398                         blk_mq_end_io(rq, 0);
399                 else
400                         __blk_end_bidi_request(rq, 0, 0, 0);
401                 return;
402         }
403
404         BUG_ON(rq->bio != rq->biotail); /*assumes zero or single bio rq */
405
406         /*
407          * If there's data but flush is not necessary, the request can be
408          * processed directly without going through flush machinery.  Queue
409          * for normal execution.
410          */
411         if ((policy & REQ_FSEQ_DATA) &&
412             !(policy & (REQ_FSEQ_PREFLUSH | REQ_FSEQ_POSTFLUSH))) {
413                 if (q->mq_ops) {
414                         blk_mq_run_request(rq, false, true);
415                 } else
416                         list_add_tail(&rq->queuelist, &q->queue_head);
417                 return;
418         }
419
420         /*
421          * @rq should go through flush machinery.  Mark it part of flush
422          * sequence and submit for further processing.
423          */
424         memset(&rq->flush, 0, sizeof(rq->flush));
425         INIT_LIST_HEAD(&rq->flush.list);
426         rq->cmd_flags |= REQ_FLUSH_SEQ;
427         rq->flush.saved_end_io = rq->end_io; /* Usually NULL */
428         if (q->mq_ops) {
429                 rq->end_io = mq_flush_data_end_io;
430
431                 spin_lock_irq(&q->mq_flush_lock);
432                 blk_flush_complete_seq(rq, REQ_FSEQ_ACTIONS & ~policy, 0);
433                 spin_unlock_irq(&q->mq_flush_lock);
434                 return;
435         }
436         rq->end_io = flush_data_end_io;
437
438         blk_flush_complete_seq(rq, REQ_FSEQ_ACTIONS & ~policy, 0);
439 }
440
441 /**
442  * blk_abort_flushes - @q is being aborted, abort flush requests
443  * @q: request_queue being aborted
444  *
445  * To be called from elv_abort_queue().  @q is being aborted.  Prepare all
446  * FLUSH/FUA requests for abortion.
447  *
448  * CONTEXT:
449  * spin_lock_irq(q->queue_lock)
450  */
451 void blk_abort_flushes(struct request_queue *q)
452 {
453         struct request *rq, *n;
454         int i;
455
456         /*
457          * Requests in flight for data are already owned by the dispatch
458          * queue or the device driver.  Just restore for normal completion.
459          */
460         list_for_each_entry_safe(rq, n, &q->flush_data_in_flight, flush.list) {
461                 list_del_init(&rq->flush.list);
462                 blk_flush_restore_request(rq);
463         }
464
465         /*
466          * We need to give away requests on flush queues.  Restore for
467          * normal completion and put them on the dispatch queue.
468          */
469         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(q->flush_queue); i++) {
470                 list_for_each_entry_safe(rq, n, &q->flush_queue[i],
471                                          flush.list) {
472                         list_del_init(&rq->flush.list);
473                         blk_flush_restore_request(rq);
474                         list_add_tail(&rq->queuelist, &q->queue_head);
475                 }
476         }
477 }
478
479 /**
480  * blkdev_issue_flush - queue a flush
481  * @bdev:       blockdev to issue flush for
482  * @gfp_mask:   memory allocation flags (for bio_alloc)
483  * @error_sector:       error sector
484  *
485  * Description:
486  *    Issue a flush for the block device in question. Caller can supply
487  *    room for storing the error offset in case of a flush error, if they
488  *    wish to. If WAIT flag is not passed then caller may check only what
489  *    request was pushed in some internal queue for later handling.
490  */
491 int blkdev_issue_flush(struct block_device *bdev, gfp_t gfp_mask,
492                 sector_t *error_sector)
493 {
494         struct request_queue *q;
495         struct bio *bio;
496         int ret = 0;
497
498         if (bdev->bd_disk == NULL)
499                 return -ENXIO;
500
501         q = bdev_get_queue(bdev);
502         if (!q)
503                 return -ENXIO;
504
505         /*
506          * some block devices may not have their queue correctly set up here
507          * (e.g. loop device without a backing file) and so issuing a flush
508          * here will panic. Ensure there is a request function before issuing
509          * the flush.
510          */
511         if (!q->make_request_fn)
512                 return -ENXIO;
513
514         bio = bio_alloc(gfp_mask, 0);
515         bio->bi_bdev = bdev;
516
517         ret = submit_bio_wait(WRITE_FLUSH, bio);
518
519         /*
520          * The driver must store the error location in ->bi_sector, if
521          * it supports it. For non-stacked drivers, this should be
522          * copied from blk_rq_pos(rq).
523          */
524         if (error_sector)
525                 *error_sector = bio->bi_iter.bi_sector;
526
527         bio_put(bio);
528         return ret;
529 }
530 EXPORT_SYMBOL(blkdev_issue_flush);
531
532 void blk_mq_init_flush(struct request_queue *q)
533 {
534         spin_lock_init(&q->mq_flush_lock);
535 }