Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 : : /*
3 : : * Functions related to io context handling
4 : : */
5 : : #include <linux/kernel.h>
6 : : #include <linux/module.h>
7 : : #include <linux/init.h>
8 : : #include <linux/bio.h>
9 : : #include <linux/blkdev.h>
10 : : #include <linux/slab.h>
11 : : #include <linux/sched/task.h>
12 : :
13 : : #include "blk.h"
14 : :
15 : : /*
16 : : * For io context allocations
17 : : */
18 : : static struct kmem_cache *iocontext_cachep;
19 : :
20 : : /**
21 : : * get_io_context - increment reference count to io_context
22 : : * @ioc: io_context to get
23 : : *
24 : : * Increment reference count to @ioc.
25 : : */
26 : 39 : void get_io_context(struct io_context *ioc)
27 : : {
28 [ - + ]: 39 : BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
29 : 39 : atomic_long_inc(&ioc->refcount);
30 : 39 : }
31 : :
32 : 0 : static void icq_free_icq_rcu(struct rcu_head *head)
33 : : {
34 : 0 : struct io_cq *icq = container_of(head, struct io_cq, __rcu_head);
35 : :
36 : 0 : kmem_cache_free(icq->__rcu_icq_cache, icq);
37 : 0 : }
38 : :
39 : : /*
40 : : * Exit an icq. Called with ioc locked for blk-mq, and with both ioc
41 : : * and queue locked for legacy.
42 : : */
43 : 0 : static void ioc_exit_icq(struct io_cq *icq)
44 : : {
45 : 0 : struct elevator_type *et = icq->q->elevator->type;
46 : :
47 : 0 : if (icq->flags & ICQ_EXITED)
48 : : return;
49 : :
50 [ # # ]: 0 : if (et->ops.exit_icq)
51 : 0 : et->ops.exit_icq(icq);
52 : :
53 : 0 : icq->flags |= ICQ_EXITED;
54 : : }
55 : :
56 : : /*
57 : : * Release an icq. Called with ioc locked for blk-mq, and with both ioc
58 : : * and queue locked for legacy.
59 : : */
60 : 0 : static void ioc_destroy_icq(struct io_cq *icq)
61 : : {
62 : 0 : struct io_context *ioc = icq->ioc;
63 : 0 : struct request_queue *q = icq->q;
64 : 0 : struct elevator_type *et = q->elevator->type;
65 : :
66 : 0 : lockdep_assert_held(&ioc->lock);
67 : :
68 : 0 : radix_tree_delete(&ioc->icq_tree, icq->q->id);
69 [ # # ]: 0 : hlist_del_init(&icq->ioc_node);
70 [ # # ]: 0 : list_del_init(&icq->q_node);
71 : :
72 : : /*
73 : : * Both setting lookup hint to and clearing it from @icq are done
74 : : * under queue_lock. If it's not pointing to @icq now, it never
75 : : * will. Hint assignment itself can race safely.
76 : : */
77 [ # # ]: 0 : if (rcu_access_pointer(ioc->icq_hint) == icq)
78 : 0 : rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, NULL);
79 : :
80 [ # # ]: 0 : ioc_exit_icq(icq);
81 : :
82 : : /*
83 : : * @icq->q might have gone away by the time RCU callback runs
84 : : * making it impossible to determine icq_cache. Record it in @icq.
85 : : */
86 : 0 : icq->__rcu_icq_cache = et->icq_cache;
87 : 0 : call_rcu(&icq->__rcu_head, icq_free_icq_rcu);
88 : 0 : }
89 : :
90 : : /*
91 : : * Slow path for ioc release in put_io_context(). Performs double-lock
92 : : * dancing to unlink all icq's and then frees ioc.
93 : : */
94 : 0 : static void ioc_release_fn(struct work_struct *work)
95 : : {
96 : 0 : struct io_context *ioc = container_of(work, struct io_context,
97 : : release_work);
98 : 0 : unsigned long flags;
99 : :
100 : : /*
101 : : * Exiting icq may call into put_io_context() through elevator
102 : : * which will trigger lockdep warning. The ioc's are guaranteed to
103 : : * be different, use a different locking subclass here. Use
104 : : * irqsave variant as there's no spin_lock_irq_nested().
105 : : */
106 : 0 : spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
107 : :
108 : 0 : while (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
109 : 0 : struct io_cq *icq = hlist_entry(ioc->icq_list.first,
110 : : struct io_cq, ioc_node);
111 : 0 : struct request_queue *q = icq->q;
112 : :
113 [ # # ]: 0 : if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
114 : 0 : ioc_destroy_icq(icq);
115 : 0 : spin_unlock(&q->queue_lock);
116 : : } else {
117 : 0 : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
118 : 0 : cpu_relax();
119 [ # # ]: 0 : spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
120 : : }
121 : : }
122 : :
123 : 0 : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
124 : :
125 : 0 : kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
126 : 0 : }
127 : :
128 : : /**
129 : : * put_io_context - put a reference of io_context
130 : : * @ioc: io_context to put
131 : : *
132 : : * Decrement reference count of @ioc and release it if the count reaches
133 : : * zero.
134 : : */
135 : 819 : void put_io_context(struct io_context *ioc)
136 : : {
137 : 819 : unsigned long flags;
138 : 819 : bool free_ioc = false;
139 : :
140 [ + - ]: 819 : if (ioc == NULL)
141 : : return;
142 : :
143 [ - + ]: 819 : BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
144 : :
145 : : /*
146 : : * Releasing ioc requires reverse order double locking and we may
147 : : * already be holding a queue_lock. Do it asynchronously from wq.
148 : : */
149 [ + + ]: 819 : if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount)) {
150 : 780 : spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
151 [ - + ]: 780 : if (!hlist_empty(&ioc->icq_list))
152 : 0 : queue_work(system_power_efficient_wq,
153 : : &ioc->release_work);
154 : : else
155 : : free_ioc = true;
156 : 780 : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
157 : : }
158 : :
159 [ + - ]: 780 : if (free_ioc)
160 : 780 : kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
161 : : }
162 : :
163 : : /**
164 : : * put_io_context_active - put active reference on ioc
165 : : * @ioc: ioc of interest
166 : : *
167 : : * Undo get_io_context_active(). If active reference reaches zero after
168 : : * put, @ioc can never issue further IOs and ioscheds are notified.
169 : : */
170 : 780 : void put_io_context_active(struct io_context *ioc)
171 : : {
172 : 780 : unsigned long flags;
173 : 780 : struct io_cq *icq;
174 : :
175 [ - + ]: 780 : if (!atomic_dec_and_test(&ioc->active_ref)) {
176 : 0 : put_io_context(ioc);
177 : 0 : return;
178 : : }
179 : :
180 : : /*
181 : : * Need ioc lock to walk icq_list and q lock to exit icq. Perform
182 : : * reverse double locking. Read comment in ioc_release_fn() for
183 : : * explanation on the nested locking annotation.
184 : : */
185 : 780 : spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
186 [ - + - - : 1560 : hlist_for_each_entry(icq, &ioc->icq_list, ioc_node) {
- + ]
187 [ # # ]: 0 : if (icq->flags & ICQ_EXITED)
188 : 0 : continue;
189 : :
190 [ # # ]: 0 : ioc_exit_icq(icq);
191 : : }
192 : 780 : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
193 : :
194 : 780 : put_io_context(ioc);
195 : : }
196 : :
197 : : /* Called by the exiting task */
198 : 780 : void exit_io_context(struct task_struct *task)
199 : : {
200 : 780 : struct io_context *ioc;
201 : :
202 : 780 : task_lock(task);
203 : 780 : ioc = task->io_context;
204 : 780 : task->io_context = NULL;
205 : 780 : task_unlock(task);
206 : :
207 : 780 : atomic_dec(&ioc->nr_tasks);
208 : 780 : put_io_context_active(ioc);
209 : 780 : }
210 : :
211 : 0 : static void __ioc_clear_queue(struct list_head *icq_list)
212 : : {
213 : 0 : unsigned long flags;
214 : :
215 [ # # ]: 0 : while (!list_empty(icq_list)) {
216 : 0 : struct io_cq *icq = list_entry(icq_list->next,
217 : : struct io_cq, q_node);
218 : 0 : struct io_context *ioc = icq->ioc;
219 : :
220 : 0 : spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
221 : 0 : ioc_destroy_icq(icq);
222 : 0 : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
223 : : }
224 : 0 : }
225 : :
226 : : /**
227 : : * ioc_clear_queue - break any ioc association with the specified queue
228 : : * @q: request_queue being cleared
229 : : *
230 : : * Walk @q->icq_list and exit all io_cq's.
231 : : */
232 : 0 : void ioc_clear_queue(struct request_queue *q)
233 : : {
234 : 0 : LIST_HEAD(icq_list);
235 : :
236 : 0 : spin_lock_irq(&q->queue_lock);
237 [ # # ]: 0 : list_splice_init(&q->icq_list, &icq_list);
238 : 0 : spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
239 : :
240 : 0 : __ioc_clear_queue(&icq_list);
241 : 0 : }
242 : :
243 : 1074 : int create_task_io_context(struct task_struct *task, gfp_t gfp_flags, int node)
244 : : {
245 : 1074 : struct io_context *ioc;
246 : 1074 : int ret;
247 : :
248 : 1074 : ioc = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags | __GFP_ZERO,
249 : : node);
250 [ + - ]: 1074 : if (unlikely(!ioc))
251 : : return -ENOMEM;
252 : :
253 : : /* initialize */
254 : 1074 : atomic_long_set(&ioc->refcount, 1);
255 : 1074 : atomic_set(&ioc->nr_tasks, 1);
256 : 1074 : atomic_set(&ioc->active_ref, 1);
257 : 1074 : spin_lock_init(&ioc->lock);
258 : 1074 : INIT_RADIX_TREE(&ioc->icq_tree, GFP_ATOMIC);
259 : 1074 : INIT_HLIST_HEAD(&ioc->icq_list);
260 : 1074 : INIT_WORK(&ioc->release_work, ioc_release_fn);
261 : :
262 : : /*
263 : : * Try to install. ioc shouldn't be installed if someone else
264 : : * already did or @task, which isn't %current, is exiting. Note
265 : : * that we need to allow ioc creation on exiting %current as exit
266 : : * path may issue IOs from e.g. exit_files(). The exit path is
267 : : * responsible for not issuing IO after exit_io_context().
268 : : */
269 : 1074 : task_lock(task);
270 [ + - + + ]: 1074 : if (!task->io_context &&
271 [ + - ]: 26 : (task == current || !(task->flags & PF_EXITING)))
272 : 1074 : task->io_context = ioc;
273 : : else
274 : 0 : kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
275 : :
276 [ - + ]: 1074 : ret = task->io_context ? 0 : -EBUSY;
277 : :
278 : 1074 : task_unlock(task);
279 : :
280 : 1074 : return ret;
281 : : }
282 : :
283 : : /**
284 : : * get_task_io_context - get io_context of a task
285 : : * @task: task of interest
286 : : * @gfp_flags: allocation flags, used if allocation is necessary
287 : : * @node: allocation node, used if allocation is necessary
288 : : *
289 : : * Return io_context of @task. If it doesn't exist, it is created with
290 : : * @gfp_flags and @node. The returned io_context has its reference count
291 : : * incremented.
292 : : *
293 : : * This function always goes through task_lock() and it's better to use
294 : : * %current->io_context + get_io_context() for %current.
295 : : */
296 : 39 : struct io_context *get_task_io_context(struct task_struct *task,
297 : : gfp_t gfp_flags, int node)
298 : : {
299 : 39 : struct io_context *ioc;
300 : :
301 [ - + ]: 39 : might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(gfp_flags));
302 : :
303 : 65 : do {
304 : 65 : task_lock(task);
305 : 65 : ioc = task->io_context;
306 [ + + ]: 65 : if (likely(ioc)) {
307 : 39 : get_io_context(ioc);
308 : 39 : task_unlock(task);
309 : 39 : return ioc;
310 : : }
311 : 26 : task_unlock(task);
312 [ + - ]: 26 : } while (!create_task_io_context(task, gfp_flags, node));
313 : :
314 : : return NULL;
315 : : }
316 : :
317 : : /**
318 : : * ioc_lookup_icq - lookup io_cq from ioc
319 : : * @ioc: the associated io_context
320 : : * @q: the associated request_queue
321 : : *
322 : : * Look up io_cq associated with @ioc - @q pair from @ioc. Must be called
323 : : * with @q->queue_lock held.
324 : : */
325 : 0 : struct io_cq *ioc_lookup_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q)
326 : : {
327 : 0 : struct io_cq *icq;
328 : :
329 : 0 : lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
330 : :
331 : : /*
332 : : * icq's are indexed from @ioc using radix tree and hint pointer,
333 : : * both of which are protected with RCU. All removals are done
334 : : * holding both q and ioc locks, and we're holding q lock - if we
335 : : * find a icq which points to us, it's guaranteed to be valid.
336 : : */
337 : 0 : rcu_read_lock();
338 [ # # ]: 0 : icq = rcu_dereference(ioc->icq_hint);
339 [ # # # # ]: 0 : if (icq && icq->q == q)
340 : 0 : goto out;
341 : :
342 : 0 : icq = radix_tree_lookup(&ioc->icq_tree, q->id);
343 [ # # # # ]: 0 : if (icq && icq->q == q)
344 : 0 : rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, icq); /* allowed to race */
345 : : else
346 : : icq = NULL;
347 : 0 : out:
348 : 0 : rcu_read_unlock();
349 : 0 : return icq;
350 : : }
351 : : EXPORT_SYMBOL(ioc_lookup_icq);
352 : :
353 : : /**
354 : : * ioc_create_icq - create and link io_cq
355 : : * @ioc: io_context of interest
356 : : * @q: request_queue of interest
357 : : * @gfp_mask: allocation mask
358 : : *
359 : : * Make sure io_cq linking @ioc and @q exists. If icq doesn't exist, they
360 : : * will be created using @gfp_mask.
361 : : *
362 : : * The caller is responsible for ensuring @ioc won't go away and @q is
363 : : * alive and will stay alive until this function returns.
364 : : */
365 : 0 : struct io_cq *ioc_create_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q,
366 : : gfp_t gfp_mask)
367 : : {
368 : 0 : struct elevator_type *et = q->elevator->type;
369 : 0 : struct io_cq *icq;
370 : :
371 : : /* allocate stuff */
372 : 0 : icq = kmem_cache_alloc_node(et->icq_cache, gfp_mask | __GFP_ZERO,
373 : : q->node);
374 [ # # ]: 0 : if (!icq)
375 : : return NULL;
376 : :
377 [ # # ]: 0 : if (radix_tree_maybe_preload(gfp_mask) < 0) {
378 : 0 : kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
379 : 0 : return NULL;
380 : : }
381 : :
382 : 0 : icq->ioc = ioc;
383 : 0 : icq->q = q;
384 : 0 : INIT_LIST_HEAD(&icq->q_node);
385 : 0 : INIT_HLIST_NODE(&icq->ioc_node);
386 : :
387 : : /* lock both q and ioc and try to link @icq */
388 : 0 : spin_lock_irq(&q->queue_lock);
389 : 0 : spin_lock(&ioc->lock);
390 : :
391 [ # # ]: 0 : if (likely(!radix_tree_insert(&ioc->icq_tree, q->id, icq))) {
392 [ # # ]: 0 : hlist_add_head(&icq->ioc_node, &ioc->icq_list);
393 [ # # ]: 0 : list_add(&icq->q_node, &q->icq_list);
394 [ # # ]: 0 : if (et->ops.init_icq)
395 : 0 : et->ops.init_icq(icq);
396 : : } else {
397 : 0 : kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
398 : 0 : icq = ioc_lookup_icq(ioc, q);
399 [ # # ]: 0 : if (!icq)
400 : 0 : printk(KERN_ERR "cfq: icq link failed!\n");
401 : : }
402 : :
403 : 0 : spin_unlock(&ioc->lock);
404 : 0 : spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
405 : 0 : radix_tree_preload_end();
406 : 0 : return icq;
407 : : }
408 : :
409 : 13 : static int __init blk_ioc_init(void)
410 : : {
411 : 13 : iocontext_cachep = kmem_cache_create("blkdev_ioc",
412 : : sizeof(struct io_context), 0, SLAB_PANIC, NULL);
413 : 13 : return 0;
414 : : }
415 : : subsys_initcall(blk_ioc_init);
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