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 : 830 : void get_io_context(struct io_context *ioc)
27 : : {
28 [ - + ]: 830 : BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
29 : 830 : atomic_long_inc(&ioc->refcount);
30 : 830 : }
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 : 0 : 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 : : lockdep_assert_held(&ioc->lock);
67 : :
68 : 0 : radix_tree_delete(&ioc->icq_tree, icq->q->id);
69 : : 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 : : 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 : icq->flags |= ICQ_DESTROYED;
88 : 0 : call_rcu(&icq->__rcu_head, icq_free_icq_rcu);
89 : 0 : }
90 : :
91 : : /*
92 : : * Slow path for ioc release in put_io_context(). Performs double-lock
93 : : * dancing to unlink all icq's and then frees ioc.
94 : : */
95 : 0 : static void ioc_release_fn(struct work_struct *work)
96 : : {
97 : 0 : struct io_context *ioc = container_of(work, struct io_context,
98 : : release_work);
99 : : unsigned long flags;
100 : :
101 : : /*
102 : : * Exiting icq may call into put_io_context() through elevator
103 : : * which will trigger lockdep warning. The ioc's are guaranteed to
104 : : * be different, use a different locking subclass here. Use
105 : : * irqsave variant as there's no spin_lock_irq_nested().
106 : : */
107 : 0 : spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
108 : :
109 [ # # ]: 0 : while (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
110 : 0 : struct io_cq *icq = hlist_entry(ioc->icq_list.first,
111 : : struct io_cq, ioc_node);
112 : 0 : struct request_queue *q = icq->q;
113 : :
114 [ # # ]: 0 : if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
115 : 0 : ioc_destroy_icq(icq);
116 : : spin_unlock(&q->queue_lock);
117 : : } else {
118 : : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
119 : 0 : cpu_relax();
120 : 0 : spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
121 : : }
122 : : }
123 : :
124 : : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
125 : :
126 : 0 : kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
127 : 0 : }
128 : :
129 : : /**
130 : : * put_io_context - put a reference of io_context
131 : : * @ioc: io_context to put
132 : : *
133 : : * Decrement reference count of @ioc and release it if the count reaches
134 : : * zero.
135 : : */
136 : 74382 : void put_io_context(struct io_context *ioc)
137 : : {
138 : : unsigned long flags;
139 : : bool free_ioc = false;
140 : :
141 [ + - ]: 74382 : if (ioc == NULL)
142 : 74384 : return;
143 : :
144 [ - + ]: 74382 : BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
145 : :
146 : : /*
147 : : * Releasing ioc requires reverse order double locking and we may
148 : : * already be holding a queue_lock. Do it asynchronously from wq.
149 : : */
150 [ + + ]: 148766 : if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount)) {
151 : 73554 : spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
152 [ - + ]: 73554 : if (!hlist_empty(&ioc->icq_list))
153 : 0 : queue_work(system_power_efficient_wq,
154 : : &ioc->release_work);
155 : : else
156 : : free_ioc = true;
157 : : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
158 : : }
159 : :
160 [ + + ]: 74378 : if (free_ioc)
161 : 73548 : kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
162 : : }
163 : :
164 : : /**
165 : : * put_io_context_active - put active reference on ioc
166 : : * @ioc: ioc of interest
167 : : *
168 : : * Undo get_io_context_active(). If active reference reaches zero after
169 : : * put, @ioc can never issue further IOs and ioscheds are notified.
170 : : */
171 : 73554 : void put_io_context_active(struct io_context *ioc)
172 : : {
173 : : unsigned long flags;
174 : : struct io_cq *icq;
175 : :
176 [ - + ]: 147108 : if (!atomic_dec_and_test(&ioc->active_ref)) {
177 : 0 : put_io_context(ioc);
178 : 73554 : return;
179 : : }
180 : :
181 : : /*
182 : : * Need ioc lock to walk icq_list and q lock to exit icq. Perform
183 : : * reverse double locking. Read comment in ioc_release_fn() for
184 : : * explanation on the nested locking annotation.
185 : : */
186 : 73554 : spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
187 [ - + # # : 73552 : hlist_for_each_entry(icq, &ioc->icq_list, ioc_node) {
- + ]
188 [ # # ]: 0 : if (icq->flags & ICQ_EXITED)
189 : 0 : continue;
190 : :
191 : 0 : ioc_exit_icq(icq);
192 : : }
193 : : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
194 : :
195 : 73552 : put_io_context(ioc);
196 : : }
197 : :
198 : : /* Called by the exiting task */
199 : 73554 : void exit_io_context(struct task_struct *task)
200 : : {
201 : : struct io_context *ioc;
202 : :
203 : : task_lock(task);
204 : 73554 : ioc = task->io_context;
205 : 73554 : task->io_context = NULL;
206 : : task_unlock(task);
207 : :
208 : 73554 : atomic_dec(&ioc->nr_tasks);
209 : 73554 : put_io_context_active(ioc);
210 : 73554 : }
211 : :
212 : 0 : static void __ioc_clear_queue(struct list_head *icq_list)
213 : : {
214 : : unsigned long flags;
215 : :
216 : : rcu_read_lock();
217 [ # # ]: 0 : while (!list_empty(icq_list)) {
218 : 0 : struct io_cq *icq = list_entry(icq_list->next,
219 : : struct io_cq, q_node);
220 : 0 : struct io_context *ioc = icq->ioc;
221 : :
222 : 0 : spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
223 [ # # ]: 0 : if (icq->flags & ICQ_DESTROYED) {
224 : : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
225 : 0 : continue;
226 : : }
227 : 0 : ioc_destroy_icq(icq);
228 : : spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
229 : : }
230 : : rcu_read_unlock();
231 : 0 : }
232 : :
233 : : /**
234 : : * ioc_clear_queue - break any ioc association with the specified queue
235 : : * @q: request_queue being cleared
236 : : *
237 : : * Walk @q->icq_list and exit all io_cq's.
238 : : */
239 : 0 : void ioc_clear_queue(struct request_queue *q)
240 : : {
241 : 0 : LIST_HEAD(icq_list);
242 : :
243 : : spin_lock_irq(&q->queue_lock);
244 : 0 : list_splice_init(&q->icq_list, &icq_list);
245 : : spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
246 : :
247 : 0 : __ioc_clear_queue(&icq_list);
248 : 0 : }
249 : :
250 : 93028 : int create_task_io_context(struct task_struct *task, gfp_t gfp_flags, int node)
251 : : {
252 : : struct io_context *ioc;
253 : : int ret;
254 : :
255 : 93028 : ioc = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags | __GFP_ZERO,
256 : : node);
257 [ + + ]: 93052 : if (unlikely(!ioc))
258 : : return -ENOMEM;
259 : :
260 : : /* initialize */
261 : : atomic_long_set(&ioc->refcount, 1);
262 : : atomic_set(&ioc->nr_tasks, 1);
263 : : atomic_set(&ioc->active_ref, 1);
264 : 93040 : spin_lock_init(&ioc->lock);
265 : : INIT_RADIX_TREE(&ioc->icq_tree, GFP_ATOMIC);
266 : 93040 : INIT_HLIST_HEAD(&ioc->icq_list);
267 : 186080 : INIT_WORK(&ioc->release_work, ioc_release_fn);
268 : :
269 : : /*
270 : : * Try to install. ioc shouldn't be installed if someone else
271 : : * already did or @task, which isn't %current, is exiting. Note
272 : : * that we need to allow ioc creation on exiting %current as exit
273 : : * path may issue IOs from e.g. exit_files(). The exit path is
274 : : * responsible for not issuing IO after exit_io_context().
275 : : */
276 : : task_lock(task);
277 [ + + + + ]: 186094 : if (!task->io_context &&
278 [ + + ]: 93466 : (task == current || !(task->flags & PF_EXITING)))
279 : 93048 : task->io_context = ioc;
280 : : else
281 : 0 : kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
282 : :
283 [ - + ]: 93044 : ret = task->io_context ? 0 : -EBUSY;
284 : :
285 : : task_unlock(task);
286 : :
287 : 93036 : return ret;
288 : : }
289 : :
290 : : /**
291 : : * get_task_io_context - get io_context of a task
292 : : * @task: task of interest
293 : : * @gfp_flags: allocation flags, used if allocation is necessary
294 : : * @node: allocation node, used if allocation is necessary
295 : : *
296 : : * Return io_context of @task. If it doesn't exist, it is created with
297 : : * @gfp_flags and @node. The returned io_context has its reference count
298 : : * incremented.
299 : : *
300 : : * This function always goes through task_lock() and it's better to use
301 : : * %current->io_context + get_io_context() for %current.
302 : : */
303 : 830 : struct io_context *get_task_io_context(struct task_struct *task,
304 : : gfp_t gfp_flags, int node)
305 : : {
306 : : struct io_context *ioc;
307 : :
308 [ + + ]: 830 : might_sleep_if(gfpflags_allow_blocking(gfp_flags));
309 : :
310 : : do {
311 : : task_lock(task);
312 : 1256 : ioc = task->io_context;
313 [ + + ]: 1256 : if (likely(ioc)) {
314 : 830 : get_io_context(ioc);
315 : : task_unlock(task);
316 : 830 : return ioc;
317 : : }
318 : : task_unlock(task);
319 [ + - ]: 426 : } while (!create_task_io_context(task, gfp_flags, node));
320 : :
321 : : return NULL;
322 : : }
323 : :
324 : : /**
325 : : * ioc_lookup_icq - lookup io_cq from ioc
326 : : * @ioc: the associated io_context
327 : : * @q: the associated request_queue
328 : : *
329 : : * Look up io_cq associated with @ioc - @q pair from @ioc. Must be called
330 : : * with @q->queue_lock held.
331 : : */
332 : 0 : struct io_cq *ioc_lookup_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q)
333 : : {
334 : : struct io_cq *icq;
335 : :
336 : : lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
337 : :
338 : : /*
339 : : * icq's are indexed from @ioc using radix tree and hint pointer,
340 : : * both of which are protected with RCU. All removals are done
341 : : * holding both q and ioc locks, and we're holding q lock - if we
342 : : * find a icq which points to us, it's guaranteed to be valid.
343 : : */
344 : : rcu_read_lock();
345 : 0 : icq = rcu_dereference(ioc->icq_hint);
346 [ # # # # ]: 0 : if (icq && icq->q == q)
347 : : goto out;
348 : :
349 : 0 : icq = radix_tree_lookup(&ioc->icq_tree, q->id);
350 [ # # # # ]: 0 : if (icq && icq->q == q)
351 : 0 : rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, icq); /* allowed to race */
352 : : else
353 : : icq = NULL;
354 : : out:
355 : : rcu_read_unlock();
356 : 0 : return icq;
357 : : }
358 : : EXPORT_SYMBOL(ioc_lookup_icq);
359 : :
360 : : /**
361 : : * ioc_create_icq - create and link io_cq
362 : : * @ioc: io_context of interest
363 : : * @q: request_queue of interest
364 : : * @gfp_mask: allocation mask
365 : : *
366 : : * Make sure io_cq linking @ioc and @q exists. If icq doesn't exist, they
367 : : * will be created using @gfp_mask.
368 : : *
369 : : * The caller is responsible for ensuring @ioc won't go away and @q is
370 : : * alive and will stay alive until this function returns.
371 : : */
372 : 0 : struct io_cq *ioc_create_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q,
373 : : gfp_t gfp_mask)
374 : : {
375 : 0 : struct elevator_type *et = q->elevator->type;
376 : : struct io_cq *icq;
377 : :
378 : : /* allocate stuff */
379 : 0 : icq = kmem_cache_alloc_node(et->icq_cache, gfp_mask | __GFP_ZERO,
380 : : q->node);
381 [ # # ]: 0 : if (!icq)
382 : : return NULL;
383 : :
384 [ # # ]: 0 : if (radix_tree_maybe_preload(gfp_mask) < 0) {
385 : 0 : kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
386 : 0 : return NULL;
387 : : }
388 : :
389 : 0 : icq->ioc = ioc;
390 : 0 : icq->q = q;
391 : 0 : INIT_LIST_HEAD(&icq->q_node);
392 : : INIT_HLIST_NODE(&icq->ioc_node);
393 : :
394 : : /* lock both q and ioc and try to link @icq */
395 : : spin_lock_irq(&q->queue_lock);
396 : : spin_lock(&ioc->lock);
397 : :
398 [ # # ]: 0 : if (likely(!radix_tree_insert(&ioc->icq_tree, q->id, icq))) {
399 : 0 : hlist_add_head(&icq->ioc_node, &ioc->icq_list);
400 : 0 : list_add(&icq->q_node, &q->icq_list);
401 [ # # ]: 0 : if (et->ops.init_icq)
402 : 0 : et->ops.init_icq(icq);
403 : : } else {
404 : 0 : kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
405 : 0 : icq = ioc_lookup_icq(ioc, q);
406 [ # # ]: 0 : if (!icq)
407 : 0 : printk(KERN_ERR "cfq: icq link failed!\n");
408 : : }
409 : :
410 : : spin_unlock(&ioc->lock);
411 : : spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
412 : : radix_tree_preload_end();
413 : 0 : return icq;
414 : : }
415 : :
416 : 404 : static int __init blk_ioc_init(void)
417 : : {
418 : 404 : iocontext_cachep = kmem_cache_create("blkdev_ioc",
419 : : sizeof(struct io_context), 0, SLAB_PANIC, NULL);
420 : 404 : return 0;
421 : : }
422 : : subsys_initcall(blk_ioc_init);
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