Update to 3.4-final.
[linux-flexiantxendom0-3.2.10.git] / block / blk-ioc.c
index 3f65c8a..fb95dd2 100644 (file)
@@ -7,6 +7,7 @@
 #include <linux/bio.h>
 #include <linux/blkdev.h>
 #include <linux/bootmem.h>     /* for max_pfn/max_low_pfn */
+#include <linux/slab.h>
 
 #include "blk.h"
 
  */
 static struct kmem_cache *iocontext_cachep;
 
-static void cfq_dtor(struct io_context *ioc)
+/**
+ * get_io_context - increment reference count to io_context
+ * @ioc: io_context to get
+ *
+ * Increment reference count to @ioc.
+ */
+void get_io_context(struct io_context *ioc)
 {
-       if (!hlist_empty(&ioc->cic_list)) {
-               struct cfq_io_context *cic;
+       BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
+       atomic_long_inc(&ioc->refcount);
+}
+EXPORT_SYMBOL(get_io_context);
 
-               cic = list_entry(ioc->cic_list.first, struct cfq_io_context,
-                                                               cic_list);
-               cic->dtor(ioc);
-       }
+static void icq_free_icq_rcu(struct rcu_head *head)
+{
+       struct io_cq *icq = container_of(head, struct io_cq, __rcu_head);
+
+       kmem_cache_free(icq->__rcu_icq_cache, icq);
+}
+
+/* Exit an icq. Called with both ioc and q locked. */
+static void ioc_exit_icq(struct io_cq *icq)
+{
+       struct elevator_type *et = icq->q->elevator->type;
+
+       if (icq->flags & ICQ_EXITED)
+               return;
+
+       if (et->ops.elevator_exit_icq_fn)
+               et->ops.elevator_exit_icq_fn(icq);
+
+       icq->flags |= ICQ_EXITED;
+}
+
+/* Release an icq.  Called with both ioc and q locked. */
+static void ioc_destroy_icq(struct io_cq *icq)
+{
+       struct io_context *ioc = icq->ioc;
+       struct request_queue *q = icq->q;
+       struct elevator_type *et = q->elevator->type;
+
+       lockdep_assert_held(&ioc->lock);
+       lockdep_assert_held(q->queue_lock);
+
+       radix_tree_delete(&ioc->icq_tree, icq->q->id);
+       hlist_del_init(&icq->ioc_node);
+       list_del_init(&icq->q_node);
+
+       /*
+        * Both setting lookup hint to and clearing it from @icq are done
+        * under queue_lock.  If it's not pointing to @icq now, it never
+        * will.  Hint assignment itself can race safely.
+        */
+       if (rcu_dereference_raw(ioc->icq_hint) == icq)
+               rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, NULL);
+
+       ioc_exit_icq(icq);
+
+       /*
+        * @icq->q might have gone away by the time RCU callback runs
+        * making it impossible to determine icq_cache.  Record it in @icq.
+        */
+       icq->__rcu_icq_cache = et->icq_cache;
+       call_rcu(&icq->__rcu_head, icq_free_icq_rcu);
 }
 
 /*
- * IO Context helper functions. put_io_context() returns 1 if there are no
- * more users of this io context, 0 otherwise.
+ * Slow path for ioc release in put_io_context().  Performs double-lock
+ * dancing to unlink all icq's and then frees ioc.
  */
-int put_io_context(struct io_context *ioc)
+static void ioc_release_fn(struct work_struct *work)
 {
-       if (ioc == NULL)
-               return 1;
+       struct io_context *ioc = container_of(work, struct io_context,
+                                             release_work);
+       unsigned long flags;
 
-       BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) == 0);
+       /*
+        * Exiting icq may call into put_io_context() through elevator
+        * which will trigger lockdep warning.  The ioc's are guaranteed to
+        * be different, use a different locking subclass here.  Use
+        * irqsave variant as there's no spin_lock_irq_nested().
+        */
+       spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
 
-       if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount)) {
-               rcu_read_lock();
-               cfq_dtor(ioc);
-               rcu_read_unlock();
+       while (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
+               struct io_cq *icq = hlist_entry(ioc->icq_list.first,
+                                               struct io_cq, ioc_node);
+               struct request_queue *q = icq->q;
 
-               kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
-               return 1;
+               if (spin_trylock(q->queue_lock)) {
+                       ioc_destroy_icq(icq);
+                       spin_unlock(q->queue_lock);
+               } else {
+                       spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
+                       cpu_relax();
+                       spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
+               }
        }
-       return 0;
+
+       spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
+
+       kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 }
-EXPORT_SYMBOL(put_io_context);
 
-static void cfq_exit(struct io_context *ioc)
+/**
+ * put_io_context - put a reference of io_context
+ * @ioc: io_context to put
+ *
+ * Decrement reference count of @ioc and release it if the count reaches
+ * zero.
+ */
+void put_io_context(struct io_context *ioc)
 {
-       rcu_read_lock();
+       unsigned long flags;
+       bool free_ioc = false;
+
+       if (ioc == NULL)
+               return;
 
-       if (!hlist_empty(&ioc->cic_list)) {
-               struct cfq_io_context *cic;
+       BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
 
-               cic = list_entry(ioc->cic_list.first, struct cfq_io_context,
-                                                               cic_list);
-               cic->exit(ioc);
+       /*
+        * Releasing ioc requires reverse order double locking and we may
+        * already be holding a queue_lock.  Do it asynchronously from wq.
+        */
+       if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount)) {
+               spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
+               if (!hlist_empty(&ioc->icq_list))
+                       schedule_work(&ioc->release_work);
+               else
+                       free_ioc = true;
+               spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
        }
-       rcu_read_unlock();
+
+       if (free_ioc)
+               kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
 }
+EXPORT_SYMBOL(put_io_context);
 
-/* Called by the exitting task */
+/* Called by the exiting task */
 void exit_io_context(struct task_struct *task)
 {
        struct io_context *ioc;
+       struct io_cq *icq;
+       struct hlist_node *n;
+       unsigned long flags;
 
        task_lock(task);
        ioc = task->io_context;
        task->io_context = NULL;
        task_unlock(task);
 
-       if (atomic_dec_and_test(&ioc->nr_tasks)) {
-               cfq_exit(ioc);
+       if (!atomic_dec_and_test(&ioc->nr_tasks)) {
+               put_io_context(ioc);
+               return;
+       }
 
+       /*
+        * Need ioc lock to walk icq_list and q lock to exit icq.  Perform
+        * reverse double locking.  Read comment in ioc_release_fn() for
+        * explanation on the nested locking annotation.
+        */
+retry:
+       spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
+       hlist_for_each_entry(icq, n, &ioc->icq_list, ioc_node) {
+               if (icq->flags & ICQ_EXITED)
+                       continue;
+               if (spin_trylock(icq->q->queue_lock)) {
+                       ioc_exit_icq(icq);
+                       spin_unlock(icq->q->queue_lock);
+               } else {
+                       spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
+                       cpu_relax();
+                       goto retry;
+               }
        }
+       spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
+
        put_io_context(ioc);
 }
 
-struct io_context *alloc_io_context(gfp_t gfp_flags, int node)
+/**
+ * ioc_clear_queue - break any ioc association with the specified queue
+ * @q: request_queue being cleared
+ *
+ * Walk @q->icq_list and exit all io_cq's.  Must be called with @q locked.
+ */
+void ioc_clear_queue(struct request_queue *q)
 {
-       struct io_context *ret;
+       lockdep_assert_held(q->queue_lock);
 
-       ret = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags, node);
-       if (ret) {
-               atomic_long_set(&ret->refcount, 1);
-               atomic_set(&ret->nr_tasks, 1);
-               spin_lock_init(&ret->lock);
-               ret->ioprio_changed = 0;
-               ret->ioprio = 0;
-               ret->last_waited = 0; /* doesn't matter... */
-               ret->nr_batch_requests = 0; /* because this is 0 */
-               INIT_RADIX_TREE(&ret->radix_root, GFP_ATOMIC | __GFP_HIGH);
-               INIT_HLIST_HEAD(&ret->cic_list);
-               ret->ioc_data = NULL;
+       while (!list_empty(&q->icq_list)) {
+               struct io_cq *icq = list_entry(q->icq_list.next,
+                                              struct io_cq, q_node);
+               struct io_context *ioc = icq->ioc;
+
+               spin_lock(&ioc->lock);
+               ioc_destroy_icq(icq);
+               spin_unlock(&ioc->lock);
        }
+}
 
-       return ret;
+void create_io_context_slowpath(struct task_struct *task, gfp_t gfp_flags,
+                               int node)
+{
+       struct io_context *ioc;
+
+       ioc = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags | __GFP_ZERO,
+                                   node);
+       if (unlikely(!ioc))
+               return;
+
+       /* initialize */
+       atomic_long_set(&ioc->refcount, 1);
+       atomic_set(&ioc->nr_tasks, 1);
+       spin_lock_init(&ioc->lock);
+       INIT_RADIX_TREE(&ioc->icq_tree, GFP_ATOMIC | __GFP_HIGH);
+       INIT_HLIST_HEAD(&ioc->icq_list);
+       INIT_WORK(&ioc->release_work, ioc_release_fn);
+
+       /*
+        * Try to install.  ioc shouldn't be installed if someone else
+        * already did or @task, which isn't %current, is exiting.  Note
+        * that we need to allow ioc creation on exiting %current as exit
+        * path may issue IOs from e.g. exit_files().  The exit path is
+        * responsible for not issuing IO after exit_io_context().
+        */
+       task_lock(task);
+       if (!task->io_context &&
+           (task == current || !(task->flags & PF_EXITING)))
+               task->io_context = ioc;
+       else
+               kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
+       task_unlock(task);
 }
 
-/*
- * If the current task has no IO context then create one and initialise it.
- * Otherwise, return its existing IO context.
+/**
+ * get_task_io_context - get io_context of a task
+ * @task: task of interest
+ * @gfp_flags: allocation flags, used if allocation is necessary
+ * @node: allocation node, used if allocation is necessary
+ *
+ * Return io_context of @task.  If it doesn't exist, it is created with
+ * @gfp_flags and @node.  The returned io_context has its reference count
+ * incremented.
  *
- * This returned IO context doesn't have a specifically elevated refcount,
- * but since the current task itself holds a reference, the context can be
- * used in general code, so long as it stays within `current` context.
+ * This function always goes through task_lock() and it's better to use
+ * %current->io_context + get_io_context() for %current.
  */
-struct io_context *current_io_context(gfp_t gfp_flags, int node)
+struct io_context *get_task_io_context(struct task_struct *task,
+                                      gfp_t gfp_flags, int node)
 {
-       struct task_struct *tsk = current;
-       struct io_context *ret;
+       struct io_context *ioc;
 
-       ret = tsk->io_context;
-       if (likely(ret))
-               return ret;
+       might_sleep_if(gfp_flags & __GFP_WAIT);
 
-       ret = alloc_io_context(gfp_flags, node);
-       if (ret) {
-               /* make sure set_task_ioprio() sees the settings above */
-               smp_wmb();
-               tsk->io_context = ret;
-       }
+       do {
+               task_lock(task);
+               ioc = task->io_context;
+               if (likely(ioc)) {
+                       get_io_context(ioc);
+                       task_unlock(task);
+                       return ioc;
+               }
+               task_unlock(task);
+       } while (create_io_context(task, gfp_flags, node));
 
-       return ret;
+       return NULL;
 }
+EXPORT_SYMBOL(get_task_io_context);
 
-/*
- * If the current task has no IO context then create one and initialise it.
- * If it does have a context, take a ref on it.
+/**
+ * ioc_lookup_icq - lookup io_cq from ioc
+ * @ioc: the associated io_context
+ * @q: the associated request_queue
  *
- * This is always called in the context of the task which submitted the I/O.
+ * Look up io_cq associated with @ioc - @q pair from @ioc.  Must be called
+ * with @q->queue_lock held.
  */
-struct io_context *get_io_context(gfp_t gfp_flags, int node)
+struct io_cq *ioc_lookup_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q)
 {
-       struct io_context *ret = NULL;
+       struct io_cq *icq;
+
+       lockdep_assert_held(q->queue_lock);
 
        /*
-        * Check for unlikely race with exiting task. ioc ref count is
-        * zero when ioc is being detached.
+        * icq's are indexed from @ioc using radix tree and hint pointer,
+        * both of which are protected with RCU.  All removals are done
+        * holding both q and ioc locks, and we're holding q lock - if we
+        * find a icq which points to us, it's guaranteed to be valid.
         */
-       do {
-               ret = current_io_context(gfp_flags, node);
-               if (unlikely(!ret))
-                       break;
-       } while (!atomic_long_inc_not_zero(&ret->refcount));
+       rcu_read_lock();
+       icq = rcu_dereference(ioc->icq_hint);
+       if (icq && icq->q == q)
+               goto out;
 
-       return ret;
+       icq = radix_tree_lookup(&ioc->icq_tree, q->id);
+       if (icq && icq->q == q)
+               rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, icq); /* allowed to race */
+       else
+               icq = NULL;
+out:
+       rcu_read_unlock();
+       return icq;
 }
-EXPORT_SYMBOL(get_io_context);
+EXPORT_SYMBOL(ioc_lookup_icq);
+
+/**
+ * ioc_create_icq - create and link io_cq
+ * @q: request_queue of interest
+ * @gfp_mask: allocation mask
+ *
+ * Make sure io_cq linking %current->io_context and @q exists.  If either
+ * io_context and/or icq don't exist, they will be created using @gfp_mask.
+ *
+ * The caller is responsible for ensuring @ioc won't go away and @q is
+ * alive and will stay alive until this function returns.
+ */
+struct io_cq *ioc_create_icq(struct request_queue *q, gfp_t gfp_mask)
+{
+       struct elevator_type *et = q->elevator->type;
+       struct io_context *ioc;
+       struct io_cq *icq;
+
+       /* allocate stuff */
+       ioc = create_io_context(current, gfp_mask, q->node);
+       if (!ioc)
+               return NULL;
 
-void copy_io_context(struct io_context **pdst, struct io_context **psrc)
+       icq = kmem_cache_alloc_node(et->icq_cache, gfp_mask | __GFP_ZERO,
+                                   q->node);
+       if (!icq)
+               return NULL;
+
+       if (radix_tree_preload(gfp_mask) < 0) {
+               kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
+               return NULL;
+       }
+
+       icq->ioc = ioc;
+       icq->q = q;
+       INIT_LIST_HEAD(&icq->q_node);
+       INIT_HLIST_NODE(&icq->ioc_node);
+
+       /* lock both q and ioc and try to link @icq */
+       spin_lock_irq(q->queue_lock);
+       spin_lock(&ioc->lock);
+
+       if (likely(!radix_tree_insert(&ioc->icq_tree, q->id, icq))) {
+               hlist_add_head(&icq->ioc_node, &ioc->icq_list);
+               list_add(&icq->q_node, &q->icq_list);
+               if (et->ops.elevator_init_icq_fn)
+                       et->ops.elevator_init_icq_fn(icq);
+       } else {
+               kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
+               icq = ioc_lookup_icq(ioc, q);
+               if (!icq)
+                       printk(KERN_ERR "cfq: icq link failed!\n");
+       }
+
+       spin_unlock(&ioc->lock);
+       spin_unlock_irq(q->queue_lock);
+       radix_tree_preload_end();
+       return icq;
+}
+
+void ioc_set_icq_flags(struct io_context *ioc, unsigned int flags)
+{
+       struct io_cq *icq;
+       struct hlist_node *n;
+
+       hlist_for_each_entry(icq, n, &ioc->icq_list, ioc_node)
+               icq->flags |= flags;
+}
+
+/**
+ * ioc_ioprio_changed - notify ioprio change
+ * @ioc: io_context of interest
+ * @ioprio: new ioprio
+ *
+ * @ioc's ioprio has changed to @ioprio.  Set %ICQ_IOPRIO_CHANGED for all
+ * icq's.  iosched is responsible for checking the bit and applying it on
+ * request issue path.
+ */
+void ioc_ioprio_changed(struct io_context *ioc, int ioprio)
+{
+       unsigned long flags;
+
+       spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
+       ioc->ioprio = ioprio;
+       ioc_set_icq_flags(ioc, ICQ_IOPRIO_CHANGED);
+       spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
+}
+
+/**
+ * ioc_cgroup_changed - notify cgroup change
+ * @ioc: io_context of interest
+ *
+ * @ioc's cgroup has changed.  Set %ICQ_CGROUP_CHANGED for all icq's.
+ * iosched is responsible for checking the bit and applying it on request
+ * issue path.
+ */
+void ioc_cgroup_changed(struct io_context *ioc)
+{
+       unsigned long flags;
+
+       spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
+       ioc_set_icq_flags(ioc, ICQ_CGROUP_CHANGED);
+       spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
+}
+EXPORT_SYMBOL(ioc_cgroup_changed);
+
+/**
+ * icq_get_changed - fetch and clear icq changed mask
+ * @icq: icq of interest
+ *
+ * Fetch and clear ICQ_*_CHANGED bits from @icq.  Grabs and releases
+ * @icq->ioc->lock.
+ */
+unsigned icq_get_changed(struct io_cq *icq)
 {
-       struct io_context *src = *psrc;
-       struct io_context *dst = *pdst;
+       unsigned int changed = 0;
+       unsigned long flags;
 
-       if (src) {
-               BUG_ON(atomic_long_read(&src->refcount) == 0);
-               atomic_long_inc(&src->refcount);
-               put_io_context(dst);
-               *pdst = src;
+       if (unlikely(icq->flags & ICQ_CHANGED_MASK)) {
+               spin_lock_irqsave(&icq->ioc->lock, flags);
+               changed = icq->flags & ICQ_CHANGED_MASK;
+               icq->flags &= ~ICQ_CHANGED_MASK;
+               spin_unlock_irqrestore(&icq->ioc->lock, flags);
        }
+       return changed;
 }
-EXPORT_SYMBOL(copy_io_context);
+EXPORT_SYMBOL(icq_get_changed);
 
 static int __init blk_ioc_init(void)
 {