fs/bcachefs/util.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * random utiility code, for bcache but in theory not specific to bcache
   4  *
   5  * Copyright 2010, 2011 Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
   6  * Copyright 2012 Google, Inc.
   7  */
   8
   9 #include <linux/bio.h>
  10 #include <linux/blkdev.h>
  11 #include <linux/console.h>
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/freezer.h>
  15 #include <linux/kthread.h>
  16 #include <linux/log2.h>
  17 #include <linux/math64.h>
  18 #include <linux/percpu.h>
  19 #include <linux/preempt.h>
  20 #include <linux/random.h>
  21 #include <linux/seq_file.h>
  22 #include <linux/string.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/sched/clock.h>
  25
  26 #include "eytzinger.h"
  27 #include "mean_and_variance.h"
  28 #include "util.h"
  29
  30 static const char si_units[] = "?kMGTPEZY";
  31
  32 /* string_get_size units: */
  33 static const char *const units_2[] = {
  34         "B", "KiB", "MiB", "GiB", "TiB", "PiB", "EiB", "ZiB", "YiB"
  35 };
  36 static const char *const units_10[] = {
  37         "B", "kB", "MB", "GB", "TB", "PB", "EB", "ZB", "YB"
  38 };
  39
  40 static int parse_u64(const char *cp, u64 *res)
  41 {
  42         const char *start = cp;
  43         u64 v = 0;
  44
  45         if (!isdigit(*cp))
  46                 return -EINVAL;
  47
  48         do {
  49                 if (v > U64_MAX / 10)
  50                         return -ERANGE;
  51                 v *= 10;
  52                 if (v > U64_MAX - (*cp - '0'))
  53                         return -ERANGE;
  54                 v += *cp - '0';
  55                 cp++;
  56         } while (isdigit(*cp));
  57
  58         *res = v;
  59         return cp - start;
  60 }
  61
  62 static int bch2_pow(u64 n, u64 p, u64 *res)
  63 {
  64         *res = 1;
  65
  66         while (p--) {
  67                 if (*res > div_u64(U64_MAX, n))
  68                         return -ERANGE;
  69                 *res *= n;
  70         }
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 static int parse_unit_suffix(const char *cp, u64 *res)
  75 {
  76         const char *start = cp;
  77         u64 base = 1024;
  78         unsigned u;
  79         int ret;
  80
  81         if (*cp == ' ')
  82                 cp++;
  83
  84         for (u = 1; u < strlen(si_units); u++)
  85                 if (*cp == si_units[u]) {
  86                         cp++;
  87                         goto got_unit;
  88                 }
  89
  90         for (u = 0; u < ARRAY_SIZE(units_2); u++)
  91                 if (!strncmp(cp, units_2[u], strlen(units_2[u]))) {
  92                         cp += strlen(units_2[u]);
  93                         goto got_unit;
  94                 }
  95
  96         for (u = 0; u < ARRAY_SIZE(units_10); u++)
  97                 if (!strncmp(cp, units_10[u], strlen(units_10[u]))) {
  98                         cp += strlen(units_10[u]);
  99                         base = 1000;
 100                         goto got_unit;
 101                 }
 102
 103         *res = 1;
 104         return 0;
 105 got_unit:
 106         ret = bch2_pow(base, u, res);
 107         if (ret)
 108                 return ret;
 109
 110         return cp - start;
 111 }
 112
 113 #define parse_or_ret(cp, _f)                    \
 114 do {                                            \
 115         int _ret = _f;                          \
 116         if (_ret < 0)                           \
 117                 return _ret;                    \
 118         cp += _ret;                             \
 119 } while (0)
 120
 121 static int __bch2_strtou64_h(const char *cp, u64 *res)
 122 {
 123         const char *start = cp;
 124         u64 v = 0, b, f_n = 0, f_d = 1;
 125         int ret;
 126
 127         parse_or_ret(cp, parse_u64(cp, &v));
 128
 129         if (*cp == '.') {
 130                 cp++;
 131                 ret = parse_u64(cp, &f_n);
 132                 if (ret < 0)
 133                         return ret;
 134                 cp += ret;
 135
 136                 ret = bch2_pow(10, ret, &f_d);
 137                 if (ret)
 138                         return ret;
 139         }
 140
 141         parse_or_ret(cp, parse_unit_suffix(cp, &b));
 142
 143         if (v > div_u64(U64_MAX, b))
 144                 return -ERANGE;
 145         v *= b;
 146
 147         if (f_n > div_u64(U64_MAX, b))
 148                 return -ERANGE;
 149
 150         f_n = div_u64(f_n * b, f_d);
 151         if (v + f_n < v)
 152                 return -ERANGE;
 153         v += f_n;
 154
 155         *res = v;
 156         return cp - start;
 157 }
 158
 159 static int __bch2_strtoh(const char *cp, u64 *res,
 160                          u64 t_max, bool t_signed)
 161 {
 162         bool positive = *cp != '-';
 163         u64 v = 0;
 164
 165         if (*cp == '+' || *cp == '-')
 166                 cp++;
 167
 168         parse_or_ret(cp, __bch2_strtou64_h(cp, &v));
 169
 170         if (*cp == '\n')
 171                 cp++;
 172         if (*cp)
 173                 return -EINVAL;
 174
 175         if (positive) {
 176                 if (v > t_max)
 177                         return -ERANGE;
 178         } else {
 179                 if (v && !t_signed)
 180                         return -ERANGE;
 181
 182                 if (v > t_max + 1)
 183                         return -ERANGE;
 184                 v = -v;
 185         }
 186
 187         *res = v;
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 #define STRTO_H(name, type)                                     \
 192 int bch2_ ## name ## _h(const char *cp, type *res)              \
 193 {                                                               \
 194         u64 v = 0;                                              \
 195         int ret = __bch2_strtoh(cp, &v, ANYSINT_MAX(type),      \
 196                         ANYSINT_MAX(type) != ((type) ~0ULL));   \
 197         *res = v;                                               \
 198         return ret;                                             \
 199 }
 200
 201 STRTO_H(strtoint, int)
 202 STRTO_H(strtouint, unsigned int)
 203 STRTO_H(strtoll, long long)
 204 STRTO_H(strtoull, unsigned long long)
 205 STRTO_H(strtou64, u64)
 206
 207 u64 bch2_read_flag_list(char *opt, const char * const list[])
 208 {
 209         u64 ret = 0;
 210         char *p, *s, *d = kstrdup(opt, GFP_KERNEL);
 211
 212         if (!d)
 213                 return -ENOMEM;
 214
 215         s = strim(d);
 216
 217         while ((p = strsep(&s, ","))) {
 218                 int flag = match_string(list, -1, p);
 219
 220                 if (flag < 0) {
 221                         ret = -1;
 222                         break;
 223                 }
 224
 225                 ret |= 1 << flag;
 226         }
 227
 228         kfree(d);
 229
 230         return ret;
 231 }
 232
 233 bool bch2_is_zero(const void *_p, size_t n)
 234 {
 235         const char *p = _p;
 236         size_t i;
 237
 238         for (i = 0; i < n; i++)
 239                 if (p[i])
 240                         return false;
 241         return true;
 242 }
 243
 244 void bch2_prt_u64_base2_nbits(struct printbuf *out, u64 v, unsigned nr_bits)
 245 {
 246         while (nr_bits)
 247                 prt_char(out, '0' + ((v >> --nr_bits) & 1));
 248 }
 249
 250 void bch2_prt_u64_base2(struct printbuf *out, u64 v)
 251 {
 252         bch2_prt_u64_base2_nbits(out, v, fls64(v) ?: 1);
 253 }
 254
 255 void bch2_print_string_as_lines(const char *prefix, const char *lines)
 256 {
 257         const char *p;
 258
 259         if (!lines) {
 260                 printk("%s (null)\n", prefix);
 261                 return;
 262         }
 263
 264         console_lock();
 265         while (1) {
 266                 p = strchrnul(lines, '\n');
 267                 printk("%s%.*s\n", prefix, (int) (p - lines), lines);
 268                 if (!*p)
 269                         break;
 270                 lines = p + 1;
 271         }
 272         console_unlock();
 273 }
 274
 275 int bch2_save_backtrace(bch_stacktrace *stack, struct task_struct *task, unsigned skipnr,
 276                         gfp_t gfp)
 277 {
 278 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
 279         unsigned nr_entries = 0;
 280
 281         stack->nr = 0;
 282         int ret = darray_make_room_gfp(stack, 32, gfp);
 283         if (ret)
 284                 return ret;
 285
 286         if (!down_read_trylock(&task->signal->exec_update_lock))
 287                 return -1;
 288
 289         do {
 290                 nr_entries = stack_trace_save_tsk(task, stack->data, stack->size, skipnr + 1);
 291         } while (nr_entries == stack->size &&
 292                  !(ret = darray_make_room_gfp(stack, stack->size * 2, gfp)));
 293
 294         stack->nr = nr_entries;
 295         up_read(&task->signal->exec_update_lock);
 296
 297         return ret;
 298 #else
 299         return 0;
 300 #endif
 301 }
 302
 303 void bch2_prt_backtrace(struct printbuf *out, bch_stacktrace *stack)
 304 {
 305         darray_for_each(*stack, i) {
 306                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *) *i);
 307                 prt_newline(out);
 308         }
 309 }
 310
 311 int bch2_prt_task_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task, unsigned skipnr, gfp_t gfp)
 312 {
 313         bch_stacktrace stack = { 0 };
 314         int ret = bch2_save_backtrace(&stack, task, skipnr + 1, gfp);
 315
 316         bch2_prt_backtrace(out, &stack);
 317         darray_exit(&stack);
 318         return ret;
 319 }
 320
 321 #ifndef __KERNEL__
 322 #include <time.h>
 323 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 324 {
 325         time_t t = sec;
 326         char buf[64];
 327         ctime_r(&t, buf);
 328         strim(buf);
 329         prt_str(out, buf);
 330 }
 331 #else
 332 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 333 {
 334         char buf[64];
 335         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ptT", &sec);
 336         prt_u64(out, sec);
 337 }
 338 #endif
 339
 340 static const struct time_unit {
 341         const char      *name;
 342         u64             nsecs;
 343 } time_units[] = {
 344         { "ns",         1                },
 345         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 346         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 347         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 348         { "m",          (u64) NSEC_PER_SEC * 60},
 349         { "h",          (u64) NSEC_PER_SEC * 3600},
 350         { "eon",        U64_MAX          },
 351 };
 352
 353 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 354 {
 355         const struct time_unit *u;
 356
 357         for (u = time_units;
 358              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 359              ns >= u[1].nsecs << 1;
 360              u++)
 361                 ;
 362
 363         return u;
 364 }
 365
 366 void bch2_pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 367 {
 368         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 369
 370         prt_printf(out, "%llu %s", div_u64(ns, u->nsecs), u->name);
 371 }
 372
 373 /* time stats: */
 374
 375 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 376 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 377 {
 378         unsigned i = 0;
 379
 380         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 381                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 382
 383                 if (unlikely(!e->step)) {
 384                         e->m = v;
 385                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 386                 } else if (e->m > v) {
 387                         e->m = e->m >= e->step
 388                                 ? e->m - e->step
 389                                 : 0;
 390                 } else if (e->m < v) {
 391                         e->m = e->m + e->step > e->m
 392                                 ? e->m + e->step
 393                                 : U32_MAX;
 394                 }
 395
 396                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 397                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 398
 399                 if (v >= e->m)
 400                         break;
 401
 402                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 403         }
 404 }
 405
 406 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 407                                               u64 start, u64 end)
 408 {
 409         u64 duration, freq;
 410
 411         if (time_after64(end, start)) {
 412                 duration = end - start;
 413                 mean_and_variance_update(&stats->duration_stats, duration);
 414                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->duration_stats_weighted, duration);
 415                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 416                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 417                 stats->total_duration += duration;
 418                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 419         }
 420
 421         if (stats->last_event && time_after64(end, stats->last_event)) {
 422                 freq = end - stats->last_event;
 423                 mean_and_variance_update(&stats->freq_stats, freq);
 424                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->freq_stats_weighted, freq);
 425                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 426                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 427         }
 428
 429         stats->last_event = end;
 430 }
 431
 432 static void __bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 433                                            struct bch2_time_stat_buffer *b)
 434 {
 435         for (struct bch2_time_stat_buffer_entry *i = b->entries;
 436              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 437              i++)
 438                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 439         b->nr = 0;
 440 }
 441
 442 static noinline void bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 443                                                   struct bch2_time_stat_buffer *b)
 444 {
 445         unsigned long flags;
 446
 447         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 448         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 449         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 450 }
 451
 452 void __bch2_time_stats_update(struct bch2_time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 453 {
 454         unsigned long flags;
 455
 456         WARN_ONCE(!stats->duration_stats_weighted.weight ||
 457                   !stats->freq_stats_weighted.weight,
 458                   "uninitialized time_stats");
 459
 460         if (!stats->buffer) {
 461                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 462                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 463
 464                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 465                     stats->duration_stats.n > 1024)
 466                         stats->buffer =
 467                                 alloc_percpu_gfp(struct bch2_time_stat_buffer,
 468                                                  GFP_ATOMIC);
 469                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 470         } else {
 471                 struct bch2_time_stat_buffer *b;
 472
 473                 preempt_disable();
 474                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 475
 476                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 477                 b->entries[b->nr++] = (struct bch2_time_stat_buffer_entry) {
 478                         .start = start,
 479                         .end = end
 480                 };
 481
 482                 if (unlikely(b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)))
 483                         bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 484                 preempt_enable();
 485         }
 486 }
 487
 488 static void bch2_pr_time_units_aligned(struct printbuf *out, u64 ns)
 489 {
 490         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 491
 492         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 493         prt_tab_rjust(out);
 494         prt_printf(out, "%s", u->name);
 495 }
 496
 497 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 498 {
 499         prt_str(out, name);
 500         prt_tab(out);
 501         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 502         prt_newline(out);
 503 }
 504
 505 #define TABSTOP_SIZE 12
 506
 507 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 508 {
 509         const struct time_unit *u;
 510         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 511         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 512         int i;
 513
 514         if (stats->buffer) {
 515                 int cpu;
 516
 517                 spin_lock_irq(&stats->lock);
 518                 for_each_possible_cpu(cpu)
 519                         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, per_cpu_ptr(stats->buffer, cpu));
 520                 spin_unlock_irq(&stats->lock);
 521         }
 522
 523         /*
 524          * avoid divide by zero
 525          */
 526         if (stats->freq_stats.n) {
 527                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 528                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 529                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 530                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 531         }
 532
 533         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 534         prt_printf(out, "count:");
 535         prt_tab(out);
 536         prt_printf(out, "%llu ",
 537                          stats->duration_stats.n);
 538         printbuf_tabstop_pop(out);
 539         prt_newline(out);
 540
 541         printbuf_tabstops_reset(out);
 542
 543         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 544         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 545         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 546         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 547
 548         prt_tab(out);
 549         prt_printf(out, "since mount");
 550         prt_tab_rjust(out);
 551         prt_tab(out);
 552         prt_printf(out, "recent");
 553         prt_tab_rjust(out);
 554         prt_newline(out);
 555
 556         printbuf_tabstops_reset(out);
 557         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 558         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 559         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 560         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 561
 562         prt_printf(out, "duration of events");
 563         prt_newline(out);
 564         printbuf_indent_add(out, 2);
 565
 566         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 567         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 568         pr_name_and_units(out, "total:", stats->total_duration);
 569
 570         prt_printf(out, "mean:");
 571         prt_tab(out);
 572         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 573         prt_tab(out);
 574         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 575         prt_newline(out);
 576
 577         prt_printf(out, "stddev:");
 578         prt_tab(out);
 579         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 580         prt_tab(out);
 581         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 582
 583         printbuf_indent_sub(out, 2);
 584         prt_newline(out);
 585
 586         prt_printf(out, "time between events");
 587         prt_newline(out);
 588         printbuf_indent_add(out, 2);
 589
 590         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 591         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 592
 593         prt_printf(out, "mean:");
 594         prt_tab(out);
 595         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 596         prt_tab(out);
 597         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 598         prt_newline(out);
 599
 600         prt_printf(out, "stddev:");
 601         prt_tab(out);
 602         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 603         prt_tab(out);
 604         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 605
 606         printbuf_indent_sub(out, 2);
 607         prt_newline(out);
 608
 609         printbuf_tabstops_reset(out);
 610
 611         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 612         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 613
 614         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 615         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 616                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 617
 618                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 619                 prt_printf(out, "%llu ",
 620                        div_u64(q, u->nsecs));
 621                 if (is_last)
 622                         prt_newline(out);
 623                 last_q = q;
 624         }
 625 }
 626 #else
 627 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats) {}
 628 #endif
 629
 630 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 631 {
 632         free_percpu(stats->buffer);
 633 }
 634
 635 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 636 {
 637         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 638         stats->duration_stats_weighted.weight = 8;
 639         stats->freq_stats_weighted.weight = 8;
 640         stats->min_duration = U64_MAX;
 641         stats->min_freq = U64_MAX;
 642         spin_lock_init(&stats->lock);
 643 }
 644
 645 /* ratelimit: */
 646
 647 /**
 648  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 649  *              some work
 650  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 651  * Returns:     the amount of time to delay by, in jiffies
 652  */
 653 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 654 {
 655         u64 now = local_clock();
 656
 657         return time_after64(d->next, now)
 658                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 659                 : 0;
 660 }
 661
 662 /**
 663  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 664  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 665  * @done:       the amount of work done, in arbitrary units
 666  */
 667 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 668 {
 669         u64 now = local_clock();
 670
 671         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 672
 673         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 674                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 675
 676         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 677                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 678 }
 679
 680 /* pd controller: */
 681
 682 /*
 683  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 684  * @target: desired value
 685  * @actual: current value
 686  *
 687  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 688  * it makes actual go down.
 689  */
 690 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 691                               s64 target, s64 actual, int sign)
 692 {
 693         s64 proportional, derivative, change;
 694
 695         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 696
 697         if (seconds_since_update == 0)
 698                 return;
 699
 700         pd->last_update = jiffies;
 701
 702         proportional = actual - target;
 703         proportional *= seconds_since_update;
 704         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 705
 706         derivative = actual - pd->last_actual;
 707         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 708         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 709                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 710         derivative = derivative * pd->d_term;
 711         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 712
 713         change = proportional + derivative;
 714
 715         /* Don't increase rate if not keeping up */
 716         if (change > 0 &&
 717             pd->backpressure &&
 718             time_after64(local_clock(),
 719                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 720                 change = 0;
 721
 722         change *= (sign * -1);
 723
 724         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 725                                 1, UINT_MAX);
 726
 727         pd->last_actual         = actual;
 728         pd->last_derivative     = derivative;
 729         pd->last_proportional   = proportional;
 730         pd->last_change         = change;
 731         pd->last_target         = target;
 732 }
 733
 734 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 735 {
 736         pd->rate.rate           = 1024;
 737         pd->last_update         = jiffies;
 738         pd->p_term_inverse      = 6000;
 739         pd->d_term              = 30;
 740         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 741         pd->backpressure        = 1;
 742 }
 743
 744 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 745 {
 746         if (!out->nr_tabstops)
 747                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 748
 749         prt_printf(out, "rate:");
 750         prt_tab(out);
 751         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 752         prt_newline(out);
 753
 754         prt_printf(out, "target:");
 755         prt_tab(out);
 756         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 757         prt_newline(out);
 758
 759         prt_printf(out, "actual:");
 760         prt_tab(out);
 761         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 762         prt_newline(out);
 763
 764         prt_printf(out, "proportional:");
 765         prt_tab(out);
 766         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 767         prt_newline(out);
 768
 769         prt_printf(out, "derivative:");
 770         prt_tab(out);
 771         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 772         prt_newline(out);
 773
 774         prt_printf(out, "change:");
 775         prt_tab(out);
 776         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 777         prt_newline(out);
 778
 779         prt_printf(out, "next io:");
 780         prt_tab(out);
 781         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 782         prt_newline(out);
 783 }
 784
 785 /* misc: */
 786
 787 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 788 {
 789         while (size) {
 790                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 791                                 ? vmalloc_to_page(base)
 792                                 : virt_to_page(base);
 793                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 794                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 795
 796                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 797                 size -= len;
 798                 base += len;
 799         }
 800 }
 801
 802 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 803 {
 804         while (size) {
 805                 struct page *page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
 806                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 807
 808                 if (!page)
 809                         return -ENOMEM;
 810
 811                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 812                         __free_page(page);
 813                         break;
 814                 }
 815
 816                 size -= len;
 817         }
 818
 819         return 0;
 820 }
 821
 822 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 823 {
 824         size_t rand;
 825
 826         if (!max)
 827                 return 0;
 828
 829         do {
 830                 rand = get_random_long();
 831                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 832         } while (rand >= max);
 833
 834         return rand;
 835 }
 836
 837 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 838 {
 839         struct bio_vec bv;
 840         struct bvec_iter iter;
 841
 842         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 843                 void *dstp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 844
 845                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 846                 kunmap_local(dstp);
 847
 848                 src += bv.bv_len;
 849         }
 850 }
 851
 852 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 853 {
 854         struct bio_vec bv;
 855         struct bvec_iter iter;
 856
 857         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 858                 void *srcp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 859
 860                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 861                 kunmap_local(srcp);
 862
 863                 dst += bv.bv_len;
 864         }
 865 }
 866
 867 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 868 {
 869         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 870                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 871 }
 872
 873 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 874 {
 875         u32 t = *(u32 *)a;
 876         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 877         *(u32 *)b = t;
 878 }
 879
 880 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 881 {
 882         u64 t = *(u64 *)a;
 883         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 884         *(u64 *)b = t;
 885 }
 886
 887 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 888 {
 889         char t;
 890
 891         do {
 892                 t = *(char *)a;
 893                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 894                 *(char *)b++ = t;
 895         } while (--size > 0);
 896 }
 897
 898 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 899                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 900                          size_t l, size_t r)
 901 {
 902         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 903                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 904                         size);
 905 }
 906
 907 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 908                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 909                            size_t l, size_t r)
 910 {
 911         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 912                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 913                   size);
 914 }
 915
 916 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 917                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 918                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 919 {
 920         int i, c, r;
 921
 922         if (!swap_func) {
 923                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 924                         swap_func = u32_swap;
 925                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 926                         swap_func = u64_swap;
 927                 else
 928                         swap_func = generic_swap;
 929         }
 930
 931         /* heapify */
 932         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 933                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 934                         c = r * 2 + 1;
 935
 936                         if (c + 1 < n &&
 937                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 938                                 c++;
 939
 940                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 941                                 break;
 942
 943                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 944                 }
 945         }
 946
 947         /* sort */
 948         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 949                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 950
 951                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 952                         c = r * 2 + 1;
 953
 954                         if (c + 1 < i &&
 955                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 956                                 c++;
 957
 958                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 959                                 break;
 960
 961                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 962                 }
 963         }
 964 }
 965
 966 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 967           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 968           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 969 {
 970         /* pre-scale counters for performance */
 971         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 972
 973         if (!swap_func) {
 974                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 975                         swap_func = u32_swap;
 976                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 977                         swap_func = u64_swap;
 978                 else
 979                         swap_func = generic_swap;
 980         }
 981
 982         /* heapify */
 983         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 984                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 985                         c = r * 2 + size;
 986                         if (c < n - size &&
 987                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 988                                 c += size;
 989                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 990                                 break;
 991                         swap_func(base + r, base + c, size);
 992                 }
 993         }
 994
 995         /* sort */
 996         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 997                 swap_func(base, base + i, size);
 998                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 999                         c = r * 2 + size;
1000                         if (c < i - size &&
1001                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
1002                                 c += size;
1003                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
1004                                 break;
1005                         swap_func(base + r, base + c, size);
1006                 }
1007         }
1008 }
1009
1010 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
1011 {
1012         size_t size = (size_t) pool_data;
1013
1014         vpfree(element, size);
1015 }
1016
1017 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
1018 {
1019         size_t size = (size_t) pool_data;
1020
1021         return vpmalloc(size, gfp_mask);
1022 }
1023
1024 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
1025 {
1026         return size < PAGE_SIZE
1027                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
1028                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
1029                                mempool_free_vp, (void *) size);
1030 }
1031
1032 #if 0
1033 void eytzinger1_test(void)
1034 {
1035         unsigned inorder, eytz, size;
1036
1037         pr_info("1 based eytzinger test:");
1038
1039         for (size = 2;
1040              size < 65536;
1041              size++) {
1042                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1043
1044                 if (!(size % 4096))
1045                         pr_info("tree size %u", size);
1046
1047                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1048                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1049
1050                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1051                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1052
1053                 inorder = 1;
1054                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1055                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1056                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1057                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1058                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1059
1060                         inorder++;
1061                 }
1062         }
1063 }
1064
1065 void eytzinger0_test(void)
1066 {
1067
1068         unsigned inorder, eytz, size;
1069
1070         pr_info("0 based eytzinger test:");
1071
1072         for (size = 1;
1073              size < 65536;
1074              size++) {
1075                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1076
1077                 if (!(size % 4096))
1078                         pr_info("tree size %u", size);
1079
1080                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1081                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1082
1083                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1084                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1085
1086                 inorder = 0;
1087                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1088                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1089                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1090                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1091                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1092
1093                         inorder++;
1094                 }
1095         }
1096 }
1097
1098 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1099 {
1100         const u16 *l = _l, *r = _r;
1101
1102         return (*l > *r) - (*r - *l);
1103 }
1104
1105 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1106 {
1107         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1108         ssize_t r;
1109
1110         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1111                                sizeof(test_array[0]),
1112                                cmp_u16, &search);
1113         if (r >= 0)
1114                 c1 = test_array[r];
1115
1116         for (i = 0; i < nr; i++)
1117                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1118                         c2 = test_array[i];
1119
1120         if (c1 != c2) {
1121                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1122                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1123                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1124                         i, r, c1, c2);
1125         }
1126 }
1127
1128 void eytzinger0_find_test(void)
1129 {
1130         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1131         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1132
1133         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1134                 pr_info("testing %u elems", nr);
1135
1136                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1137                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1138
1139                 /* verify array is sorted correctly: */
1140                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1141                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1142                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1143
1144                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1145                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1146
1147                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1148                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1149                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1150                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1151                 }
1152         }
1153
1154         kfree(test_array);
1155 }
1156 #endif
1157
1158 /*
1159  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1160  * against any percpu counter is guarded against
1161  */
1162 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1163 {
1164         u64 *ret;
1165         int cpu;
1166
1167         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1168         preempt_disable();
1169         ret = this_cpu_ptr(p);
1170         preempt_enable();
1171
1172         for_each_possible_cpu(cpu) {
1173                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1174
1175                 if (i != ret) {
1176                         acc_u64s(ret, i, nr);
1177                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1178                 }
1179         }
1180
1181         return ret;
1182 }
1183
1184 void bch2_darray_str_exit(darray_str *d)
1185 {
1186         darray_for_each(*d, i)
1187                 kfree(*i);
1188         darray_exit(d);
1189 }
1190
1191 int bch2_split_devs(const char *_dev_name, darray_str *ret)
1192 {
1193         darray_init(ret);
1194
1195         char *dev_name, *s, *orig;
1196
1197         dev_name = orig = kstrdup(_dev_name, GFP_KERNEL);
1198         if (!dev_name)
1199                 return -ENOMEM;
1200
1201         while ((s = strsep(&dev_name, ":"))) {
1202                 char *p = kstrdup(s, GFP_KERNEL);
1203                 if (!p)
1204                         goto err;
1205
1206                 if (darray_push(ret, p)) {
1207                         kfree(p);
1208                         goto err;
1209                 }
1210         }
1211
1212         kfree(orig);
1213         return 0;
1214 err:
1215         bch2_darray_str_exit(ret);
1216         kfree(orig);
1217         return -ENOMEM;
1218 }