block/blk-cgroup.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Common Block IO controller cgroup interface
   4  *
   5  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
   6  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   7  *
   8  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
   9  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
  10  *
  11  * Copyright (C) 2009 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
  12  *                    Nauman Rafique <nauman@google.com>
  13  *
  14  * For policy-specific per-blkcg data:
  15  * Copyright (C) 2015 Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
  16  *                    Arianna Avanzini <avanzini.arianna@gmail.com>
  17  */
  18 #include <linux/ioprio.h>
  19 #include <linux/kdev_t.h>
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/sched/signal.h>
  22 #include <linux/err.h>
  23 #include <linux/blkdev.h>
  24 #include <linux/backing-dev.h>
  25 #include <linux/slab.h>
  26 #include <linux/genhd.h>
  27 #include <linux/delay.h>
  28 #include <linux/atomic.h>
  29 #include <linux/ctype.h>
  30 #include <linux/blk-cgroup.h>
  31 #include <linux/tracehook.h>
  32 #include <linux/psi.h>
  33 #include "blk.h"
  34
  35 #define MAX_KEY_LEN 100
  36
  37 /*
  38  * blkcg_pol_mutex protects blkcg_policy[] and policy [de]activation.
  39  * blkcg_pol_register_mutex nests outside of it and synchronizes entire
  40  * policy [un]register operations including cgroup file additions /
  41  * removals.  Putting cgroup file registration outside blkcg_pol_mutex
  42  * allows grabbing it from cgroup callbacks.
  43  */
  44 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_register_mutex);
  45 static DEFINE_MUTEX(blkcg_pol_mutex);
  46
  47 struct blkcg blkcg_root;
  48 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root);
  49
  50 struct cgroup_subsys_state * const blkcg_root_css = &blkcg_root.css;
  51 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_root_css);
  52
  53 static struct blkcg_policy *blkcg_policy[BLKCG_MAX_POLS];
  54
  55 static LIST_HEAD(all_blkcgs);           /* protected by blkcg_pol_mutex */
  56
  57 bool blkcg_debug_stats = false;
  58 static struct workqueue_struct *blkcg_punt_bio_wq;
  59
  60 static bool blkcg_policy_enabled(struct request_queue *q,
  61                                  const struct blkcg_policy *pol)
  62 {
  63         return pol && test_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
  64 }
  65
  66 /**
  67  * blkg_free - free a blkg
  68  * @blkg: blkg to free
  69  *
  70  * Free @blkg which may be partially allocated.
  71  */
  72 static void blkg_free(struct blkcg_gq *blkg)
  73 {
  74         int i;
  75
  76         if (!blkg)
  77                 return;
  78
  79         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
  80                 if (blkg->pd[i])
  81                         blkcg_policy[i]->pd_free_fn(blkg->pd[i]);
  82
  83         blkg_rwstat_exit(&blkg->stat_ios);
  84         blkg_rwstat_exit(&blkg->stat_bytes);
  85         percpu_ref_exit(&blkg->refcnt);
  86         kfree(blkg);
  87 }
  88
  89 static void __blkg_release(struct rcu_head *rcu)
  90 {
  91         struct blkcg_gq *blkg = container_of(rcu, struct blkcg_gq, rcu_head);
  92
  93         WARN_ON(!bio_list_empty(&blkg->async_bios));
  94
  95         /* release the blkcg and parent blkg refs this blkg has been holding */
  96         css_put(&blkg->blkcg->css);
  97         if (blkg->parent)
  98                 blkg_put(blkg->parent);
  99
 100         wb_congested_put(blkg->wb_congested);
 101
 102         blkg_free(blkg);
 103 }
 104
 105 /*
 106  * A group is RCU protected, but having an rcu lock does not mean that one
 107  * can access all the fields of blkg and assume these are valid.  For
 108  * example, don't try to follow throtl_data and request queue links.
 109  *
 110  * Having a reference to blkg under an rcu allows accesses to only values
 111  * local to groups like group stats and group rate limits.
 112  */
 113 static void blkg_release(struct percpu_ref *ref)
 114 {
 115         struct blkcg_gq *blkg = container_of(ref, struct blkcg_gq, refcnt);
 116
 117         call_rcu(&blkg->rcu_head, __blkg_release);
 118 }
 119
 120 static void blkg_async_bio_workfn(struct work_struct *work)
 121 {
 122         struct blkcg_gq *blkg = container_of(work, struct blkcg_gq,
 123                                              async_bio_work);
 124         struct bio_list bios = BIO_EMPTY_LIST;
 125         struct bio *bio;
 126
 127         /* as long as there are pending bios, @blkg can't go away */
 128         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
 129         bio_list_merge(&bios, &blkg->async_bios);
 130         bio_list_init(&blkg->async_bios);
 131         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
 132
 133         while ((bio = bio_list_pop(&bios)))
 134                 submit_bio(bio);
 135 }
 136
 137 /**
 138  * blkg_alloc - allocate a blkg
 139  * @blkcg: block cgroup the new blkg is associated with
 140  * @q: request_queue the new blkg is associated with
 141  * @gfp_mask: allocation mask to use
 142  *
 143  * Allocate a new blkg assocating @blkcg and @q.
 144  */
 145 static struct blkcg_gq *blkg_alloc(struct blkcg *blkcg, struct request_queue *q,
 146                                    gfp_t gfp_mask)
 147 {
 148         struct blkcg_gq *blkg;
 149         int i;
 150
 151         /* alloc and init base part */
 152         blkg = kzalloc_node(sizeof(*blkg), gfp_mask, q->node);
 153         if (!blkg)
 154                 return NULL;
 155
 156         if (percpu_ref_init(&blkg->refcnt, blkg_release, 0, gfp_mask))
 157                 goto err_free;
 158
 159         if (blkg_rwstat_init(&blkg->stat_bytes, gfp_mask) ||
 160             blkg_rwstat_init(&blkg->stat_ios, gfp_mask))
 161                 goto err_free;
 162
 163         blkg->q = q;
 164         INIT_LIST_HEAD(&blkg->q_node);
 165         spin_lock_init(&blkg->async_bio_lock);
 166         bio_list_init(&blkg->async_bios);
 167         INIT_WORK(&blkg->async_bio_work, blkg_async_bio_workfn);
 168         blkg->blkcg = blkcg;
 169
 170         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
 171                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
 172                 struct blkg_policy_data *pd;
 173
 174                 if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
 175                         continue;
 176
 177                 /* alloc per-policy data and attach it to blkg */
 178                 pd = pol->pd_alloc_fn(gfp_mask, q, blkcg);
 179                 if (!pd)
 180                         goto err_free;
 181
 182                 blkg->pd[i] = pd;
 183                 pd->blkg = blkg;
 184                 pd->plid = i;
 185         }
 186
 187         return blkg;
 188
 189 err_free:
 190         blkg_free(blkg);
 191         return NULL;
 192 }
 193
 194 struct blkcg_gq *blkg_lookup_slowpath(struct blkcg *blkcg,
 195                                       struct request_queue *q, bool update_hint)
 196 {
 197         struct blkcg_gq *blkg;
 198
 199         /*
 200          * Hint didn't match.  Look up from the radix tree.  Note that the
 201          * hint can only be updated under queue_lock as otherwise @blkg
 202          * could have already been removed from blkg_tree.  The caller is
 203          * responsible for grabbing queue_lock if @update_hint.
 204          */
 205         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
 206         if (blkg && blkg->q == q) {
 207                 if (update_hint) {
 208                         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
 209                         rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, blkg);
 210                 }
 211                 return blkg;
 212         }
 213
 214         return NULL;
 215 }
 216 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_lookup_slowpath);
 217
 218 /*
 219  * If @new_blkg is %NULL, this function tries to allocate a new one as
 220  * necessary using %GFP_NOWAIT.  @new_blkg is always consumed on return.
 221  */
 222 static struct blkcg_gq *blkg_create(struct blkcg *blkcg,
 223                                     struct request_queue *q,
 224                                     struct blkcg_gq *new_blkg)
 225 {
 226         struct blkcg_gq *blkg;
 227         struct bdi_writeback_congested *wb_congested;
 228         int i, ret;
 229
 230         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
 231         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
 232
 233         /* request_queue is dying, do not create/recreate a blkg */
 234         if (blk_queue_dying(q)) {
 235                 ret = -ENODEV;
 236                 goto err_free_blkg;
 237         }
 238
 239         /* blkg holds a reference to blkcg */
 240         if (!css_tryget_online(&blkcg->css)) {
 241                 ret = -ENODEV;
 242                 goto err_free_blkg;
 243         }
 244
 245         wb_congested = wb_congested_get_create(q->backing_dev_info,
 246                                                blkcg->css.id,
 247                                                GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
 248         if (!wb_congested) {
 249                 ret = -ENOMEM;
 250                 goto err_put_css;
 251         }
 252
 253         /* allocate */
 254         if (!new_blkg) {
 255                 new_blkg = blkg_alloc(blkcg, q, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
 256                 if (unlikely(!new_blkg)) {
 257                         ret = -ENOMEM;
 258                         goto err_put_congested;
 259                 }
 260         }
 261         blkg = new_blkg;
 262         blkg->wb_congested = wb_congested;
 263
 264         /* link parent */
 265         if (blkcg_parent(blkcg)) {
 266                 blkg->parent = __blkg_lookup(blkcg_parent(blkcg), q, false);
 267                 if (WARN_ON_ONCE(!blkg->parent)) {
 268                         ret = -ENODEV;
 269                         goto err_put_congested;
 270                 }
 271                 blkg_get(blkg->parent);
 272         }
 273
 274         /* invoke per-policy init */
 275         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
 276                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
 277
 278                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_init_fn)
 279                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[i]);
 280         }
 281
 282         /* insert */
 283         spin_lock(&blkcg->lock);
 284         ret = radix_tree_insert(&blkcg->blkg_tree, q->id, blkg);
 285         if (likely(!ret)) {
 286                 hlist_add_head_rcu(&blkg->blkcg_node, &blkcg->blkg_list);
 287                 list_add(&blkg->q_node, &q->blkg_list);
 288
 289                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
 290                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
 291
 292                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_online_fn)
 293                                 pol->pd_online_fn(blkg->pd[i]);
 294                 }
 295         }
 296         blkg->online = true;
 297         spin_unlock(&blkcg->lock);
 298
 299         if (!ret)
 300                 return blkg;
 301
 302         /* @blkg failed fully initialized, use the usual release path */
 303         blkg_put(blkg);
 304         return ERR_PTR(ret);
 305
 306 err_put_congested:
 307         wb_congested_put(wb_congested);
 308 err_put_css:
 309         css_put(&blkcg->css);
 310 err_free_blkg:
 311         blkg_free(new_blkg);
 312         return ERR_PTR(ret);
 313 }
 314
 315 /**
 316  * __blkg_lookup_create - lookup blkg, try to create one if not there
 317  * @blkcg: blkcg of interest
 318  * @q: request_queue of interest
 319  *
 320  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.  If it doesn't exist, try to
 321  * create one.  blkg creation is performed recursively from blkcg_root such
 322  * that all non-root blkg's have access to the parent blkg.  This function
 323  * should be called under RCU read lock and @q->queue_lock.
 324  *
 325  * Returns the blkg or the closest blkg if blkg_create() fails as it walks
 326  * down from root.
 327  */
 328 struct blkcg_gq *__blkg_lookup_create(struct blkcg *blkcg,
 329                                       struct request_queue *q)
 330 {
 331         struct blkcg_gq *blkg;
 332
 333         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
 334         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
 335
 336         blkg = __blkg_lookup(blkcg, q, true);
 337         if (blkg)
 338                 return blkg;
 339
 340         /*
 341          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
 342          * non-root blkgs have access to their parents.  Returns the closest
 343          * blkg to the intended blkg should blkg_create() fail.
 344          */
 345         while (true) {
 346                 struct blkcg *pos = blkcg;
 347                 struct blkcg *parent = blkcg_parent(blkcg);
 348                 struct blkcg_gq *ret_blkg = q->root_blkg;
 349
 350                 while (parent) {
 351                         blkg = __blkg_lookup(parent, q, false);
 352                         if (blkg) {
 353                                 /* remember closest blkg */
 354                                 ret_blkg = blkg;
 355                                 break;
 356                         }
 357                         pos = parent;
 358                         parent = blkcg_parent(parent);
 359                 }
 360
 361                 blkg = blkg_create(pos, q, NULL);
 362                 if (IS_ERR(blkg))
 363                         return ret_blkg;
 364                 if (pos == blkcg)
 365                         return blkg;
 366         }
 367 }
 368
 369 /**
 370  * blkg_lookup_create - find or create a blkg
 371  * @blkcg: target block cgroup
 372  * @q: target request_queue
 373  *
 374  * This looks up or creates the blkg representing the unique pair
 375  * of the blkcg and the request_queue.
 376  */
 377 struct blkcg_gq *blkg_lookup_create(struct blkcg *blkcg,
 378                                     struct request_queue *q)
 379 {
 380         struct blkcg_gq *blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
 381
 382         if (unlikely(!blkg)) {
 383                 unsigned long flags;
 384
 385                 spin_lock_irqsave(&q->queue_lock, flags);
 386                 blkg = __blkg_lookup_create(blkcg, q);
 387                 spin_unlock_irqrestore(&q->queue_lock, flags);
 388         }
 389
 390         return blkg;
 391 }
 392
 393 static void blkg_destroy(struct blkcg_gq *blkg)
 394 {
 395         struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
 396         struct blkcg_gq *parent = blkg->parent;
 397         int i;
 398
 399         lockdep_assert_held(&blkg->q->queue_lock);
 400         lockdep_assert_held(&blkcg->lock);
 401
 402         /* Something wrong if we are trying to remove same group twice */
 403         WARN_ON_ONCE(list_empty(&blkg->q_node));
 404         WARN_ON_ONCE(hlist_unhashed(&blkg->blkcg_node));
 405
 406         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
 407                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
 408
 409                 if (blkg->pd[i] && pol->pd_offline_fn)
 410                         pol->pd_offline_fn(blkg->pd[i]);
 411         }
 412
 413         if (parent) {
 414                 blkg_rwstat_add_aux(&parent->stat_bytes, &blkg->stat_bytes);
 415                 blkg_rwstat_add_aux(&parent->stat_ios, &blkg->stat_ios);
 416         }
 417
 418         blkg->online = false;
 419
 420         radix_tree_delete(&blkcg->blkg_tree, blkg->q->id);
 421         list_del_init(&blkg->q_node);
 422         hlist_del_init_rcu(&blkg->blkcg_node);
 423
 424         /*
 425          * Both setting lookup hint to and clearing it from @blkg are done
 426          * under queue_lock.  If it's not pointing to @blkg now, it never
 427          * will.  Hint assignment itself can race safely.
 428          */
 429         if (rcu_access_pointer(blkcg->blkg_hint) == blkg)
 430                 rcu_assign_pointer(blkcg->blkg_hint, NULL);
 431
 432         /*
 433          * Put the reference taken at the time of creation so that when all
 434          * queues are gone, group can be destroyed.
 435          */
 436         percpu_ref_kill(&blkg->refcnt);
 437 }
 438
 439 /**
 440  * blkg_destroy_all - destroy all blkgs associated with a request_queue
 441  * @q: request_queue of interest
 442  *
 443  * Destroy all blkgs associated with @q.
 444  */
 445 static void blkg_destroy_all(struct request_queue *q)
 446 {
 447         struct blkcg_gq *blkg, *n;
 448
 449         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 450         list_for_each_entry_safe(blkg, n, &q->blkg_list, q_node) {
 451                 struct blkcg *blkcg = blkg->blkcg;
 452
 453                 spin_lock(&blkcg->lock);
 454                 blkg_destroy(blkg);
 455                 spin_unlock(&blkcg->lock);
 456         }
 457
 458         q->root_blkg = NULL;
 459         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 460 }
 461
 462 static int blkcg_reset_stats(struct cgroup_subsys_state *css,
 463                              struct cftype *cftype, u64 val)
 464 {
 465         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
 466         struct blkcg_gq *blkg;
 467         int i;
 468
 469         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
 470         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
 471
 472         /*
 473          * Note that stat reset is racy - it doesn't synchronize against
 474          * stat updates.  This is a debug feature which shouldn't exist
 475          * anyway.  If you get hit by a race, retry.
 476          */
 477         hlist_for_each_entry(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
 478                 blkg_rwstat_reset(&blkg->stat_bytes);
 479                 blkg_rwstat_reset(&blkg->stat_ios);
 480
 481                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
 482                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
 483
 484                         if (blkg->pd[i] && pol->pd_reset_stats_fn)
 485                                 pol->pd_reset_stats_fn(blkg->pd[i]);
 486                 }
 487         }
 488
 489         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
 490         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg)
 495 {
 496         /* some drivers (floppy) instantiate a queue w/o disk registered */
 497         if (blkg->q->backing_dev_info->dev)
 498                 return dev_name(blkg->q->backing_dev_info->dev);
 499         return NULL;
 500 }
 501
 502 /**
 503  * blkcg_print_blkgs - helper for printing per-blkg data
 504  * @sf: seq_file to print to
 505  * @blkcg: blkcg of interest
 506  * @prfill: fill function to print out a blkg
 507  * @pol: policy in question
 508  * @data: data to be passed to @prfill
 509  * @show_total: to print out sum of prfill return values or not
 510  *
 511  * This function invokes @prfill on each blkg of @blkcg if pd for the
 512  * policy specified by @pol exists.  @prfill is invoked with @sf, the
 513  * policy data and @data and the matching queue lock held.  If @show_total
 514  * is %true, the sum of the return values from @prfill is printed with
 515  * "Total" label at the end.
 516  *
 517  * This is to be used to construct print functions for
 518  * cftype->read_seq_string method.
 519  */
 520 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
 521                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
 522                                      struct blkg_policy_data *, int),
 523                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
 524                        bool show_total)
 525 {
 526         struct blkcg_gq *blkg;
 527         u64 total = 0;
 528
 529         rcu_read_lock();
 530         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
 531                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
 532                 if (blkcg_policy_enabled(blkg->q, pol))
 533                         total += prfill(sf, blkg->pd[pol->plid], data);
 534                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
 535         }
 536         rcu_read_unlock();
 537
 538         if (show_total)
 539                 seq_printf(sf, "Total %llu\n", (unsigned long long)total);
 540 }
 541 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_print_blkgs);
 542
 543 /**
 544  * __blkg_prfill_u64 - prfill helper for a single u64 value
 545  * @sf: seq_file to print to
 546  * @pd: policy private data of interest
 547  * @v: value to print
 548  *
 549  * Print @v to @sf for the device assocaited with @pd.
 550  */
 551 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v)
 552 {
 553         const char *dname = blkg_dev_name(pd->blkg);
 554
 555         if (!dname)
 556                 return 0;
 557
 558         seq_printf(sf, "%s %llu\n", dname, (unsigned long long)v);
 559         return v;
 560 }
 561 EXPORT_SYMBOL_GPL(__blkg_prfill_u64);
 562
 563 /**
 564  * __blkg_prfill_rwstat - prfill helper for a blkg_rwstat
 565  * @sf: seq_file to print to
 566  * @pd: policy private data of interest
 567  * @rwstat: rwstat to print
 568  *
 569  * Print @rwstat to @sf for the device assocaited with @pd.
 570  */
 571 u64 __blkg_prfill_rwstat(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd,
 572                          const struct blkg_rwstat_sample *rwstat)
 573 {
 574         static const char *rwstr[] = {
 575                 [BLKG_RWSTAT_READ]      = "Read",
 576                 [BLKG_RWSTAT_WRITE]     = "Write",
 577                 [BLKG_RWSTAT_SYNC]      = "Sync",
 578                 [BLKG_RWSTAT_ASYNC]     = "Async",
 579                 [BLKG_RWSTAT_DISCARD]   = "Discard",
 580         };
 581         const char *dname = blkg_dev_name(pd->blkg);
 582         u64 v;
 583         int i;
 584
 585         if (!dname)
 586                 return 0;
 587
 588         for (i = 0; i < BLKG_RWSTAT_NR; i++)
 589                 seq_printf(sf, "%s %s %llu\n", dname, rwstr[i],
 590                            rwstat->cnt[i]);
 591
 592         v = rwstat->cnt[BLKG_RWSTAT_READ] +
 593                 rwstat->cnt[BLKG_RWSTAT_WRITE] +
 594                 rwstat->cnt[BLKG_RWSTAT_DISCARD];
 595         seq_printf(sf, "%s Total %llu\n", dname, v);
 596         return v;
 597 }
 598 EXPORT_SYMBOL_GPL(__blkg_prfill_rwstat);
 599
 600 /**
 601  * blkg_prfill_rwstat - prfill callback for blkg_rwstat
 602  * @sf: seq_file to print to
 603  * @pd: policy private data of interest
 604  * @off: offset to the blkg_rwstat in @pd
 605  *
 606  * prfill callback for printing a blkg_rwstat.
 607  */
 608 u64 blkg_prfill_rwstat(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd,
 609                        int off)
 610 {
 611         struct blkg_rwstat_sample rwstat = { };
 612
 613         blkg_rwstat_read((void *)pd + off, &rwstat);
 614         return __blkg_prfill_rwstat(sf, pd, &rwstat);
 615 }
 616 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_prfill_rwstat);
 617
 618 static u64 blkg_prfill_rwstat_field(struct seq_file *sf,
 619                                     struct blkg_policy_data *pd, int off)
 620 {
 621         struct blkg_rwstat_sample rwstat = { };
 622
 623         blkg_rwstat_read((void *)pd->blkg + off, &rwstat);
 624         return __blkg_prfill_rwstat(sf, pd, &rwstat);
 625 }
 626
 627 /**
 628  * blkg_print_stat_bytes - seq_show callback for blkg->stat_bytes
 629  * @sf: seq_file to print to
 630  * @v: unused
 631  *
 632  * To be used as cftype->seq_show to print blkg->stat_bytes.
 633  * cftype->private must be set to the blkcg_policy.
 634  */
 635 int blkg_print_stat_bytes(struct seq_file *sf, void *v)
 636 {
 637         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)),
 638                           blkg_prfill_rwstat_field, (void *)seq_cft(sf)->private,
 639                           offsetof(struct blkcg_gq, stat_bytes), true);
 640         return 0;
 641 }
 642 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_print_stat_bytes);
 643
 644 /**
 645  * blkg_print_stat_bytes - seq_show callback for blkg->stat_ios
 646  * @sf: seq_file to print to
 647  * @v: unused
 648  *
 649  * To be used as cftype->seq_show to print blkg->stat_ios.  cftype->private
 650  * must be set to the blkcg_policy.
 651  */
 652 int blkg_print_stat_ios(struct seq_file *sf, void *v)
 653 {
 654         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)),
 655                           blkg_prfill_rwstat_field, (void *)seq_cft(sf)->private,
 656                           offsetof(struct blkcg_gq, stat_ios), true);
 657         return 0;
 658 }
 659 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_print_stat_ios);
 660
 661 static u64 blkg_prfill_rwstat_field_recursive(struct seq_file *sf,
 662                                               struct blkg_policy_data *pd,
 663                                               int off)
 664 {
 665         struct blkg_rwstat_sample rwstat;
 666
 667         blkg_rwstat_recursive_sum(pd->blkg, NULL, off, &rwstat);
 668         return __blkg_prfill_rwstat(sf, pd, &rwstat);
 669 }
 670
 671 /**
 672  * blkg_print_stat_bytes_recursive - recursive version of blkg_print_stat_bytes
 673  * @sf: seq_file to print to
 674  * @v: unused
 675  */
 676 int blkg_print_stat_bytes_recursive(struct seq_file *sf, void *v)
 677 {
 678         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)),
 679                           blkg_prfill_rwstat_field_recursive,
 680                           (void *)seq_cft(sf)->private,
 681                           offsetof(struct blkcg_gq, stat_bytes), true);
 682         return 0;
 683 }
 684 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_print_stat_bytes_recursive);
 685
 686 /**
 687  * blkg_print_stat_ios_recursive - recursive version of blkg_print_stat_ios
 688  * @sf: seq_file to print to
 689  * @v: unused
 690  */
 691 int blkg_print_stat_ios_recursive(struct seq_file *sf, void *v)
 692 {
 693         blkcg_print_blkgs(sf, css_to_blkcg(seq_css(sf)),
 694                           blkg_prfill_rwstat_field_recursive,
 695                           (void *)seq_cft(sf)->private,
 696                           offsetof(struct blkcg_gq, stat_ios), true);
 697         return 0;
 698 }
 699 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_print_stat_ios_recursive);
 700
 701 /**
 702  * blkg_rwstat_recursive_sum - collect hierarchical blkg_rwstat
 703  * @blkg: blkg of interest
 704  * @pol: blkcg_policy which contains the blkg_rwstat
 705  * @off: offset to the blkg_rwstat in blkg_policy_data or @blkg
 706  * @sum: blkg_rwstat_sample structure containing the results
 707  *
 708  * Collect the blkg_rwstat specified by @blkg, @pol and @off and all its
 709  * online descendants and their aux counts.  The caller must be holding the
 710  * queue lock for online tests.
 711  *
 712  * If @pol is NULL, blkg_rwstat is at @off bytes into @blkg; otherwise, it
 713  * is at @off bytes into @blkg's blkg_policy_data of the policy.
 714  */
 715 void blkg_rwstat_recursive_sum(struct blkcg_gq *blkg, struct blkcg_policy *pol,
 716                 int off, struct blkg_rwstat_sample *sum)
 717 {
 718         struct blkcg_gq *pos_blkg;
 719         struct cgroup_subsys_state *pos_css;
 720         unsigned int i;
 721
 722         lockdep_assert_held(&blkg->q->queue_lock);
 723
 724         rcu_read_lock();
 725         blkg_for_each_descendant_pre(pos_blkg, pos_css, blkg) {
 726                 struct blkg_rwstat *rwstat;
 727
 728                 if (!pos_blkg->online)
 729                         continue;
 730
 731                 if (pol)
 732                         rwstat = (void *)blkg_to_pd(pos_blkg, pol) + off;
 733                 else
 734                         rwstat = (void *)pos_blkg + off;
 735
 736                 for (i = 0; i < BLKG_RWSTAT_NR; i++)
 737                         sum->cnt[i] = blkg_rwstat_read_counter(rwstat, i);
 738         }
 739         rcu_read_unlock();
 740 }
 741 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_rwstat_recursive_sum);
 742
 743 /* Performs queue bypass and policy enabled checks then looks up blkg. */
 744 static struct blkcg_gq *blkg_lookup_check(struct blkcg *blkcg,
 745                                           const struct blkcg_policy *pol,
 746                                           struct request_queue *q)
 747 {
 748         WARN_ON_ONCE(!rcu_read_lock_held());
 749         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
 750
 751         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
 752                 return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
 753         return __blkg_lookup(blkcg, q, true /* update_hint */);
 754 }
 755
 756 /**
 757  * blkg_conf_prep - parse and prepare for per-blkg config update
 758  * @inputp: input string pointer
 759  *
 760  * Parse the device node prefix part, MAJ:MIN, of per-blkg config update
 761  * from @input and get and return the matching gendisk.  *@inputp is
 762  * updated to point past the device node prefix.  Returns an ERR_PTR()
 763  * value on error.
 764  *
 765  * Use this function iff blkg_conf_prep() can't be used for some reason.
 766  */
 767 struct gendisk *blkcg_conf_get_disk(char **inputp)
 768 {
 769         char *input = *inputp;
 770         unsigned int major, minor;
 771         struct gendisk *disk;
 772         int key_len, part;
 773
 774         if (sscanf(input, "%u:%u%n", &major, &minor, &key_len) != 2)
 775                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 776
 777         input += key_len;
 778         if (!isspace(*input))
 779                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 780         input = skip_spaces(input);
 781
 782         disk = get_gendisk(MKDEV(major, minor), &part);
 783         if (!disk)
 784                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 785         if (part) {
 786                 put_disk_and_module(disk);
 787                 return ERR_PTR(-ENODEV);
 788         }
 789
 790         *inputp = input;
 791         return disk;
 792 }
 793
 794 /**
 795  * blkg_conf_prep - parse and prepare for per-blkg config update
 796  * @blkcg: target block cgroup
 797  * @pol: target policy
 798  * @input: input string
 799  * @ctx: blkg_conf_ctx to be filled
 800  *
 801  * Parse per-blkg config update from @input and initialize @ctx with the
 802  * result.  @ctx->blkg points to the blkg to be updated and @ctx->body the
 803  * part of @input following MAJ:MIN.  This function returns with RCU read
 804  * lock and queue lock held and must be paired with blkg_conf_finish().
 805  */
 806 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
 807                    char *input, struct blkg_conf_ctx *ctx)
 808         __acquires(rcu) __acquires(&disk->queue->queue_lock)
 809 {
 810         struct gendisk *disk;
 811         struct request_queue *q;
 812         struct blkcg_gq *blkg;
 813         int ret;
 814
 815         disk = blkcg_conf_get_disk(&input);
 816         if (IS_ERR(disk))
 817                 return PTR_ERR(disk);
 818
 819         q = disk->queue;
 820
 821         rcu_read_lock();
 822         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 823
 824         blkg = blkg_lookup_check(blkcg, pol, q);
 825         if (IS_ERR(blkg)) {
 826                 ret = PTR_ERR(blkg);
 827                 goto fail_unlock;
 828         }
 829
 830         if (blkg)
 831                 goto success;
 832
 833         /*
 834          * Create blkgs walking down from blkcg_root to @blkcg, so that all
 835          * non-root blkgs have access to their parents.
 836          */
 837         while (true) {
 838                 struct blkcg *pos = blkcg;
 839                 struct blkcg *parent;
 840                 struct blkcg_gq *new_blkg;
 841
 842                 parent = blkcg_parent(blkcg);
 843                 while (parent && !__blkg_lookup(parent, q, false)) {
 844                         pos = parent;
 845                         parent = blkcg_parent(parent);
 846                 }
 847
 848                 /* Drop locks to do new blkg allocation with GFP_KERNEL. */
 849                 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 850                 rcu_read_unlock();
 851
 852                 new_blkg = blkg_alloc(pos, q, GFP_KERNEL);
 853                 if (unlikely(!new_blkg)) {
 854                         ret = -ENOMEM;
 855                         goto fail;
 856                 }
 857
 858                 rcu_read_lock();
 859                 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 860
 861                 blkg = blkg_lookup_check(pos, pol, q);
 862                 if (IS_ERR(blkg)) {
 863                         ret = PTR_ERR(blkg);
 864                         goto fail_unlock;
 865                 }
 866
 867                 if (blkg) {
 868                         blkg_free(new_blkg);
 869                 } else {
 870                         blkg = blkg_create(pos, q, new_blkg);
 871                         if (IS_ERR(blkg)) {
 872                                 ret = PTR_ERR(blkg);
 873                                 goto fail_unlock;
 874                         }
 875                 }
 876
 877                 if (pos == blkcg)
 878                         goto success;
 879         }
 880 success:
 881         ctx->disk = disk;
 882         ctx->blkg = blkg;
 883         ctx->body = input;
 884         return 0;
 885
 886 fail_unlock:
 887         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 888         rcu_read_unlock();
 889 fail:
 890         put_disk_and_module(disk);
 891         /*
 892          * If queue was bypassing, we should retry.  Do so after a
 893          * short msleep().  It isn't strictly necessary but queue
 894          * can be bypassing for some time and it's always nice to
 895          * avoid busy looping.
 896          */
 897         if (ret == -EBUSY) {
 898                 msleep(10);
 899                 ret = restart_syscall();
 900         }
 901         return ret;
 902 }
 903 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_prep);
 904
 905 /**
 906  * blkg_conf_finish - finish up per-blkg config update
 907  * @ctx: blkg_conf_ctx intiailized by blkg_conf_prep()
 908  *
 909  * Finish up after per-blkg config update.  This function must be paired
 910  * with blkg_conf_prep().
 911  */
 912 void blkg_conf_finish(struct blkg_conf_ctx *ctx)
 913         __releases(&ctx->disk->queue->queue_lock) __releases(rcu)
 914 {
 915         spin_unlock_irq(&ctx->disk->queue->queue_lock);
 916         rcu_read_unlock();
 917         put_disk_and_module(ctx->disk);
 918 }
 919 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkg_conf_finish);
 920
 921 static int blkcg_print_stat(struct seq_file *sf, void *v)
 922 {
 923         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(seq_css(sf));
 924         struct blkcg_gq *blkg;
 925
 926         rcu_read_lock();
 927
 928         hlist_for_each_entry_rcu(blkg, &blkcg->blkg_list, blkcg_node) {
 929                 const char *dname;
 930                 char *buf;
 931                 struct blkg_rwstat_sample rwstat;
 932                 u64 rbytes, wbytes, rios, wios, dbytes, dios;
 933                 size_t size = seq_get_buf(sf, &buf), off = 0;
 934                 int i;
 935                 bool has_stats = false;
 936
 937                 dname = blkg_dev_name(blkg);
 938                 if (!dname)
 939                         continue;
 940
 941                 /*
 942                  * Hooray string manipulation, count is the size written NOT
 943                  * INCLUDING THE \0, so size is now count+1 less than what we
 944                  * had before, but we want to start writing the next bit from
 945                  * the \0 so we only add count to buf.
 946                  */
 947                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "%s ", dname);
 948
 949                 spin_lock_irq(&blkg->q->queue_lock);
 950
 951                 blkg_rwstat_recursive_sum(blkg, NULL,
 952                                 offsetof(struct blkcg_gq, stat_bytes), &rwstat);
 953                 rbytes = rwstat.cnt[BLKG_RWSTAT_READ];
 954                 wbytes = rwstat.cnt[BLKG_RWSTAT_WRITE];
 955                 dbytes = rwstat.cnt[BLKG_RWSTAT_DISCARD];
 956
 957                 blkg_rwstat_recursive_sum(blkg, NULL,
 958                                         offsetof(struct blkcg_gq, stat_ios), &rwstat);
 959                 rios = rwstat.cnt[BLKG_RWSTAT_READ];
 960                 wios = rwstat.cnt[BLKG_RWSTAT_WRITE];
 961                 dios = rwstat.cnt[BLKG_RWSTAT_DISCARD];
 962
 963                 spin_unlock_irq(&blkg->q->queue_lock);
 964
 965                 if (rbytes || wbytes || rios || wios) {
 966                         has_stats = true;
 967                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
 968                                          "rbytes=%llu wbytes=%llu rios=%llu wios=%llu dbytes=%llu dios=%llu",
 969                                          rbytes, wbytes, rios, wios,
 970                                          dbytes, dios);
 971                 }
 972
 973                 if (blkcg_debug_stats && atomic_read(&blkg->use_delay)) {
 974                         has_stats = true;
 975                         off += scnprintf(buf+off, size-off,
 976                                          " use_delay=%d delay_nsec=%llu",
 977                                          atomic_read(&blkg->use_delay),
 978                                         (unsigned long long)atomic64_read(&blkg->delay_nsec));
 979                 }
 980
 981                 for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
 982                         struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
 983                         size_t written;
 984
 985                         if (!blkg->pd[i] || !pol->pd_stat_fn)
 986                                 continue;
 987
 988                         written = pol->pd_stat_fn(blkg->pd[i], buf+off, size-off);
 989                         if (written)
 990                                 has_stats = true;
 991                         off += written;
 992                 }
 993
 994                 if (has_stats) {
 995                         if (off < size - 1) {
 996                                 off += scnprintf(buf+off, size-off, "\n");
 997                                 seq_commit(sf, off);
 998                         } else {
 999                                 seq_commit(sf, -1);
1000                         }
1001                 }
1002         }
1003
1004         rcu_read_unlock();
1005         return 0;
1006 }
1007
1008 static struct cftype blkcg_files[] = {
1009         {
1010                 .name = "stat",
1011                 .flags = CFTYPE_NOT_ON_ROOT,
1012                 .seq_show = blkcg_print_stat,
1013         },
1014         { }     /* terminate */
1015 };
1016
1017 static struct cftype blkcg_legacy_files[] = {
1018         {
1019                 .name = "reset_stats",
1020                 .write_u64 = blkcg_reset_stats,
1021         },
1022         { }     /* terminate */
1023 };
1024
1025 /*
1026  * blkcg destruction is a three-stage process.
1027  *
1028  * 1. Destruction starts.  The blkcg_css_offline() callback is invoked
1029  *    which offlines writeback.  Here we tie the next stage of blkg destruction
1030  *    to the completion of writeback associated with the blkcg.  This lets us
1031  *    avoid punting potentially large amounts of outstanding writeback to root
1032  *    while maintaining any ongoing policies.  The next stage is triggered when
1033  *    the nr_cgwbs count goes to zero.
1034  *
1035  * 2. When the nr_cgwbs count goes to zero, blkcg_destroy_blkgs() is called
1036  *    and handles the destruction of blkgs.  Here the css reference held by
1037  *    the blkg is put back eventually allowing blkcg_css_free() to be called.
1038  *    This work may occur in cgwb_release_workfn() on the cgwb_release
1039  *    workqueue.  Any submitted ios that fail to get the blkg ref will be
1040  *    punted to the root_blkg.
1041  *
1042  * 3. Once the blkcg ref count goes to zero, blkcg_css_free() is called.
1043  *    This finally frees the blkcg.
1044  */
1045
1046 /**
1047  * blkcg_css_offline - cgroup css_offline callback
1048  * @css: css of interest
1049  *
1050  * This function is called when @css is about to go away.  Here the cgwbs are
1051  * offlined first and only once writeback associated with the blkcg has
1052  * finished do we start step 2 (see above).
1053  */
1054 static void blkcg_css_offline(struct cgroup_subsys_state *css)
1055 {
1056         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1057
1058         /* this prevents anyone from attaching or migrating to this blkcg */
1059         wb_blkcg_offline(blkcg);
1060
1061         /* put the base cgwb reference allowing step 2 to be triggered */
1062         blkcg_cgwb_put(blkcg);
1063 }
1064
1065 /**
1066  * blkcg_destroy_blkgs - responsible for shooting down blkgs
1067  * @blkcg: blkcg of interest
1068  *
1069  * blkgs should be removed while holding both q and blkcg locks.  As blkcg lock
1070  * is nested inside q lock, this function performs reverse double lock dancing.
1071  * Destroying the blkgs releases the reference held on the blkcg's css allowing
1072  * blkcg_css_free to eventually be called.
1073  *
1074  * This is the blkcg counterpart of ioc_release_fn().
1075  */
1076 void blkcg_destroy_blkgs(struct blkcg *blkcg)
1077 {
1078         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1079
1080         while (!hlist_empty(&blkcg->blkg_list)) {
1081                 struct blkcg_gq *blkg = hlist_entry(blkcg->blkg_list.first,
1082                                                 struct blkcg_gq, blkcg_node);
1083                 struct request_queue *q = blkg->q;
1084
1085                 if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
1086                         blkg_destroy(blkg);
1087                         spin_unlock(&q->queue_lock);
1088                 } else {
1089                         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1090                         cpu_relax();
1091                         spin_lock_irq(&blkcg->lock);
1092                 }
1093         }
1094
1095         spin_unlock_irq(&blkcg->lock);
1096 }
1097
1098 static void blkcg_css_free(struct cgroup_subsys_state *css)
1099 {
1100         struct blkcg *blkcg = css_to_blkcg(css);
1101         int i;
1102
1103         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1104
1105         list_del(&blkcg->all_blkcgs_node);
1106
1107         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1108                 if (blkcg->cpd[i])
1109                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1110
1111         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1112
1113         kfree(blkcg);
1114 }
1115
1116 static struct cgroup_subsys_state *
1117 blkcg_css_alloc(struct cgroup_subsys_state *parent_css)
1118 {
1119         struct blkcg *blkcg;
1120         struct cgroup_subsys_state *ret;
1121         int i;
1122
1123         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1124
1125         if (!parent_css) {
1126                 blkcg = &blkcg_root;
1127         } else {
1128                 blkcg = kzalloc(sizeof(*blkcg), GFP_KERNEL);
1129                 if (!blkcg) {
1130                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1131                         goto unlock;
1132                 }
1133         }
1134
1135         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS ; i++) {
1136                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1137                 struct blkcg_policy_data *cpd;
1138
1139                 /*
1140                  * If the policy hasn't been attached yet, wait for it
1141                  * to be attached before doing anything else. Otherwise,
1142                  * check if the policy requires any specific per-cgroup
1143                  * data: if it does, allocate and initialize it.
1144                  */
1145                 if (!pol || !pol->cpd_alloc_fn)
1146                         continue;
1147
1148                 cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1149                 if (!cpd) {
1150                         ret = ERR_PTR(-ENOMEM);
1151                         goto free_pd_blkcg;
1152                 }
1153                 blkcg->cpd[i] = cpd;
1154                 cpd->blkcg = blkcg;
1155                 cpd->plid = i;
1156                 if (pol->cpd_init_fn)
1157                         pol->cpd_init_fn(cpd);
1158         }
1159
1160         spin_lock_init(&blkcg->lock);
1161         INIT_RADIX_TREE(&blkcg->blkg_tree, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1162         INIT_HLIST_HEAD(&blkcg->blkg_list);
1163 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
1164         INIT_LIST_HEAD(&blkcg->cgwb_list);
1165         refcount_set(&blkcg->cgwb_refcnt, 1);
1166 #endif
1167         list_add_tail(&blkcg->all_blkcgs_node, &all_blkcgs);
1168
1169         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1170         return &blkcg->css;
1171
1172 free_pd_blkcg:
1173         for (i--; i >= 0; i--)
1174                 if (blkcg->cpd[i])
1175                         blkcg_policy[i]->cpd_free_fn(blkcg->cpd[i]);
1176
1177         if (blkcg != &blkcg_root)
1178                 kfree(blkcg);
1179 unlock:
1180         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1181         return ret;
1182 }
1183
1184 /**
1185  * blkcg_init_queue - initialize blkcg part of request queue
1186  * @q: request_queue to initialize
1187  *
1188  * Called from blk_alloc_queue_node(). Responsible for initializing blkcg
1189  * part of new request_queue @q.
1190  *
1191  * RETURNS:
1192  * 0 on success, -errno on failure.
1193  */
1194 int blkcg_init_queue(struct request_queue *q)
1195 {
1196         struct blkcg_gq *new_blkg, *blkg;
1197         bool preloaded;
1198         int ret;
1199
1200         new_blkg = blkg_alloc(&blkcg_root, q, GFP_KERNEL);
1201         if (!new_blkg)
1202                 return -ENOMEM;
1203
1204         preloaded = !radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1205
1206         /* Make sure the root blkg exists. */
1207         rcu_read_lock();
1208         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1209         blkg = blkg_create(&blkcg_root, q, new_blkg);
1210         if (IS_ERR(blkg))
1211                 goto err_unlock;
1212         q->root_blkg = blkg;
1213         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1214         rcu_read_unlock();
1215
1216         if (preloaded)
1217                 radix_tree_preload_end();
1218
1219         ret = blk_iolatency_init(q);
1220         if (ret)
1221                 goto err_destroy_all;
1222
1223         ret = blk_throtl_init(q);
1224         if (ret)
1225                 goto err_destroy_all;
1226         return 0;
1227
1228 err_destroy_all:
1229         blkg_destroy_all(q);
1230         return ret;
1231 err_unlock:
1232         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1233         rcu_read_unlock();
1234         if (preloaded)
1235                 radix_tree_preload_end();
1236         return PTR_ERR(blkg);
1237 }
1238
1239 /**
1240  * blkcg_drain_queue - drain blkcg part of request_queue
1241  * @q: request_queue to drain
1242  *
1243  * Called from blk_drain_queue().  Responsible for draining blkcg part.
1244  */
1245 void blkcg_drain_queue(struct request_queue *q)
1246 {
1247         lockdep_assert_held(&q->queue_lock);
1248
1249         /*
1250          * @q could be exiting and already have destroyed all blkgs as
1251          * indicated by NULL root_blkg.  If so, don't confuse policies.
1252          */
1253         if (!q->root_blkg)
1254                 return;
1255
1256         blk_throtl_drain(q);
1257 }
1258
1259 /**
1260  * blkcg_exit_queue - exit and release blkcg part of request_queue
1261  * @q: request_queue being released
1262  *
1263  * Called from blk_exit_queue().  Responsible for exiting blkcg part.
1264  */
1265 void blkcg_exit_queue(struct request_queue *q)
1266 {
1267         blkg_destroy_all(q);
1268         blk_throtl_exit(q);
1269 }
1270
1271 /*
1272  * We cannot support shared io contexts, as we have no mean to support
1273  * two tasks with the same ioc in two different groups without major rework
1274  * of the main cic data structures.  For now we allow a task to change
1275  * its cgroup only if it's the only owner of its ioc.
1276  */
1277 static int blkcg_can_attach(struct cgroup_taskset *tset)
1278 {
1279         struct task_struct *task;
1280         struct cgroup_subsys_state *dst_css;
1281         struct io_context *ioc;
1282         int ret = 0;
1283
1284         /* task_lock() is needed to avoid races with exit_io_context() */
1285         cgroup_taskset_for_each(task, dst_css, tset) {
1286                 task_lock(task);
1287                 ioc = task->io_context;
1288                 if (ioc && atomic_read(&ioc->nr_tasks) > 1)
1289                         ret = -EINVAL;
1290                 task_unlock(task);
1291                 if (ret)
1292                         break;
1293         }
1294         return ret;
1295 }
1296
1297 static void blkcg_bind(struct cgroup_subsys_state *root_css)
1298 {
1299         int i;
1300
1301         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1302
1303         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
1304                 struct blkcg_policy *pol = blkcg_policy[i];
1305                 struct blkcg *blkcg;
1306
1307                 if (!pol || !pol->cpd_bind_fn)
1308                         continue;
1309
1310                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node)
1311                         if (blkcg->cpd[pol->plid])
1312                                 pol->cpd_bind_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1313         }
1314         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1315 }
1316
1317 static void blkcg_exit(struct task_struct *tsk)
1318 {
1319         if (tsk->throttle_queue)
1320                 blk_put_queue(tsk->throttle_queue);
1321         tsk->throttle_queue = NULL;
1322 }
1323
1324 struct cgroup_subsys io_cgrp_subsys = {
1325         .css_alloc = blkcg_css_alloc,
1326         .css_offline = blkcg_css_offline,
1327         .css_free = blkcg_css_free,
1328         .can_attach = blkcg_can_attach,
1329         .bind = blkcg_bind,
1330         .dfl_cftypes = blkcg_files,
1331         .legacy_cftypes = blkcg_legacy_files,
1332         .legacy_name = "blkio",
1333         .exit = blkcg_exit,
1334 #ifdef CONFIG_MEMCG
1335         /*
1336          * This ensures that, if available, memcg is automatically enabled
1337          * together on the default hierarchy so that the owner cgroup can
1338          * be retrieved from writeback pages.
1339          */
1340         .depends_on = 1 << memory_cgrp_id,
1341 #endif
1342 };
1343 EXPORT_SYMBOL_GPL(io_cgrp_subsys);
1344
1345 /**
1346  * blkcg_activate_policy - activate a blkcg policy on a request_queue
1347  * @q: request_queue of interest
1348  * @pol: blkcg policy to activate
1349  *
1350  * Activate @pol on @q.  Requires %GFP_KERNEL context.  @q goes through
1351  * bypass mode to populate its blkgs with policy_data for @pol.
1352  *
1353  * Activation happens with @q bypassed, so nobody would be accessing blkgs
1354  * from IO path.  Update of each blkg is protected by both queue and blkcg
1355  * locks so that holding either lock and testing blkcg_policy_enabled() is
1356  * always enough for dereferencing policy data.
1357  *
1358  * The caller is responsible for synchronizing [de]activations and policy
1359  * [un]registerations.  Returns 0 on success, -errno on failure.
1360  */
1361 int blkcg_activate_policy(struct request_queue *q,
1362                           const struct blkcg_policy *pol)
1363 {
1364         struct blkg_policy_data *pd_prealloc = NULL;
1365         struct blkcg_gq *blkg, *pinned_blkg = NULL;
1366         int ret;
1367
1368         if (blkcg_policy_enabled(q, pol))
1369                 return 0;
1370
1371         if (queue_is_mq(q))
1372                 blk_mq_freeze_queue(q);
1373 retry:
1374         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1375
1376         /* blkg_list is pushed at the head, reverse walk to allocate parents first */
1377         list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1378                 struct blkg_policy_data *pd;
1379
1380                 if (blkg->pd[pol->plid])
1381                         continue;
1382
1383                 /* If prealloc matches, use it; otherwise try GFP_NOWAIT */
1384                 if (blkg == pinned_blkg) {
1385                         pd = pd_prealloc;
1386                         pd_prealloc = NULL;
1387                 } else {
1388                         pd = pol->pd_alloc_fn(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN, q,
1389                                               blkg->blkcg);
1390                 }
1391
1392                 if (!pd) {
1393                         /*
1394                          * GFP_NOWAIT failed.  Free the existing one and
1395                          * prealloc for @blkg w/ GFP_KERNEL.
1396                          */
1397                         if (pinned_blkg)
1398                                 blkg_put(pinned_blkg);
1399                         blkg_get(blkg);
1400                         pinned_blkg = blkg;
1401
1402                         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1403
1404                         if (pd_prealloc)
1405                                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1406                         pd_prealloc = pol->pd_alloc_fn(GFP_KERNEL, q,
1407                                                        blkg->blkcg);
1408                         if (pd_prealloc)
1409                                 goto retry;
1410                         else
1411                                 goto enomem;
1412                 }
1413
1414                 blkg->pd[pol->plid] = pd;
1415                 pd->blkg = blkg;
1416                 pd->plid = pol->plid;
1417         }
1418
1419         /* all allocated, init in the same order */
1420         if (pol->pd_init_fn)
1421                 list_for_each_entry_reverse(blkg, &q->blkg_list, q_node)
1422                         pol->pd_init_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1423
1424         __set_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1425         ret = 0;
1426
1427         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1428 out:
1429         if (queue_is_mq(q))
1430                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1431         if (pinned_blkg)
1432                 blkg_put(pinned_blkg);
1433         if (pd_prealloc)
1434                 pol->pd_free_fn(pd_prealloc);
1435         return ret;
1436
1437 enomem:
1438         /* alloc failed, nothing's initialized yet, free everything */
1439         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1440         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1441                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1442                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1443                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1444                 }
1445         }
1446         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1447         ret = -ENOMEM;
1448         goto out;
1449 }
1450 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_activate_policy);
1451
1452 /**
1453  * blkcg_deactivate_policy - deactivate a blkcg policy on a request_queue
1454  * @q: request_queue of interest
1455  * @pol: blkcg policy to deactivate
1456  *
1457  * Deactivate @pol on @q.  Follows the same synchronization rules as
1458  * blkcg_activate_policy().
1459  */
1460 void blkcg_deactivate_policy(struct request_queue *q,
1461                              const struct blkcg_policy *pol)
1462 {
1463         struct blkcg_gq *blkg;
1464
1465         if (!blkcg_policy_enabled(q, pol))
1466                 return;
1467
1468         if (queue_is_mq(q))
1469                 blk_mq_freeze_queue(q);
1470
1471         spin_lock_irq(&q->queue_lock);
1472
1473         __clear_bit(pol->plid, q->blkcg_pols);
1474
1475         list_for_each_entry(blkg, &q->blkg_list, q_node) {
1476                 if (blkg->pd[pol->plid]) {
1477                         if (pol->pd_offline_fn)
1478                                 pol->pd_offline_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1479                         pol->pd_free_fn(blkg->pd[pol->plid]);
1480                         blkg->pd[pol->plid] = NULL;
1481                 }
1482         }
1483
1484         spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
1485
1486         if (queue_is_mq(q))
1487                 blk_mq_unfreeze_queue(q);
1488 }
1489 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_deactivate_policy);
1490
1491 /**
1492  * blkcg_policy_register - register a blkcg policy
1493  * @pol: blkcg policy to register
1494  *
1495  * Register @pol with blkcg core.  Might sleep and @pol may be modified on
1496  * successful registration.  Returns 0 on success and -errno on failure.
1497  */
1498 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol)
1499 {
1500         struct blkcg *blkcg;
1501         int i, ret;
1502
1503         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1504         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1505
1506         /* find an empty slot */
1507         ret = -ENOSPC;
1508         for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++)
1509                 if (!blkcg_policy[i])
1510                         break;
1511         if (i >= BLKCG_MAX_POLS) {
1512                 pr_warn("blkcg_policy_register: BLKCG_MAX_POLS too small\n");
1513                 goto err_unlock;
1514         }
1515
1516         /* Make sure cpd/pd_alloc_fn and cpd/pd_free_fn in pairs */
1517         if ((!pol->cpd_alloc_fn ^ !pol->cpd_free_fn) ||
1518                 (!pol->pd_alloc_fn ^ !pol->pd_free_fn))
1519                 goto err_unlock;
1520
1521         /* register @pol */
1522         pol->plid = i;
1523         blkcg_policy[pol->plid] = pol;
1524
1525         /* allocate and install cpd's */
1526         if (pol->cpd_alloc_fn) {
1527                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1528                         struct blkcg_policy_data *cpd;
1529
1530                         cpd = pol->cpd_alloc_fn(GFP_KERNEL);
1531                         if (!cpd)
1532                                 goto err_free_cpds;
1533
1534                         blkcg->cpd[pol->plid] = cpd;
1535                         cpd->blkcg = blkcg;
1536                         cpd->plid = pol->plid;
1537                         if (pol->cpd_init_fn)
1538                                 pol->cpd_init_fn(cpd);
1539                 }
1540         }
1541
1542         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1543
1544         /* everything is in place, add intf files for the new policy */
1545         if (pol->dfl_cftypes)
1546                 WARN_ON(cgroup_add_dfl_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1547                                                pol->dfl_cftypes));
1548         if (pol->legacy_cftypes)
1549                 WARN_ON(cgroup_add_legacy_cftypes(&io_cgrp_subsys,
1550                                                   pol->legacy_cftypes));
1551         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1552         return 0;
1553
1554 err_free_cpds:
1555         if (pol->cpd_free_fn) {
1556                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1557                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1558                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1559                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1560                         }
1561                 }
1562         }
1563         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1564 err_unlock:
1565         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1566         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1567         return ret;
1568 }
1569 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_register);
1570
1571 /**
1572  * blkcg_policy_unregister - unregister a blkcg policy
1573  * @pol: blkcg policy to unregister
1574  *
1575  * Undo blkcg_policy_register(@pol).  Might sleep.
1576  */
1577 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol)
1578 {
1579         struct blkcg *blkcg;
1580
1581         mutex_lock(&blkcg_pol_register_mutex);
1582
1583         if (WARN_ON(blkcg_policy[pol->plid] != pol))
1584                 goto out_unlock;
1585
1586         /* kill the intf files first */
1587         if (pol->dfl_cftypes)
1588                 cgroup_rm_cftypes(pol->dfl_cftypes);
1589         if (pol->legacy_cftypes)
1590                 cgroup_rm_cftypes(pol->legacy_cftypes);
1591
1592         /* remove cpds and unregister */
1593         mutex_lock(&blkcg_pol_mutex);
1594
1595         if (pol->cpd_free_fn) {
1596                 list_for_each_entry(blkcg, &all_blkcgs, all_blkcgs_node) {
1597                         if (blkcg->cpd[pol->plid]) {
1598                                 pol->cpd_free_fn(blkcg->cpd[pol->plid]);
1599                                 blkcg->cpd[pol->plid] = NULL;
1600                         }
1601                 }
1602         }
1603         blkcg_policy[pol->plid] = NULL;
1604
1605         mutex_unlock(&blkcg_pol_mutex);
1606 out_unlock:
1607         mutex_unlock(&blkcg_pol_register_mutex);
1608 }
1609 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_unregister);
1610
1611 bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
1612 {
1613         struct blkcg_gq *blkg = bio->bi_blkg;
1614
1615         /* consume the flag first */
1616         bio->bi_opf &= ~REQ_CGROUP_PUNT;
1617
1618         /* never bounce for the root cgroup */
1619         if (!blkg->parent)
1620                 return false;
1621
1622         spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1623         bio_list_add(&blkg->async_bios, bio);
1624         spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
1625
1626         queue_work(blkcg_punt_bio_wq, &blkg->async_bio_work);
1627         return true;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Scale the accumulated delay based on how long it has been since we updated
1632  * the delay.  We only call this when we are adding delay, in case it's been a
1633  * while since we added delay, and when we are checking to see if we need to
1634  * delay a task, to account for any delays that may have occurred.
1635  */
1636 static void blkcg_scale_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now)
1637 {
1638         u64 old = atomic64_read(&blkg->delay_start);
1639
1640         /*
1641          * We only want to scale down every second.  The idea here is that we
1642          * want to delay people for min(delay_nsec, NSEC_PER_SEC) in a certain
1643          * time window.  We only want to throttle tasks for recent delay that
1644          * has occurred, in 1 second time windows since that's the maximum
1645          * things can be throttled.  We save the current delay window in
1646          * blkg->last_delay so we know what amount is still left to be charged
1647          * to the blkg from this point onward.  blkg->last_use keeps track of
1648          * the use_delay counter.  The idea is if we're unthrottling the blkg we
1649          * are ok with whatever is happening now, and we can take away more of
1650          * the accumulated delay as we've already throttled enough that
1651          * everybody is happy with their IO latencies.
1652          */
1653         if (time_before64(old + NSEC_PER_SEC, now) &&
1654             atomic64_cmpxchg(&blkg->delay_start, old, now) == old) {
1655                 u64 cur = atomic64_read(&blkg->delay_nsec);
1656                 u64 sub = min_t(u64, blkg->last_delay, now - old);
1657                 int cur_use = atomic_read(&blkg->use_delay);
1658
1659                 /*
1660                  * We've been unthrottled, subtract a larger chunk of our
1661                  * accumulated delay.
1662                  */
1663                 if (cur_use < blkg->last_use)
1664                         sub = max_t(u64, sub, blkg->last_delay >> 1);
1665
1666                 /*
1667                  * This shouldn't happen, but handle it anyway.  Our delay_nsec
1668                  * should only ever be growing except here where we subtract out
1669                  * min(last_delay, 1 second), but lord knows bugs happen and I'd
1670                  * rather not end up with negative numbers.
1671                  */
1672                 if (unlikely(cur < sub)) {
1673                         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, 0);
1674                         blkg->last_delay = 0;
1675                 } else {
1676                         atomic64_sub(sub, &blkg->delay_nsec);
1677                         blkg->last_delay = cur - sub;
1678                 }
1679                 blkg->last_use = cur_use;
1680         }
1681 }
1682
1683 /*
1684  * This is called when we want to actually walk up the hierarchy and check to
1685  * see if we need to throttle, and then actually throttle if there is some
1686  * accumulated delay.  This should only be called upon return to user space so
1687  * we're not holding some lock that would induce a priority inversion.
1688  */
1689 static void blkcg_maybe_throttle_blkg(struct blkcg_gq *blkg, bool use_memdelay)
1690 {
1691         unsigned long pflags;
1692         u64 now = ktime_to_ns(ktime_get());
1693         u64 exp;
1694         u64 delay_nsec = 0;
1695         int tok;
1696
1697         while (blkg->parent) {
1698                 if (atomic_read(&blkg->use_delay)) {
1699                         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1700                         delay_nsec = max_t(u64, delay_nsec,
1701                                            atomic64_read(&blkg->delay_nsec));
1702                 }
1703                 blkg = blkg->parent;
1704         }
1705
1706         if (!delay_nsec)
1707                 return;
1708
1709         /*
1710          * Let's not sleep for all eternity if we've amassed a huge delay.
1711          * Swapping or metadata IO can accumulate 10's of seconds worth of
1712          * delay, and we want userspace to be able to do _something_ so cap the
1713          * delays at 1 second.  If there's 10's of seconds worth of delay then
1714          * the tasks will be delayed for 1 second for every syscall.
1715          */
1716         delay_nsec = min_t(u64, delay_nsec, 250 * NSEC_PER_MSEC);
1717
1718         if (use_memdelay)
1719                 psi_memstall_enter(&pflags);
1720
1721         exp = ktime_add_ns(now, delay_nsec);
1722         tok = io_schedule_prepare();
1723         do {
1724                 __set_current_state(TASK_KILLABLE);
1725                 if (!schedule_hrtimeout(&exp, HRTIMER_MODE_ABS))
1726                         break;
1727         } while (!fatal_signal_pending(current));
1728         io_schedule_finish(tok);
1729
1730         if (use_memdelay)
1731                 psi_memstall_leave(&pflags);
1732 }
1733
1734 /**
1735  * blkcg_maybe_throttle_current - throttle the current task if it has been marked
1736  *
1737  * This is only called if we've been marked with set_notify_resume().  Obviously
1738  * we can be set_notify_resume() for reasons other than blkcg throttling, so we
1739  * check to see if current->throttle_queue is set and if not this doesn't do
1740  * anything.  This should only ever be called by the resume code, it's not meant
1741  * to be called by people willy-nilly as it will actually do the work to
1742  * throttle the task if it is setup for throttling.
1743  */
1744 void blkcg_maybe_throttle_current(void)
1745 {
1746         struct request_queue *q = current->throttle_queue;
1747         struct cgroup_subsys_state *css;
1748         struct blkcg *blkcg;
1749         struct blkcg_gq *blkg;
1750         bool use_memdelay = current->use_memdelay;
1751
1752         if (!q)
1753                 return;
1754
1755         current->throttle_queue = NULL;
1756         current->use_memdelay = false;
1757
1758         rcu_read_lock();
1759         css = kthread_blkcg();
1760         if (css)
1761                 blkcg = css_to_blkcg(css);
1762         else
1763                 blkcg = css_to_blkcg(task_css(current, io_cgrp_id));
1764
1765         if (!blkcg)
1766                 goto out;
1767         blkg = blkg_lookup(blkcg, q);
1768         if (!blkg)
1769                 goto out;
1770         if (!blkg_tryget(blkg))
1771                 goto out;
1772         rcu_read_unlock();
1773
1774         blkcg_maybe_throttle_blkg(blkg, use_memdelay);
1775         blkg_put(blkg);
1776         blk_put_queue(q);
1777         return;
1778 out:
1779         rcu_read_unlock();
1780         blk_put_queue(q);
1781 }
1782
1783 /**
1784  * blkcg_schedule_throttle - this task needs to check for throttling
1785  * @q: the request queue IO was submitted on
1786  * @use_memdelay: do we charge this to memory delay for PSI
1787  *
1788  * This is called by the IO controller when we know there's delay accumulated
1789  * for the blkg for this task.  We do not pass the blkg because there are places
1790  * we call this that may not have that information, the swapping code for
1791  * instance will only have a request_queue at that point.  This set's the
1792  * notify_resume for the task to check and see if it requires throttling before
1793  * returning to user space.
1794  *
1795  * We will only schedule once per syscall.  You can call this over and over
1796  * again and it will only do the check once upon return to user space, and only
1797  * throttle once.  If the task needs to be throttled again it'll need to be
1798  * re-set at the next time we see the task.
1799  */
1800 void blkcg_schedule_throttle(struct request_queue *q, bool use_memdelay)
1801 {
1802         if (unlikely(current->flags & PF_KTHREAD))
1803                 return;
1804
1805         if (!blk_get_queue(q))
1806                 return;
1807
1808         if (current->throttle_queue)
1809                 blk_put_queue(current->throttle_queue);
1810         current->throttle_queue = q;
1811         if (use_memdelay)
1812                 current->use_memdelay = use_memdelay;
1813         set_notify_resume(current);
1814 }
1815
1816 /**
1817  * blkcg_add_delay - add delay to this blkg
1818  * @blkg: blkg of interest
1819  * @now: the current time in nanoseconds
1820  * @delta: how many nanoseconds of delay to add
1821  *
1822  * Charge @delta to the blkg's current delay accumulation.  This is used to
1823  * throttle tasks if an IO controller thinks we need more throttling.
1824  */
1825 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta)
1826 {
1827         blkcg_scale_delay(blkg, now);
1828         atomic64_add(delta, &blkg->delay_nsec);
1829 }
1830
1831 static int __init blkcg_init(void)
1832 {
1833         blkcg_punt_bio_wq = alloc_workqueue("blkcg_punt_bio",
1834                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
1835                                             WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
1836         if (!blkcg_punt_bio_wq)
1837                 return -ENOMEM;
1838         return 0;
1839 }
1840 subsys_initcall(blkcg_init);
1841
1842 module_param(blkcg_debug_stats, bool, 0644);
1843 MODULE_PARM_DESC(blkcg_debug_stats, "True if you want debug stats, false if not");