blkcg: implement REQ_CGROUP_PUNT
authorTejun Heo <tj@kernel.org>
Thu, 27 Jun 2019 20:39:52 +0000 (13:39 -0700)
committerJens Axboe <axboe@kernel.dk>
Wed, 10 Jul 2019 15:00:57 +0000 (09:00 -0600)
When a shared kthread needs to issue a bio for a cgroup, doing so
synchronously can lead to priority inversions as the kthread can be
trapped waiting for that cgroup.  This patch implements
REQ_CGROUP_PUNT flag which makes submit_bio() punt the actual issuing
to a dedicated per-blkcg work item to avoid such priority inversions.

This will be used to fix priority inversions in btrfs compression and
should be generally useful as we grow filesystem support for
comprehensive IO control.

Cc: Chris Mason <clm@fb.com>
Reviewed-by: Josef Bacik <josef@toxicpanda.com>
Reviewed-by: Jan Kara <jack@suse.cz>
Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
block/blk-cgroup.c
block/blk-core.c
include/linux/backing-dev.h
include/linux/blk-cgroup.h
include/linux/blk_types.h
include/linux/writeback.h

index ad7a91dec934624418f83c1a0820dba00ff55584..24ed26957367e2cbba91590040c9454612edad98 100644 (file)
@@ -55,6 +55,7 @@ static struct blkcg_policy *blkcg_policy[BLKCG_MAX_POLS];
 static LIST_HEAD(all_blkcgs);          /* protected by blkcg_pol_mutex */
 
 static bool blkcg_debug_stats = false;
+static struct workqueue_struct *blkcg_punt_bio_wq;
 
 static bool blkcg_policy_enabled(struct request_queue *q,
                                 const struct blkcg_policy *pol)
@@ -89,6 +90,8 @@ static void __blkg_release(struct rcu_head *rcu)
 {
        struct blkcg_gq *blkg = container_of(rcu, struct blkcg_gq, rcu_head);
 
+       WARN_ON(!bio_list_empty(&blkg->async_bios));
+
        /* release the blkcg and parent blkg refs this blkg has been holding */
        css_put(&blkg->blkcg->css);
        if (blkg->parent)
@@ -114,6 +117,23 @@ static void blkg_release(struct percpu_ref *ref)
        call_rcu(&blkg->rcu_head, __blkg_release);
 }
 
+static void blkg_async_bio_workfn(struct work_struct *work)
+{
+       struct blkcg_gq *blkg = container_of(work, struct blkcg_gq,
+                                            async_bio_work);
+       struct bio_list bios = BIO_EMPTY_LIST;
+       struct bio *bio;
+
+       /* as long as there are pending bios, @blkg can't go away */
+       spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
+       bio_list_merge(&bios, &blkg->async_bios);
+       bio_list_init(&blkg->async_bios);
+       spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
+
+       while ((bio = bio_list_pop(&bios)))
+               submit_bio(bio);
+}
+
 /**
  * blkg_alloc - allocate a blkg
  * @blkcg: block cgroup the new blkg is associated with
@@ -142,6 +162,9 @@ static struct blkcg_gq *blkg_alloc(struct blkcg *blkcg, struct request_queue *q,
 
        blkg->q = q;
        INIT_LIST_HEAD(&blkg->q_node);
+       spin_lock_init(&blkg->async_bio_lock);
+       bio_list_init(&blkg->async_bios);
+       INIT_WORK(&blkg->async_bio_work, blkg_async_bio_workfn);
        blkg->blkcg = blkcg;
 
        for (i = 0; i < BLKCG_MAX_POLS; i++) {
@@ -1528,6 +1551,25 @@ out_unlock:
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkcg_policy_unregister);
 
+bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
+{
+       struct blkcg_gq *blkg = bio->bi_blkg;
+
+       /* consume the flag first */
+       bio->bi_opf &= ~REQ_CGROUP_PUNT;
+
+       /* never bounce for the root cgroup */
+       if (!blkg->parent)
+               return false;
+
+       spin_lock_bh(&blkg->async_bio_lock);
+       bio_list_add(&blkg->async_bios, bio);
+       spin_unlock_bh(&blkg->async_bio_lock);
+
+       queue_work(blkcg_punt_bio_wq, &blkg->async_bio_work);
+       return true;
+}
+
 /*
  * Scale the accumulated delay based on how long it has been since we updated
  * the delay.  We only call this when we are adding delay, in case it's been a
@@ -1729,5 +1771,16 @@ void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta)
        atomic64_add(delta, &blkg->delay_nsec);
 }
 
+static int __init blkcg_init(void)
+{
+       blkcg_punt_bio_wq = alloc_workqueue("blkcg_punt_bio",
+                                           WQ_MEM_RECLAIM | WQ_FREEZABLE |
+                                           WQ_UNBOUND | WQ_SYSFS, 0);
+       if (!blkcg_punt_bio_wq)
+               return -ENOMEM;
+       return 0;
+}
+subsys_initcall(blkcg_init);
+
 module_param(blkcg_debug_stats, bool, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(blkcg_debug_stats, "True if you want debug stats, false if not");
index edd009213f5b62473e597fd0c176d6df1b0aacdb..260e36a2c34314e979875dd73c2e15a3c1354528 100644 (file)
@@ -1128,6 +1128,9 @@ EXPORT_SYMBOL_GPL(direct_make_request);
  */
 blk_qc_t submit_bio(struct bio *bio)
 {
+       if (blkcg_punt_bio_submit(bio))
+               return BLK_QC_T_NONE;
+
        /*
         * If it's a regular read/write or a barrier with data attached,
         * go through the normal accounting stuff before submission.
index f9b02918024123aac03fef8312af8a3a18f19973..35b31d176f7475273704192bf9dc448ea09b3cd3 100644 (file)
@@ -48,6 +48,7 @@ extern spinlock_t bdi_lock;
 extern struct list_head bdi_list;
 
 extern struct workqueue_struct *bdi_wq;
+extern struct workqueue_struct *bdi_async_bio_wq;
 
 static inline bool wb_has_dirty_io(struct bdi_writeback *wb)
 {
index 33f23a8584387b1baa3aeb107acc1fd8086cffa0..689a582312887d05b1d81212454e02560e36c4de 100644 (file)
@@ -132,13 +132,17 @@ struct blkcg_gq {
 
        struct blkg_policy_data         *pd[BLKCG_MAX_POLS];
 
-       struct rcu_head                 rcu_head;
+       spinlock_t                      async_bio_lock;
+       struct bio_list                 async_bios;
+       struct work_struct              async_bio_work;
 
        atomic_t                        use_delay;
        atomic64_t                      delay_nsec;
        atomic64_t                      delay_start;
        u64                             last_delay;
        int                             last_use;
+
+       struct rcu_head                 rcu_head;
 };
 
 typedef struct blkcg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_cpd_fn)(gfp_t gfp);
@@ -701,6 +705,15 @@ static inline bool blk_throtl_bio(struct request_queue *q, struct blkcg_gq *blkg
                                  struct bio *bio) { return false; }
 #endif
 
+bool __blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio);
+
+static inline bool blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio)
+{
+       if (bio->bi_opf & REQ_CGROUP_PUNT)
+               return __blkcg_punt_bio_submit(bio);
+       else
+               return false;
+}
 
 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio)
 {
@@ -848,6 +861,7 @@ static inline char *blkg_path(struct blkcg_gq *blkg) { return NULL; }
 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg) { }
 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg) { }
 
+static inline bool blkcg_punt_bio_submit(struct bio *bio) { return false; }
 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio) { }
 static inline bool blkcg_bio_issue_check(struct request_queue *q,
                                         struct bio *bio) { return true; }
index 6a53799c3fe2d9f1d9fd0e66adc1bbbffcb24125..feff3fe4467ec97ce92aa7e6b5b13ef05012bb47 100644 (file)
@@ -311,6 +311,14 @@ enum req_flag_bits {
        __REQ_RAHEAD,           /* read ahead, can fail anytime */
        __REQ_BACKGROUND,       /* background IO */
        __REQ_NOWAIT,           /* Don't wait if request will block */
+       /*
+        * When a shared kthread needs to issue a bio for a cgroup, doing
+        * so synchronously can lead to priority inversions as the kthread
+        * can be trapped waiting for that cgroup.  CGROUP_PUNT flag makes
+        * submit_bio() punt the actual issuing to a dedicated per-blkcg
+        * work item to avoid such priority inversions.
+        */
+       __REQ_CGROUP_PUNT,
 
        /* command specific flags for REQ_OP_WRITE_ZEROES: */
        __REQ_NOUNMAP,          /* do not free blocks when zeroing */
@@ -337,6 +345,8 @@ enum req_flag_bits {
 #define REQ_RAHEAD             (1ULL << __REQ_RAHEAD)
 #define REQ_BACKGROUND         (1ULL << __REQ_BACKGROUND)
 #define REQ_NOWAIT             (1ULL << __REQ_NOWAIT)
+#define REQ_CGROUP_PUNT                (1ULL << __REQ_CGROUP_PUNT)
+
 #define REQ_NOUNMAP            (1ULL << __REQ_NOUNMAP)
 #define REQ_HIPRI              (1ULL << __REQ_HIPRI)
 
index e056a22075cf4786d3a087e204967a410b03246d..8945aac313929ca1afa831a58a4ea0661a02fd11 100644 (file)
@@ -78,6 +78,8 @@ struct writeback_control {
         */
        unsigned no_cgroup_owner:1;
 
+       unsigned punt_to_cgroup:1;      /* cgrp punting, see __REQ_CGROUP_PUNT */
+
 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
        struct bdi_writeback *wb;       /* wb this writeback is issued under */
        struct inode *inode;            /* inode being written out */
@@ -94,12 +96,17 @@ struct writeback_control {
 
 static inline int wbc_to_write_flags(struct writeback_control *wbc)
 {
+       int flags = 0;
+
+       if (wbc->punt_to_cgroup)
+               flags = REQ_CGROUP_PUNT;
+
        if (wbc->sync_mode == WB_SYNC_ALL)
-               return REQ_SYNC;
+               flags |= REQ_SYNC;
        else if (wbc->for_kupdate || wbc->for_background)
-               return REQ_BACKGROUND;
+               flags |= REQ_BACKGROUND;
 
-       return 0;
+       return flags;
 }
 
 static inline struct cgroup_subsys_state *