Quelle  blk-ioc.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Functions related to io context handling
 */
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bio.h>
#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/security.h>
#include <linux/sched/task.h>

#include "blk.h"
#include "blk-mq-sched.h"

/*
 * For io context allocations
 */
static struct kmem_cache *iocontext_cachep;

#ifdef CONFIG_BLK_ICQ
/**
 * get_io_context - increment reference count to io_context
 * @ioc: io_context to get
 *
 * Increment reference count to @ioc.
 */
static void get_io_context(struct io_context *ioc)
{
 BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
 atomic_long_inc(&ioc->refcount);
}

/*
 * Exit an icq. Called with ioc locked for blk-mq, and with both ioc
 * and queue locked for legacy.
 */
static void ioc_exit_icq(struct io_cq *icq)
{
 struct elevator_type *et = icq->q->elevator->type;

 if (icq->flags & ICQ_EXITED)
  return;

 if (et->ops.exit_icq)
  et->ops.exit_icq(icq);

 icq->flags |= ICQ_EXITED;
}

static void ioc_exit_icqs(struct io_context *ioc)
{
 struct io_cq *icq;

 spin_lock_irq(&ioc->lock);
 hlist_for_each_entry(icq, &ioc->icq_list, ioc_node)
  ioc_exit_icq(icq);
 spin_unlock_irq(&ioc->lock);
}

/*
 * Release an icq. Called with ioc locked for blk-mq, and with both ioc
 * and queue locked for legacy.
 */
static void ioc_destroy_icq(struct io_cq *icq)
{
 struct io_context *ioc = icq->ioc;
 struct request_queue *q = icq->q;
 struct elevator_type *et = q->elevator->type;

 lockdep_assert_held(&ioc->lock);
 lockdep_assert_held(&q->queue_lock);

 if (icq->flags & ICQ_DESTROYED)
  return;

 radix_tree_delete(&ioc->icq_tree, icq->q->id);
 hlist_del_init(&icq->ioc_node);
 list_del_init(&icq->q_node);

 /*
 * Both setting lookup hint to and clearing it from @icq are done
 * under queue_lock.  If it's not pointing to @icq now, it never
 * will.  Hint assignment itself can race safely.
 */
 if (rcu_access_pointer(ioc->icq_hint) == icq)
  rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, NULL);

 ioc_exit_icq(icq);

 /*
 * @icq->q might have gone away by the time RCU callback runs
 * making it impossible to determine icq_cache.  Record it in @icq.
 */
 icq->__rcu_icq_cache = et->icq_cache;
 icq->flags |= ICQ_DESTROYED;
 kfree_rcu(icq, __rcu_head);
}

/*
 * Slow path for ioc release in put_io_context().  Performs double-lock
 * dancing to unlink all icq's and then frees ioc.
 */
static void ioc_release_fn(struct work_struct *work)
{
 struct io_context *ioc = container_of(work, struct io_context,
           release_work);
 spin_lock_irq(&ioc->lock);

 while (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
  struct io_cq *icq = hlist_entry(ioc->icq_list.first,
      struct io_cq, ioc_node);
  struct request_queue *q = icq->q;

  if (spin_trylock(&q->queue_lock)) {
   ioc_destroy_icq(icq);
   spin_unlock(&q->queue_lock);
  } else {
   /* Make sure q and icq cannot be freed. */
   rcu_read_lock();

   /* Re-acquire the locks in the correct order. */
   spin_unlock(&ioc->lock);
   spin_lock(&q->queue_lock);
   spin_lock(&ioc->lock);

   ioc_destroy_icq(icq);

   spin_unlock(&q->queue_lock);
   rcu_read_unlock();
  }
 }

 spin_unlock_irq(&ioc->lock);

 kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
}

/*
 * Releasing icqs requires reverse order double locking and we may already be
 * holding a queue_lock.  Do it asynchronously from a workqueue.
 */
static bool ioc_delay_free(struct io_context *ioc)
{
 unsigned long flags;

 spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
 if (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
  queue_work(system_power_efficient_wq, &ioc->release_work);
  spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
  return true;
 }
 spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
 return false;
}

/**
 * ioc_clear_queue - break any ioc association with the specified queue
 * @q: request_queue being cleared
 *
 * Walk @q->icq_list and exit all io_cq's.
 */
void ioc_clear_queue(struct request_queue *q)
{
 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 while (!list_empty(&q->icq_list)) {
  struct io_cq *icq =
   list_first_entry(&q->icq_list, struct io_cq, q_node);

  /*
 * Other context won't hold ioc lock to wait for queue_lock, see
 * details in ioc_release_fn().
 */
  spin_lock(&icq->ioc->lock);
  ioc_destroy_icq(icq);
  spin_unlock(&icq->ioc->lock);
 }
 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
}
#else /* CONFIG_BLK_ICQ */
static inline void ioc_exit_icqs(struct io_context *ioc)
{
}
static inline bool ioc_delay_free(struct io_context *ioc)
{
 return false;
}
#endif /* CONFIG_BLK_ICQ */

/**
 * put_io_context - put a reference of io_context
 * @ioc: io_context to put
 *
 * Decrement reference count of @ioc and release it if the count reaches
 * zero.
 */
void put_io_context(struct io_context *ioc)
{
 BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
 if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount) && !ioc_delay_free(ioc))
  kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(put_io_context);

/* Called by the exiting task */
void exit_io_context(struct task_struct *task)
{
 struct io_context *ioc;

 task_lock(task);
 ioc = task->io_context;
 task->io_context = NULL;
 task_unlock(task);

 if (atomic_dec_and_test(&ioc->active_ref)) {
  ioc_exit_icqs(ioc);
  put_io_context(ioc);
 }
}

static struct io_context *alloc_io_context(gfp_t gfp_flags, int node)
{
 struct io_context *ioc;

 ioc = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags | __GFP_ZERO,
        node);
 if (unlikely(!ioc))
  return NULL;

 atomic_long_set(&ioc->refcount, 1);
 atomic_set(&ioc->active_ref, 1);
#ifdef CONFIG_BLK_ICQ
 spin_lock_init(&ioc->lock);
 INIT_RADIX_TREE(&ioc->icq_tree, GFP_ATOMIC);
 INIT_HLIST_HEAD(&ioc->icq_list);
 INIT_WORK(&ioc->release_work, ioc_release_fn);
#endif
 ioc->ioprio = IOPRIO_DEFAULT;

 return ioc;
}

int set_task_ioprio(struct task_struct *task, int ioprio)
{
 int err;
 const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;

 rcu_read_lock();
 tcred = __task_cred(task);
 if (!uid_eq(tcred->uid, cred->euid) &&
     !uid_eq(tcred->uid, cred->uid) && !capable(CAP_SYS_NICE)) {
  rcu_read_unlock();
  return -EPERM;
 }
 rcu_read_unlock();

 err = security_task_setioprio(task, ioprio);
 if (err)
  return err;

 task_lock(task);
 if (unlikely(!task->io_context)) {
  struct io_context *ioc;

  task_unlock(task);

  ioc = alloc_io_context(GFP_ATOMIC, NUMA_NO_NODE);
  if (!ioc)
   return -ENOMEM;

  task_lock(task);
  if (task->flags & PF_EXITING) {
   kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
   goto out;
  }
  if (task->io_context)
   kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
  else
   task->io_context = ioc;
 }
 task->io_context->ioprio = ioprio;
out:
 task_unlock(task);
 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(set_task_ioprio);

int __copy_io(unsigned long clone_flags, struct task_struct *tsk)
{
 struct io_context *ioc = current->io_context;

 /*
 * Share io context with parent, if CLONE_IO is set
 */
 if (clone_flags & CLONE_IO) {
  atomic_inc(&ioc->active_ref);
  tsk->io_context = ioc;
 } else if (ioprio_valid(ioc->ioprio)) {
  tsk->io_context = alloc_io_context(GFP_KERNEL, NUMA_NO_NODE);
  if (!tsk->io_context)
   return -ENOMEM;
  tsk->io_context->ioprio = ioc->ioprio;
 }

 return 0;
}

#ifdef CONFIG_BLK_ICQ
/**
 * ioc_lookup_icq - lookup io_cq from ioc in io issue path
 * @q: the associated request_queue
 *
 * Look up io_cq associated with @ioc - @q pair from @ioc.  Must be called
 * from io issue path, either return NULL if current issue io to @q for the
 * first time, or return a valid icq.
 */
struct io_cq *ioc_lookup_icq(struct request_queue *q)
{
 struct io_context *ioc = current->io_context;
 struct io_cq *icq;

 /*
 * icq's are indexed from @ioc using radix tree and hint pointer,
 * both of which are protected with RCU, io issue path ensures that
 * both request_queue and current task are valid, the found icq
 * is guaranteed to be valid until the io is done.
 */
 rcu_read_lock();
 icq = rcu_dereference(ioc->icq_hint);
 if (icq && icq->q == q)
  goto out;

 icq = radix_tree_lookup(&ioc->icq_tree, q->id);
 if (icq && icq->q == q)
  rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, icq); /* allowed to race */
 else
  icq = NULL;
out:
 rcu_read_unlock();
 return icq;
}
EXPORT_SYMBOL(ioc_lookup_icq);

/**
 * ioc_create_icq - create and link io_cq
 * @q: request_queue of interest
 *
 * Make sure io_cq linking @ioc and @q exists.  If icq doesn't exist, they
 * will be created using @gfp_mask.
 *
 * The caller is responsible for ensuring @ioc won't go away and @q is
 * alive and will stay alive until this function returns.
 */
static struct io_cq *ioc_create_icq(struct request_queue *q)
{
 struct io_context *ioc = current->io_context;
 struct elevator_type *et = q->elevator->type;
 struct io_cq *icq;

 /* allocate stuff */
 icq = kmem_cache_alloc_node(et->icq_cache, GFP_ATOMIC | __GFP_ZERO,
        q->node);
 if (!icq)
  return NULL;

 if (radix_tree_maybe_preload(GFP_ATOMIC) < 0) {
  kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
  return NULL;
 }

 icq->ioc = ioc;
 icq->q = q;
 INIT_LIST_HEAD(&icq->q_node);
 INIT_HLIST_NODE(&icq->ioc_node);

 /* lock both q and ioc and try to link @icq */
 spin_lock_irq(&q->queue_lock);
 spin_lock(&ioc->lock);

 if (likely(!radix_tree_insert(&ioc->icq_tree, q->id, icq))) {
  hlist_add_head(&icq->ioc_node, &ioc->icq_list);
  list_add(&icq->q_node, &q->icq_list);
  if (et->ops.init_icq)
   et->ops.init_icq(icq);
 } else {
  kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
  icq = ioc_lookup_icq(q);
  if (!icq)
   printk(KERN_ERR "cfq: icq link failed!\n");
 }

 spin_unlock(&ioc->lock);
 spin_unlock_irq(&q->queue_lock);
 radix_tree_preload_end();
 return icq;
}

struct io_cq *ioc_find_get_icq(struct request_queue *q)
{
 struct io_context *ioc = current->io_context;
 struct io_cq *icq = NULL;

 if (unlikely(!ioc)) {
  ioc = alloc_io_context(GFP_ATOMIC, q->node);
  if (!ioc)
   return NULL;

  task_lock(current);
  if (current->io_context) {
   kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
   ioc = current->io_context;
  } else {
   current->io_context = ioc;
  }

  get_io_context(ioc);
  task_unlock(current);
 } else {
  get_io_context(ioc);
  icq = ioc_lookup_icq(q);
 }

 if (!icq) {
  icq = ioc_create_icq(q);
  if (!icq) {
   put_io_context(ioc);
   return NULL;
  }
 }
 return icq;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(ioc_find_get_icq);
#endif /* CONFIG_BLK_ICQ */

static int __init blk_ioc_init(void)
{
 iocontext_cachep = kmem_cache_create("blkdev_ioc",
   sizeof(struct io_context), 0, SLAB_PANIC, NULL);
 return 0;
}
subsys_initcall(blk_ioc_init);