Quelle  writeback.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * background writeback - scan btree for dirty data and write it to the backing
 * device
 *
 * Copyright 2010, 2011 Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
 * Copyright 2012 Google, Inc.
 */

#include "bcache.h"
#include "btree.h"
#include "debug.h"
#include "writeback.h"

#include <linux/delay.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/sched/clock.h>
#include <trace/events/bcache.h>

static void update_gc_after_writeback(struct cache_set *c)
{
 if (c->gc_after_writeback != (BCH_ENABLE_AUTO_GC) ||
     c->gc_stats.in_use < BCH_AUTO_GC_DIRTY_THRESHOLD)
  return;

 c->gc_after_writeback |= BCH_DO_AUTO_GC;
}

/* Rate limiting */
static uint64_t __calc_target_rate(struct cached_dev *dc)
{
 struct cache_set *c = dc->disk.c;

 /*
  * This is the size of the cache, minus the amount used for
  * flash-only devices
 */
 uint64_t cache_sectors = c->nbuckets * c->cache->sb.bucket_size -
    atomic_long_read(&c->flash_dev_dirty_sectors);

 /*
  * Unfortunately there is no control of global dirty data.  If the
  * user states that they want 10% dirty data in the cache, and has,
  * e.g., 5 backing volumes of equal size, we try and ensure each
  * backing volume uses about 2% of the cache for dirty data.
 */
 uint32_t bdev_share =
  div64_u64(bdev_nr_sectors(dc->bdev) << WRITEBACK_SHARE_SHIFT,
    c->cached_dev_sectors);

 uint64_t cache_dirty_target =
  div_u64(cache_sectors * dc->writeback_percent, 100);

 /* Ensure each backing dev gets at least one dirty share */
 if (bdev_share < 1)
  bdev_share = 1;

 return (cache_dirty_target * bdev_share) >> WRITEBACK_SHARE_SHIFT;
}

static void __update_writeback_rate(struct cached_dev *dc)
{
 /*
  * PI controller:
  * Figures out the amount that should be written per second.
  *
  * First, the error (number of sectors that are dirty beyond our
  * target) is calculated.  The error is accumulated (numerically
  * integrated).
  *
  * Then, the proportional value and integral value are scaled
  * based on configured values.  These are stored as inverses to
  * avoid fixed point math and to make configuration easy-- e.g.
  * the default value of 40 for writeback_rate_p_term_inverse
  * attempts to write at a rate that would retire all the dirty
  * blocks in 40 seconds.
  *
  * The writeback_rate_i_inverse value of 10000 means that 1/10000th
  * of the error is accumulated in the integral term per second.
  * This acts as a slow, long-term average that is not subject to
  * variations in usage like the p term.
 */
 int64_t target = __calc_target_rate(dc);
 int64_t dirty = bcache_dev_sectors_dirty(&dc->disk);
 int64_t error = dirty - target;
 int64_t proportional_scaled =
  div_s64(error, dc->writeback_rate_p_term_inverse);
 int64_t integral_scaled;
 uint32_t new_rate;

 /*
  * We need to consider the number of dirty buckets as well
  * when calculating the proportional_scaled, Otherwise we might
  * have an unreasonable small writeback rate at a highly fragmented situation
  * when very few dirty sectors consumed a lot dirty buckets, the
  * worst case is when dirty buckets reached cutoff_writeback_sync and
  * dirty data is still not even reached to writeback percent, so the rate
  * still will be at the minimum value, which will cause the write
  * stuck at a non-writeback mode.
 */
 struct cache_set *c = dc->disk.c;

 int64_t dirty_buckets = c->nbuckets - c->avail_nbuckets;

 if (dc->writeback_consider_fragment &&
  c->gc_stats.in_use > BCH_WRITEBACK_FRAGMENT_THRESHOLD_LOW && dirty > 0) {
  int64_t fragment =
   div_s64((dirty_buckets *  c->cache->sb.bucket_size), dirty);
  int64_t fp_term;
  int64_t fps;

  if (c->gc_stats.in_use <= BCH_WRITEBACK_FRAGMENT_THRESHOLD_MID) {
   fp_term = (int64_t)dc->writeback_rate_fp_term_low *
   (c->gc_stats.in_use - BCH_WRITEBACK_FRAGMENT_THRESHOLD_LOW);
  } else if (c->gc_stats.in_use <= BCH_WRITEBACK_FRAGMENT_THRESHOLD_HIGH) {
   fp_term = (int64_t)dc->writeback_rate_fp_term_mid *
   (c->gc_stats.in_use - BCH_WRITEBACK_FRAGMENT_THRESHOLD_MID);
  } else {
   fp_term = (int64_t)dc->writeback_rate_fp_term_high *
   (c->gc_stats.in_use - BCH_WRITEBACK_FRAGMENT_THRESHOLD_HIGH);
  }
  fps = div_s64(dirty, dirty_buckets) * fp_term;
  if (fragment > 3 && fps > proportional_scaled) {
   /* Only overrite the p when fragment > 3 */
   proportional_scaled = fps;
  }
 }

 if ((error < 0 && dc->writeback_rate_integral > 0) ||
     (error > 0 && time_before64(local_clock(),
    dc->writeback_rate.next + NSEC_PER_MSEC))) {
  /*
   * Only decrease the integral term if it's more than
   * zero.  Only increase the integral term if the device
   * is keeping up.  (Don't wind up the integral
   * ineffectively in either case).
   *
   * It's necessary to scale this by
   * writeback_rate_update_seconds to keep the integral
   * term dimensioned properly.
 */
  dc->writeback_rate_integral += error *
   dc->writeback_rate_update_seconds;
 }

 integral_scaled = div_s64(dc->writeback_rate_integral,
   dc->writeback_rate_i_term_inverse);

 new_rate = clamp_t(int32_t, (proportional_scaled + integral_scaled),
   dc->writeback_rate_minimum, NSEC_PER_SEC);

 dc->writeback_rate_proportional = proportional_scaled;
 dc->writeback_rate_integral_scaled = integral_scaled;
 dc->writeback_rate_change = new_rate -
   atomic_long_read(&dc->writeback_rate.rate);
 atomic_long_set(&dc->writeback_rate.rate, new_rate);
 dc->writeback_rate_target = target;
}

static bool idle_counter_exceeded(struct cache_set *c)
{
 int counter, dev_nr;

 /*
  * If c->idle_counter is overflow (idel for really long time),
  * reset as 0 and not set maximum rate this time for code
  * simplicity.
 */
 counter = atomic_inc_return(&c->idle_counter);
 if (counter <= 0) {
  atomic_set(&c->idle_counter, 0);
  return false;
 }

 dev_nr = atomic_read(&c->attached_dev_nr);
 if (dev_nr == 0)
  return false;

 /*
  * c->idle_counter is increased by writeback thread of all
  * attached backing devices, in order to represent a rough
  * time period, counter should be divided by dev_nr.
  * Otherwise the idle time cannot be larger with more backing
  * device attached.
  * The following calculation equals to checking
  * (counter / dev_nr) < (dev_nr * 6)
 */
 if (counter < (dev_nr * dev_nr * 6))
  return false;

 return true;
}

/*
 * Idle_counter is increased every time when update_writeback_rate() is
 * called. If all backing devices attached to the same cache set have
 * identical dc->writeback_rate_update_seconds values, it is about 6
 * rounds of update_writeback_rate() on each backing device before
 * c->at_max_writeback_rate is set to 1, and then max wrteback rate set
 * to each dc->writeback_rate.rate.
 * In order to avoid extra locking cost for counting exact dirty cached
 * devices number, c->attached_dev_nr is used to calculate the idle
 * throushold. It might be bigger if not all cached device are in write-
 * back mode, but it still works well with limited extra rounds of
 * update_writeback_rate().
 */
static bool set_at_max_writeback_rate(struct cache_set *c,
           struct cached_dev *dc)
{
 /* Don't sst max writeback rate if it is disabled */
 if (!c->idle_max_writeback_rate_enabled)
  return false;

 /* Don't set max writeback rate if gc is running */
 if (!c->gc_mark_valid)
  return false;

 if (!idle_counter_exceeded(c))
  return false;

 if (atomic_read(&c->at_max_writeback_rate) != 1)
  atomic_set(&c->at_max_writeback_rate, 1);

 atomic_long_set(&dc->writeback_rate.rate, INT_MAX);

 /* keep writeback_rate_target as existing value */
 dc->writeback_rate_proportional = 0;
 dc->writeback_rate_integral_scaled = 0;
 dc->writeback_rate_change = 0;

 /*
  * In case new I/O arrives during before
  * set_at_max_writeback_rate() returns.
 */
 if (!idle_counter_exceeded(c) ||
     !atomic_read(&c->at_max_writeback_rate))
  return false;

 return true;
}

static void update_writeback_rate(struct work_struct *work)
{
 struct cached_dev *dc = container_of(to_delayed_work(work),
          struct cached_dev,
          writeback_rate_update);
 struct cache_set *c = dc->disk.c;

 /*
  * should check BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING before calling
  * cancel_delayed_work_sync().
 */
 set_bit(BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING, &dc->disk.flags);
 /* paired with where BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING is tested */
 smp_mb__after_atomic();

 /*
  * CACHE_SET_IO_DISABLE might be set via sysfs interface,
  * check it here too.
 */
 if (!test_bit(BCACHE_DEV_WB_RUNNING, &dc->disk.flags) ||
     test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags)) {
  clear_bit(BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING, &dc->disk.flags);
  /* paired with where BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING is tested */
  smp_mb__after_atomic();
  return;
 }

 /*
  * If the whole cache set is idle, set_at_max_writeback_rate()
  * will set writeback rate to a max number. Then it is
  * unncessary to update writeback rate for an idle cache set
  * in maximum writeback rate number(s).
 */
 if (atomic_read(&dc->has_dirty) && dc->writeback_percent &&
     !set_at_max_writeback_rate(c, dc)) {
  do {
   if (!down_read_trylock((&dc->writeback_lock))) {
    dc->rate_update_retry++;
    if (dc->rate_update_retry <=
        BCH_WBRATE_UPDATE_MAX_SKIPS)
     break;
    down_read(&dc->writeback_lock);
    dc->rate_update_retry = 0;
   }
   __update_writeback_rate(dc);
   update_gc_after_writeback(c);
   up_read(&dc->writeback_lock);
  } while (0);
 }


 /*
  * CACHE_SET_IO_DISABLE might be set via sysfs interface,
  * check it here too.
 */
 if (test_bit(BCACHE_DEV_WB_RUNNING, &dc->disk.flags) &&
     !test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags)) {
  schedule_delayed_work(&dc->writeback_rate_update,
         dc->writeback_rate_update_seconds * HZ);
 }

 /*
  * should check BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING before calling
  * cancel_delayed_work_sync().
 */
 clear_bit(BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING, &dc->disk.flags);
 /* paired with where BCACHE_DEV_RATE_DW_RUNNING is tested */
 smp_mb__after_atomic();
}

static unsigned int writeback_delay(struct cached_dev *dc,
        unsigned int sectors)
{
 if (test_bit(BCACHE_DEV_DETACHING, &dc->disk.flags) ||
     !dc->writeback_percent)
  return 0;

 return bch_next_delay(&dc->writeback_rate, sectors);
}

struct dirty_io {
 struct closure  cl;
 struct cached_dev *dc;
 uint16_t  sequence;
 struct bio  bio;
};

static void dirty_init(struct keybuf_key *w)
{
 struct dirty_io *io = w->private;
 struct bio *bio = &io->bio;

 bio_init(bio, NULL, bio->bi_inline_vecs,
   DIV_ROUND_UP(KEY_SIZE(&w->key), PAGE_SECTORS), 0);
 if (!io->dc->writeback_percent)
  bio->bi_ioprio = IOPRIO_PRIO_VALUE(IOPRIO_CLASS_IDLE, 0);

 bio->bi_iter.bi_size = KEY_SIZE(&w->key) << 9;
 bio->bi_private  = w;
 bch_bio_map(bio, NULL);
}

static CLOSURE_CALLBACK(dirty_io_destructor)
{
 closure_type(io, struct dirty_io, cl);

 kfree(io);
}

static CLOSURE_CALLBACK(write_dirty_finish)
{
 closure_type(io, struct dirty_io, cl);
 struct keybuf_key *w = io->bio.bi_private;
 struct cached_dev *dc = io->dc;

 bio_free_pages(&io->bio);

 /* This is kind of a dumb way of signalling errors. */
 if (KEY_DIRTY(&w->key)) {
  int ret;
  unsigned int i;
  struct keylist keys;

  bch_keylist_init(&keys);

  bkey_copy(keys.top, &w->key);
  SET_KEY_DIRTY(keys.top, false);
  bch_keylist_push(&keys);

  for (i = 0; i < KEY_PTRS(&w->key); i++)
   atomic_inc(&PTR_BUCKET(dc->disk.c, &w->key, i)->pin);

  ret = bch_btree_insert(dc->disk.c, &keys, NULL, &w->key);

  if (ret)
   trace_bcache_writeback_collision(&w->key);

  atomic_long_inc(ret
    ? &dc->disk.c->writeback_keys_failed
    : &dc->disk.c->writeback_keys_done);
 }

 bch_keybuf_del(&dc->writeback_keys, w);
 up(&dc->in_flight);

 closure_return_with_destructor(cl, dirty_io_destructor);
}

static void dirty_endio(struct bio *bio)
{
 struct keybuf_key *w = bio->bi_private;
 struct dirty_io *io = w->private;

 if (bio->bi_status) {
  SET_KEY_DIRTY(&w->key, false);
  bch_count_backing_io_errors(io->dc, bio);
 }

 closure_put(&io->cl);
}

static CLOSURE_CALLBACK(write_dirty)
{
 closure_type(io, struct dirty_io, cl);
 struct keybuf_key *w = io->bio.bi_private;
 struct cached_dev *dc = io->dc;

 uint16_t next_sequence;

 if (atomic_read(&dc->writeback_sequence_next) != io->sequence) {
  /* Not our turn to write; wait for a write to complete */
  closure_wait(&dc->writeback_ordering_wait, cl);

  if (atomic_read(&dc->writeback_sequence_next) == io->sequence) {
   /*
    * Edge case-- it happened in indeterminate order
    * relative to when we were added to wait list..
 */
   closure_wake_up(&dc->writeback_ordering_wait);
  }

  continue_at(cl, write_dirty, io->dc->writeback_write_wq);
  return;
 }

 next_sequence = io->sequence + 1;

 /*
  * IO errors are signalled using the dirty bit on the key.
  * If we failed to read, we should not attempt to write to the
  * backing device.  Instead, immediately go to write_dirty_finish
  * to clean up.
 */
 if (KEY_DIRTY(&w->key)) {
  dirty_init(w);
  io->bio.bi_opf = REQ_OP_WRITE;
  io->bio.bi_iter.bi_sector = KEY_START(&w->key);
  bio_set_dev(&io->bio, io->dc->bdev);
  io->bio.bi_end_io = dirty_endio;

  /* I/O request sent to backing device */
  closure_bio_submit(io->dc->disk.c, &io->bio, cl);
 }

 atomic_set(&dc->writeback_sequence_next, next_sequence);
 closure_wake_up(&dc->writeback_ordering_wait);

 continue_at(cl, write_dirty_finish, io->dc->writeback_write_wq);
}

static void read_dirty_endio(struct bio *bio)
{
 struct keybuf_key *w = bio->bi_private;
 struct dirty_io *io = w->private;

 /* is_read = 1 */
 bch_count_io_errors(io->dc->disk.c->cache,
       bio->bi_status, 1,
       "reading dirty data from cache");

 dirty_endio(bio);
}

static CLOSURE_CALLBACK(read_dirty_submit)
{
 closure_type(io, struct dirty_io, cl);

 closure_bio_submit(io->dc->disk.c, &io->bio, cl);

 continue_at(cl, write_dirty, io->dc->writeback_write_wq);
}

static void read_dirty(struct cached_dev *dc)
{
 unsigned int delay = 0;
 struct keybuf_key *next, *keys[MAX_WRITEBACKS_IN_PASS], *w;
 size_t size;
 int nk, i;
 struct dirty_io *io;
 struct closure cl;
 uint16_t sequence = 0;

 BUG_ON(!llist_empty(&dc->writeback_ordering_wait.list));
 atomic_set(&dc->writeback_sequence_next, sequence);
 closure_init_stack(&cl);

 /*
  * XXX: if we error, background writeback just spins. Should use some
  * mempools.
 */

 next = bch_keybuf_next(&dc->writeback_keys);

 while (!kthread_should_stop() &&
        !test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &dc->disk.c->flags) &&
        next) {
  size = 0;
  nk = 0;

  do {
   BUG_ON(ptr_stale(dc->disk.c, &next->key, 0));

   /*
    * Don't combine too many operations, even if they
    * are all small.
 */
   if (nk >= MAX_WRITEBACKS_IN_PASS)
    break;

   /*
    * If the current operation is very large, don't
    * further combine operations.
 */
   if (size >= MAX_WRITESIZE_IN_PASS)
    break;

   /*
    * Operations are only eligible to be combined
    * if they are contiguous.
    *
    * TODO: add a heuristic willing to fire a
    * certain amount of non-contiguous IO per pass,
    * so that we can benefit from backing device
    * command queueing.
 */
   if ((nk != 0) && bkey_cmp(&keys[nk-1]->key,
      &START_KEY(&next->key)))
    break;

   size += KEY_SIZE(&next->key);
   keys[nk++] = next;
  } while ((next = bch_keybuf_next(&dc->writeback_keys)));

  /* Now we have gathered a set of 1..5 keys to write back. */
  for (i = 0; i < nk; i++) {
   w = keys[i];

   io = kzalloc(struct_size(io, bio.bi_inline_vecs,
      DIV_ROUND_UP(KEY_SIZE(&w->key), PAGE_SECTORS)),
         GFP_KERNEL);
   if (!io)
    goto err;

   w->private = io;
   io->dc  = dc;
   io->sequence    = sequence++;

   dirty_init(w);
   io->bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
   io->bio.bi_iter.bi_sector = PTR_OFFSET(&w->key, 0);
   bio_set_dev(&io->bio, dc->disk.c->cache->bdev);
   io->bio.bi_end_io = read_dirty_endio;

   if (bch_bio_alloc_pages(&io->bio, GFP_KERNEL))
    goto err_free;

   trace_bcache_writeback(&w->key);

   down(&dc->in_flight);

   /*
    * We've acquired a semaphore for the maximum
    * simultaneous number of writebacks; from here
    * everything happens asynchronously.
 */
   closure_call(&io->cl, read_dirty_submit, NULL, &cl);
  }

  delay = writeback_delay(dc, size);

  while (!kthread_should_stop() &&
         !test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &dc->disk.c->flags) &&
         delay) {
   schedule_timeout_interruptible(delay);
   delay = writeback_delay(dc, 0);
  }
 }

 if (0) {
err_free:
  kfree(w->private);
err:
  bch_keybuf_del(&dc->writeback_keys, w);
 }

 /*
  * Wait for outstanding writeback IOs to finish (and keybuf slots to be
  * freed) before refilling again
 */
 closure_sync(&cl);
}

/* Scan for dirty data */

void bcache_dev_sectors_dirty_add(struct cache_set *c, unsigned int inode,
      uint64_t offset, int nr_sectors)
{
 struct bcache_device *d = c->devices[inode];
 unsigned int stripe_offset, sectors_dirty;
 int stripe;

 if (!d)
  return;

 stripe = offset_to_stripe(d, offset);
 if (stripe < 0)
  return;

 if (UUID_FLASH_ONLY(&c->uuids[inode]))
  atomic_long_add(nr_sectors, &c->flash_dev_dirty_sectors);

 stripe_offset = offset & (d->stripe_size - 1);

 while (nr_sectors) {
  int s = min_t(unsigned int, abs(nr_sectors),
         d->stripe_size - stripe_offset);

  if (nr_sectors < 0)
   s = -s;

  if (stripe >= d->nr_stripes)
   return;

  sectors_dirty = atomic_add_return(s,
     d->stripe_sectors_dirty + stripe);
  if (sectors_dirty == d->stripe_size) {
   if (!test_bit(stripe, d->full_dirty_stripes))
    set_bit(stripe, d->full_dirty_stripes);
  } else {
   if (test_bit(stripe, d->full_dirty_stripes))
    clear_bit(stripe, d->full_dirty_stripes);
  }

  nr_sectors -= s;
  stripe_offset = 0;
  stripe++;
 }
}

static bool dirty_pred(struct keybuf *buf, struct bkey *k)
{
 struct cached_dev *dc = container_of(buf,
          struct cached_dev,
          writeback_keys);

 BUG_ON(KEY_INODE(k) != dc->disk.id);

 return KEY_DIRTY(k);
}

static void refill_full_stripes(struct cached_dev *dc)
{
 struct keybuf *buf = &dc->writeback_keys;
 unsigned int start_stripe, next_stripe;
 int stripe;
 bool wrapped = false;

 stripe = offset_to_stripe(&dc->disk, KEY_OFFSET(&buf->last_scanned));
 if (stripe < 0)
  stripe = 0;

 start_stripe = stripe;

 while (1) {
  stripe = find_next_bit(dc->disk.full_dirty_stripes,
           dc->disk.nr_stripes, stripe);

  if (stripe == dc->disk.nr_stripes)
   goto next;

  next_stripe = find_next_zero_bit(dc->disk.full_dirty_stripes,
       dc->disk.nr_stripes, stripe);

  buf->last_scanned = KEY(dc->disk.id,
     stripe * dc->disk.stripe_size, 0);

  bch_refill_keybuf(dc->disk.c, buf,
      &KEY(dc->disk.id,
           next_stripe * dc->disk.stripe_size, 0),
      dirty_pred);

  if (array_freelist_empty(&buf->freelist))
   return;

  stripe = next_stripe;
next:
  if (wrapped && stripe > start_stripe)
   return;

  if (stripe == dc->disk.nr_stripes) {
   stripe = 0;
   wrapped = true;
  }
 }
}

/*
 * Returns true if we scanned the entire disk
 */
static bool refill_dirty(struct cached_dev *dc)
{
 struct keybuf *buf = &dc->writeback_keys;
 struct bkey start = KEY(dc->disk.id, 0, 0);
 struct bkey end = KEY(dc->disk.id, MAX_KEY_OFFSET, 0);
 struct bkey start_pos;

 /*
  * make sure keybuf pos is inside the range for this disk - at bringup
  * we might not be attached yet so this disk's inode nr isn't
  * initialized then
 */
 if (bkey_cmp(&buf->last_scanned, &start) < 0 ||
     bkey_cmp(&buf->last_scanned, &end) > 0)
  buf->last_scanned = start;

 if (dc->partial_stripes_expensive) {
  refill_full_stripes(dc);
  if (array_freelist_empty(&buf->freelist))
   return false;
 }

 start_pos = buf->last_scanned;
 bch_refill_keybuf(dc->disk.c, buf, &end, dirty_pred);

 if (bkey_cmp(&buf->last_scanned, &end) < 0)
  return false;

 /*
  * If we get to the end start scanning again from the beginning, and
  * only scan up to where we initially started scanning from:
 */
 buf->last_scanned = start;
 bch_refill_keybuf(dc->disk.c, buf, &start_pos, dirty_pred);

 return bkey_cmp(&buf->last_scanned, &start_pos) >= 0;
}

static int bch_writeback_thread(void *arg)
{
 struct cached_dev *dc = arg;
 struct cache_set *c = dc->disk.c;
 bool searched_full_index;

 bch_ratelimit_reset(&dc->writeback_rate);

 while (!kthread_should_stop() &&
        !test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags)) {
  down_write(&dc->writeback_lock);
  set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
  /*
   * If the bache device is detaching, skip here and continue
   * to perform writeback. Otherwise, if no dirty data on cache,
   * or there is dirty data on cache but writeback is disabled,
   * the writeback thread should sleep here and wait for others
   * to wake up it.
 */
  if (!test_bit(BCACHE_DEV_DETACHING, &dc->disk.flags) &&
      (!atomic_read(&dc->has_dirty) || !dc->writeback_running)) {
   up_write(&dc->writeback_lock);

   if (kthread_should_stop() ||
       test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags)) {
    set_current_state(TASK_RUNNING);
    break;
   }

   schedule();
   continue;
  }
  set_current_state(TASK_RUNNING);

  searched_full_index = refill_dirty(dc);

  if (searched_full_index &&
      RB_EMPTY_ROOT(&dc->writeback_keys.keys)) {
   atomic_set(&dc->has_dirty, 0);
   SET_BDEV_STATE(&dc->sb, BDEV_STATE_CLEAN);
   bch_write_bdev_super(dc, NULL);
   /*
    * If bcache device is detaching via sysfs interface,
    * writeback thread should stop after there is no dirty
    * data on cache. BCACHE_DEV_DETACHING flag is set in
    * bch_cached_dev_detach().
 */
   if (test_bit(BCACHE_DEV_DETACHING, &dc->disk.flags)) {
    struct closure cl;

    closure_init_stack(&cl);
    memset(&dc->sb.set_uuid, 0, 16);
    SET_BDEV_STATE(&dc->sb, BDEV_STATE_NONE);

    bch_write_bdev_super(dc, &cl);
    closure_sync(&cl);

    up_write(&dc->writeback_lock);
    break;
   }

   /*
    * When dirty data rate is high (e.g. 50%+), there might
    * be heavy buckets fragmentation after writeback
    * finished, which hurts following write performance.
    * If users really care about write performance they
    * may set BCH_ENABLE_AUTO_GC via sysfs, then when
    * BCH_DO_AUTO_GC is set, garbage collection thread
    * will be wake up here. After moving gc, the shrunk
    * btree and discarded free buckets SSD space may be
    * helpful for following write requests.
 */
   if (c->gc_after_writeback ==
       (BCH_ENABLE_AUTO_GC|BCH_DO_AUTO_GC)) {
    c->gc_after_writeback &= ~BCH_DO_AUTO_GC;
    force_wake_up_gc(c);
   }
  }

  up_write(&dc->writeback_lock);

  read_dirty(dc);

  if (searched_full_index) {
   unsigned int delay = dc->writeback_delay * HZ;

   while (delay &&
          !kthread_should_stop() &&
          !test_bit(CACHE_SET_IO_DISABLE, &c->flags) &&
          !test_bit(BCACHE_DEV_DETACHING, &dc->disk.flags))
    delay = schedule_timeout_interruptible(delay);

   bch_ratelimit_reset(&dc->writeback_rate);
  }
 }

 if (dc->writeback_write_wq)
  destroy_workqueue(dc->writeback_write_wq);

 cached_dev_put(dc);
 wait_for_kthread_stop();

 return 0;
}

/* Init */
#define INIT_KEYS_EACH_TIME 500000

struct sectors_dirty_init {
 struct btree_op op;
 unsigned int inode;
 size_t  count;
};

static int sectors_dirty_init_fn(struct btree_op *_op, struct btree *b,
     struct bkey *k)
{
 struct sectors_dirty_init *op = container_of(_op,
      struct sectors_dirty_init, op);
 if (KEY_INODE(k) > op->inode)
  return MAP_DONE;

 if (KEY_DIRTY(k))
  bcache_dev_sectors_dirty_add(b->c, KEY_INODE(k),
          KEY_START(k), KEY_SIZE(k));

 op->count++;
 if (!(op->count % INIT_KEYS_EACH_TIME))
  cond_resched();

 return MAP_CONTINUE;
}

static int bch_root_node_dirty_init(struct cache_set *c,
         struct bcache_device *d,
         struct bkey *k)
{
 struct sectors_dirty_init op;
 int ret;

 bch_btree_op_init(&op.op, -1);
 op.inode = d->id;
 op.count = 0;

 ret = bcache_btree(map_keys_recurse,
      k,
      c->root,
      &op.op,
      &KEY(op.inode, 0, 0),
      sectors_dirty_init_fn,
      0);
 if (ret < 0)
  pr_warn("sectors dirty init failed, ret=%d!\n", ret);

 /*
  * The op may be added to cache_set's btree_cache_wait
  * in mca_cannibalize(), must ensure it is removed from
  * the list and release btree_cache_alloc_lock before
  * free op memory.
  * Otherwise, the btree_cache_wait will be damaged.
 */
 bch_cannibalize_unlock(c);
 finish_wait(&c->btree_cache_wait, &(&op.op)->wait);

 return ret;
}

static int bch_dirty_init_thread(void *arg)
{
 struct dirty_init_thrd_info *info = arg;
 struct bch_dirty_init_state *state = info->state;
 struct cache_set *c = state->c;
 struct btree_iter_stack iter;
 struct bkey *k, *p;
 int cur_idx, prev_idx, skip_nr;

 k = p = NULL;
 prev_idx = 0;

 bch_btree_iter_stack_init(&c->root->keys, &iter, NULL);
 k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter, &c->root->keys, bch_ptr_bad);
 BUG_ON(!k);

 p = k;

 while (k) {
  spin_lock(&state->idx_lock);
  cur_idx = state->key_idx;
  state->key_idx++;
  spin_unlock(&state->idx_lock);

  skip_nr = cur_idx - prev_idx;

  while (skip_nr) {
   k = bch_btree_iter_next_filter(&iter.iter,
             &c->root->keys,
             bch_ptr_bad);
   if (k)
    p = k;
   else {
    atomic_set(&state->enough, 1);
    /* Update state->enough earlier */
    smp_mb__after_atomic();
    goto out;
   }
   skip_nr--;
  }

  if (p) {
   if (bch_root_node_dirty_init(c, state->d, p) < 0)
    goto out;
  }

  p = NULL;
  prev_idx = cur_idx;
 }

out:
 /* In order to wake up state->wait in time */
 smp_mb__before_atomic();
 if (atomic_dec_and_test(&state->started))
  wake_up(&state->wait);

 return 0;
}

static int bch_btre_dirty_init_thread_nr(void)
{
 int n = num_online_cpus()/2;

 if (n == 0)
  n = 1;
 else if (n > BCH_DIRTY_INIT_THRD_MAX)
  n = BCH_DIRTY_INIT_THRD_MAX;

 return n;
}

void bch_sectors_dirty_init(struct bcache_device *d)
{
 int i;
 struct btree *b = NULL;
 struct bkey *k = NULL;
 struct btree_iter_stack iter;
 struct sectors_dirty_init op;
 struct cache_set *c = d->c;
 struct bch_dirty_init_state state;

retry_lock:
 b = c->root;
 rw_lock(0, b, b->level);
 if (b != c->root) {
  rw_unlock(0, b);
  goto retry_lock;
 }

 /* Just count root keys if no leaf node */
 if (c->root->level == 0) {
  bch_btree_op_init(&op.op, -1);
  op.inode = d->id;
  op.count = 0;

  for_each_key_filter(&c->root->keys,
        k, &iter, bch_ptr_invalid) {
   if (KEY_INODE(k) != op.inode)
    continue;
   sectors_dirty_init_fn(&op.op, c->root, k);
  }

  rw_unlock(0, b);
  return;
 }

 memset(&state, 0, sizeof(struct bch_dirty_init_state));
 state.c = c;
 state.d = d;
 state.total_threads = bch_btre_dirty_init_thread_nr();
 state.key_idx = 0;
 spin_lock_init(&state.idx_lock);
 atomic_set(&state.started, 0);
 atomic_set(&state.enough, 0);
 init_waitqueue_head(&state.wait);

 for (i = 0; i < state.total_threads; i++) {
  /* Fetch latest state.enough earlier */
  smp_mb__before_atomic();
  if (atomic_read(&state.enough))
   break;

  atomic_inc(&state.started);
  state.infos[i].state = &state;
  state.infos[i].thread =
   kthread_run(bch_dirty_init_thread, &state.infos[i],
        "bch_dirtcnt[%d]", i);
  if (IS_ERR(state.infos[i].thread)) {
   pr_err("fails to run thread bch_dirty_init[%d]\n", i);
   atomic_dec(&state.started);
   for (--i; i >= 0; i--)
    kthread_stop(state.infos[i].thread);
   goto out;
  }
 }

out:
 /* Must wait for all threads to stop. */
 wait_event(state.wait, atomic_read(&state.started) == 0);
 rw_unlock(0, b);
}

void bch_cached_dev_writeback_init(struct cached_dev *dc)
{
 sema_init(&dc->in_flight, 64);
 init_rwsem(&dc->writeback_lock);
 bch_keybuf_init(&dc->writeback_keys);

 dc->writeback_metadata  = true;
 dc->writeback_running  = false;
 dc->writeback_consider_fragment = true;
 dc->writeback_percent  = 10;
 dc->writeback_delay  = 30;
 atomic_long_set(&dc->writeback_rate.rate, 1024);
 dc->writeback_rate_minimum = 8;

 dc->writeback_rate_update_seconds = WRITEBACK_RATE_UPDATE_SECS_DEFAULT;
 dc->writeback_rate_p_term_inverse = 40;
 dc->writeback_rate_fp_term_low = 1;
 dc->writeback_rate_fp_term_mid = 10;
 dc->writeback_rate_fp_term_high = 1000;
 dc->writeback_rate_i_term_inverse = 10000;

 /* For dc->writeback_lock contention in update_writeback_rate() */
 dc->rate_update_retry = 0;

 WARN_ON(test_and_clear_bit(BCACHE_DEV_WB_RUNNING, &dc->disk.flags));
 INIT_DELAYED_WORK(&dc->writeback_rate_update, update_writeback_rate);
}

int bch_cached_dev_writeback_start(struct cached_dev *dc)
{
 dc->writeback_write_wq = alloc_workqueue("bcache_writeback_wq",
      WQ_MEM_RECLAIM, 0);
 if (!dc->writeback_write_wq)
  return -ENOMEM;

 cached_dev_get(dc);
 dc->writeback_thread = kthread_create(bch_writeback_thread, dc,
           "bcache_writeback");
 if (IS_ERR(dc->writeback_thread)) {
  cached_dev_put(dc);
  destroy_workqueue(dc->writeback_write_wq);
  return PTR_ERR(dc->writeback_thread);
 }
 dc->writeback_running = true;

 WARN_ON(test_and_set_bit(BCACHE_DEV_WB_RUNNING, &dc->disk.flags));
 schedule_delayed_work(&dc->writeback_rate_update,
         dc->writeback_rate_update_seconds * HZ);

 bch_writeback_queue(dc);

 return 0;
}