nvme/multipath: Use blk_path_error

Uses common code for determining if an error should be retried on
alternate path.

Acked-by: Mike Snitzer <snitzer@redhat.com>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Signed-off-by: Keith Busch <keith.busch@intel.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Provide blk_status_t decoding for path errors

This patch provides a common decoder for block status path related errors
that may be retried so various entities wishing to consult this do not
have to duplicate this decision.

Acked-by: Mike Snitzer <snitzer@redhat.com>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Signed-off-by: Keith Busch <keith.busch@intel.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

nvme/multipath: Consult blk_status_t for failover

This removes nvme multipath's specific status decoding to see if failover
is needed, using the generic blk_status_t that was decoded earlier. This
abstraction from the raw NVMe status means all status decoding exists
in one place.

Acked-by: Mike Snitzer <snitzer@redhat.com>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Signed-off-by: Keith Busch <keith.busch@intel.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

nvme: Add more command status translation

This adds more NVMe status code translations to blk_status_t values,
and captures all the current status codes NVMe multipath uses.

Acked-by: Mike Snitzer <snitzer@redhat.com>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Signed-off-by: Keith Busch <keith.busch@intel.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: Explain when 'active_queues' is decremented

It is nontrivial to derive from the blk-mq source code when
blk_mq_tags.active_queues is decremented. Hence add a comment that
explains this.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Cc: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

partitions/msdos: Unable to mount UFS 44bsd partitions

UFS partitions from newer versions of FreeBSD 10 and 11 use relative
addressing for their subpartitions. But older versions of FreeBSD still
use absolute addressing just like OpenBSD and NetBSD.

Instead of simply testing for a FreeBSD partition, the code needs to
also test if the starting offset of the C subpartition is zero.

https://bugzilla.kernel.org/show_bug.cgi?id=197733

Signed-off-by: Richard Narron <comet.berkeley@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: add option for managing IO timeouts

Use the fault injection framework to provide a way for null_blk
to configure timeouts. This only works for queue_mode 1 and 2,
since the bio mode doesn't have code for tracking timeouts.

Let's say you want to have a 10% chance of timing out every
100,000 requests, and for 5 total timeouts, you could do:

modprobe null_blk timeout="100000,10,0,5"

This is useful for adding blktests to test that IO timeouts
are handled appropriately.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: fix occurrences of request finish method's old name

Commit '7b9e93616399' ("blk-mq-sched: unify request finished methods")
changed the old name of current bfq_finish_request method, but left it
unchanged elsewhere in the code (related comments, part of function
name bfq_put_rq_priv_body).

This commit fixes all occurrences of the old name of this method by
changing them into the current name.

Fixes: 7b9e93616399 ("blk-mq-sched: unify request finished methods")
Reviewed-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Federico Motta <federico@willer.it>
Signed-off-by: Chiara Bruschi <bruschi.chiara@outlook.it>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Revert "block: blk-merge: try to make front segments in full size"

This reverts commit a2d37968d784363842f87820a21e106741d28004.

If max segment size isn't 512-aligned, this patch won't work well.

Also once multipage bvec is enabled, adjacent bvecs won't be physically
contiguous if page is added via bio_add_page(), so we don't need this
kind of complicated logic.

Reported-by: Dmitry Osipenko <digetx@gmail.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: wire up timeouts

This is needed to ensure that we actually handle timeouts.
Without it, the queue_mode=1 path will never call blk_add_timer(),
and the queue_mode=2 path will continually just return
EH_RESET_TIMER and we never actually complete the offending request.

This was used to test the new timeout code, and the changes around
killing off REQ_ATOM_COMPLETE.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bfq-iosched: don't call bfqg_and_blkg_put for !CONFIG_BFQ_GROUP_IOSCHED

It's not available if we don't have group io scheduling set, and
there's no need to call it.

Fixes: 0d52af590552 ("block, bfq: release oom-queue ref to root group on exit")
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: closures: move control bits one bit right

Otherwise, architectures that do negated adds of atomics (e.g. s390)
to do atomic_sub fail in closure_set_stopped.

Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Cc: Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
Reported-by: kbuild test robot <lkp@intel.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Fix kernel-doc warnings reported when building with W=1

Commit 3a025e1d1c2e ("Add optional check for bad kernel-doc comments")
causes W=1 the kernel-doc script to be run and thereby causes several
new warnings to appear when building the kernel with W=1. Fix the
block layer kernel-doc headers such that the block layer again builds
cleanly with W=1.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Cc: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Cc: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: Fix spelling in a source code comment

Change "nedeing" into "needing" and "caes" into "cases".

Fixes: commit f906a6a0f426 ("blk-mq: improve tag waiting setup for non-shared tags")
Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Cc: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Cc: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: silence false positive warnings in hctx_unlock()

In some stupider versions of gcc, it complains:

block/blk-mq.c: In function ‘blk_mq_complete_request’:
./include/linux/srcu.h:175:2: warning: ‘srcu_idx’ may be used uninitialized in this function [-Wmaybe-uninitialized]
  __srcu_read_unlock(sp, idx);
  ^
block/blk-mq.c:620:6: note: ‘srcu_idx’ was declared here
  int srcu_idx;
      ^

which is completely bogus, since we only use srcu_idx when
hctx->flags & BLK_MQ_F_BLOCKING is set, and that's the case where
hctx_lock() has initialized it.

Just set it to '0' in the normal path in hctx_lock() to silence
this annoying warning.

Fixes: 04ced159cec8 ("blk-mq: move hctx lock/unlock into a helper")
Fixes: 5197c05e16b4 ("blk-mq: protect completion path with RCU")
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: rename blk_mq_hw_ctx->queue_rq_srcu to ->srcu

The RCU protection has been expanded to cover both queueing and
completion paths making ->queue_rq_srcu a misnomer.  Rename it to
->srcu as suggested by Bart.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Cc: Bart Van Assche <Bart.VanAssche@wdc.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: remove REQ_ATOM_STARTED

After the recent updates to use generation number and state based
synchronization, we can easily replace REQ_ATOM_STARTED usages by
adding an extra state to distinguish completed but not yet freed
state.

Add MQ_RQ_COMPLETE and replace REQ_ATOM_STARTED usages with
blk_mq_rq_state() tests.  REQ_ATOM_STARTED no longer has any users
left and is removed.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: remove REQ_ATOM_COMPLETE usages from blk-mq

After the recent updates to use generation number and state based
synchronization, blk-mq no longer depends on REQ_ATOM_COMPLETE except
to avoid firing the same timeout multiple times.

Remove all REQ_ATOM_COMPLETE usages and use a new rq_flags flag
RQF_MQ_TIMEOUT_EXPIRED to avoid firing the same timeout multiple
times.  This removes atomic bitops from hot paths too.

v2: Removed blk_clear_rq_complete() from blk_mq_rq_timed_out().

v3: Added RQF_MQ_TIMEOUT_EXPIRED flag.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Cc: "jianchao.wang" <jianchao.w.wang@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: make blk_abort_request() trigger timeout path

With issue/complete and timeout paths now using the generation number
and state based synchronization, blk_abort_request() is the only one
which depends on REQ_ATOM_COMPLETE for arbitrating completion.

There's no reason for blk_abort_request() to be a completely separate
path.  This patch makes blk_abort_request() piggyback on the timeout
path instead of trying to terminate the request directly.

This removes the last dependency on REQ_ATOM_COMPLETE in blk-mq.

Note that this makes blk_abort_request() asynchronous - it initiates
abortion but the actual termination will happen after a short while,
even when the caller owns the request.  AFAICS, SCSI and ATA should be
fine with that and I think mtip32xx and dasd should be safe but not
completely sure.  It'd be great if people who know the drivers take a
look.

v2: - Add comment explaining the lack of synchronization around
      ->deadline update as requested by Bart.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Cc: Asai Thambi SP <asamymuthupa@micron.com>
Cc: Stefan Haberland <sth@linux.vnet.ibm.com>
Cc: Jan Hoeppner <hoeppner@linux.vnet.ibm.com>
Cc: Bart Van Assche <Bart.VanAssche@wdc.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: use blk_mq_rq_state() instead of testing REQ_ATOM_COMPLETE

blk_mq_check_inflight() and blk_mq_poll_hybrid_sleep() test
REQ_ATOM_COMPLETE to determine the request state.  Both uses are
speculative and we can test REQ_ATOM_STARTED and blk_mq_rq_state() for
equivalent results.  Replace the tests.  This will allow removing
REQ_ATOM_COMPLETE usages from blk-mq.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: replace timeout synchronization with a RCU and generation based scheme

Currently, blk-mq timeout path synchronizes against the usual
issue/completion path using a complex scheme involving atomic
bitflags, REQ_ATOM_*, memory barriers and subtle memory coherence
rules.  Unfortunately, it contains quite a few holes.

There's a complex dancing around REQ_ATOM_STARTED and
REQ_ATOM_COMPLETE between issue/completion and timeout paths; however,
they don't have a synchronization point across request recycle
instances and it isn't clear what the barriers add.
blk_mq_check_expired() can easily read STARTED from N-2'th iteration,
deadline from N-1'th, blk_mark_rq_complete() against Nth instance.

In fact, it's pretty easy to make blk_mq_check_expired() terminate a
later instance of a request.  If we induce 5 sec delay before
time_after_eq() test in blk_mq_check_expired(), shorten the timeout to
2s, and issue back-to-back large IOs, blk-mq starts timing out
requests spuriously pretty quickly.  Nothing actually timed out.  It
just made the call on a recycle instance of a request and then
terminated a later instance long after the original instance finished.
The scenario isn't theoretical either.

This patch replaces the broken synchronization mechanism with a RCU
and generation number based one.

1. Each request has a u64 generation + state value, which can be
   updated only by the request owner.  Whenever a request becomes
   in-flight, the generation number gets bumped up too.  This provides
   the basis for the timeout path to distinguish different recycle
   instances of the request.

   Also, marking a request in-flight and setting its deadline are
   protected with a seqcount so that the timeout path can fetch both
   values coherently.

2. The timeout path fetches the generation, state and deadline.  If
   the verdict is timeout, it records the generation into a dedicated
   request abortion field and does RCU wait.

3. The completion path is also protected by RCU (from the previous
   patch) and checks whether the current generation number and state
   match the abortion field.  If so, it skips completion.

4. The timeout path, after RCU wait, scans requests again and
   terminates the ones whose generation and state still match the ones
   requested for abortion.

   By now, the timeout path knows that either the generation number
   and state changed if it lost the race or the completion will yield
   to it and can safely timeout the request.

While it's more lines of code, it's conceptually simpler, doesn't
depend on direct use of subtle memory ordering or coherence, and
hopefully doesn't terminate the wrong instance.

While this change makes REQ_ATOM_COMPLETE synchronization unnecessary
between issue/complete and timeout paths, REQ_ATOM_COMPLETE isn't
removed yet as it's still used in other places.  Future patches will
move all state tracking to the new mechanism and remove all bitops in
the hot paths.

Note that this patch adds a comment explaining a race condition in
BLK_EH_RESET_TIMER path.  The race has always been there and this
patch doesn't change it.  It's just documenting the existing race.

v2: - Fixed BLK_EH_RESET_TIMER handling as pointed out by Jianchao.
    - s/request->gstate_seqc/request->gstate_seq/ as suggested by Peter.
    - READ_ONCE() added in blk_mq_rq_update_state() as suggested by Peter.

v3: - Fixed possible extended seqcount / u64_stats_sync read looping
      spotted by Peter.
    - MQ_RQ_IDLE was incorrectly being set in complete_request instead
      of free_request.  Fixed.

v4: - Rebased on top of hctx_lock() refactoring patch.
    - Added comment explaining the use of hctx_lock() in completion path.

v5: - Added comments requested by Bart.
    - Note the addition of BLK_EH_RESET_TIMER race condition in the
      commit message.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Cc: "jianchao.wang" <jianchao.w.wang@oracle.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Bart Van Assche <Bart.VanAssche@wdc.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: protect completion path with RCU

Currently, blk-mq protects only the issue path with RCU.  This patch
puts the completion path under the same RCU protection.  This will be
used to synchronize issue/completion against timeout by later patches,
which will also add the comments.

Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: move hctx lock/unlock into a helper

Move the RCU vs SRCU logic into lock/unlock helpers, which makes
the actual functional bits within the locked region much easier
to read.

tj: Reordered in front of timeout revamp patches and added the missing
    blk_mq_run_hw_queue() conversion.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: release oom-queue ref to root group on exit

On scheduler init, a reference to the root group, and a reference to
its corresponding blkg are taken for the oom queue. Yet these
references are not released on scheduler exit, which prevents these
objects from be freed. This commit adds the missing reference
releases.

Reported-by: Davide Ferrari <davideferrari8@gmail.com>
Tested-by: Holger Hoffstätte <holger@applied-asynchrony.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: put async queues for root bfq groups too

For each pair [device for which bfq is selected as I/O scheduler,
group in blkio/io], bfq maintains a corresponding bfq group. Each such
bfq group contains a set of async queues, with each async queue
created on demand, i.e., when some I/O request arrives for it.  On
creation, an async queue gets an extra reference, to make sure that
the queue is not freed as long as its bfq group exists.  Accordingly,
to allow the queue to be freed after the group exited, this extra
reference must released on group exit.

The above holds also for a bfq root group, i.e., for the bfq group
corresponding to the root blkio/io root for a given device. Yet, by
mistake, the references to the existing async queues of a root group
are not released when the latter exits. This causes a memory leak when
the instance of bfq for a given device exits. In a similar vein,
bfqg_stats_xfer_dead is not executed for a root group.

This commit fixes bfq_pd_offline so that the latter executes the above
missing operations for a root group too.

Reported-by: Holger Hoffstätte <holger@applied-asynchrony.com>
Reported-by: Guoqing Jiang <gqjiang@suse.com>
Tested-by: Holger Hoffstätte <holger@applied-asynchrony.com>
Signed-off-by: Davide Ferrari <davideferrari8@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: fix kernel oops in blk_mq_tag_idle()

HW queues may be unmapped in some cases, such as blk_mq_update_nr_hw_queues(),
then we need to check it before calling blk_mq_tag_idle(), otherwise
the following kernel oops can be triggered, so fix it by checking if
the hw queue is unmapped since it doesn't make sense to idle the tags
any more after hw queues are unmapped.

[  440.771298] Workqueue: nvme-wq nvme_rdma_del_ctrl_work [nvme_rdma]
[  440.779104] task: ffff894bae755ee0 ti: ffff893bf9bc8000 task.ti: ffff893bf9bc8000
[  440.788359] RIP: 0010:[<ffffffffb730e2b4>]  [<ffffffffb730e2b4>] __blk_mq_tag_idle+0x24/0x40
[  440.798697] RSP: 0018:ffff893bf9bcbd10  EFLAGS: 00010286
[  440.805538] RAX: 0000000000000000 RBX: ffff895bb131dc00 RCX: 000000000000011f
[  440.814426] RDX: 00000000ffffffff RSI: 0000000000000120 RDI: ffff895bb131dc00
[  440.823301] RBP: ffff893bf9bcbd10 R08: 000000000001b860 R09: 4a51d361c00c0000
[  440.832193] R10: b5907f32b4cc7003 R11: ffffd6cabfb57000 R12: ffff894bafd1e008
[  440.841091] R13: 0000000000000001 R14: ffff895baf770000 R15: 0000000000000080
[  440.849988] FS:  0000000000000000(0000) GS:ffff894bbdcc0000(0000) knlGS:0000000000000000
[  440.859955] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
[  440.867274] CR2: 0000000000000008 CR3: 000000103d098000 CR4: 00000000001407e0
[  440.876169] Call Trace:
[  440.879818]  [<ffffffffb7309d68>] blk_mq_exit_hctx+0xd8/0xe0
[  440.887051]  [<ffffffffb730dc40>] blk_mq_free_queue+0xf0/0x160
[  440.894465]  [<ffffffffb72ff679>] blk_cleanup_queue+0xd9/0x150
[  440.901881]  [<ffffffffc08a802b>] nvme_ns_remove+0x5b/0xb0 [nvme_core]
[  440.910068]  [<ffffffffc08a811b>] nvme_remove_namespaces+0x3b/0x60 [nvme_core]
[  440.919026]  [<ffffffffc08b817b>] __nvme_rdma_remove_ctrl+0x2b/0xb0 [nvme_rdma]
[  440.928079]  [<ffffffffc08b8237>] nvme_rdma_del_ctrl_work+0x17/0x20 [nvme_rdma]
[  440.937126]  [<ffffffffb70ab58a>] process_one_work+0x17a/0x440
[  440.944517]  [<ffffffffb70ac3a8>] worker_thread+0x278/0x3c0
[  440.951607]  [<ffffffffb70ac130>] ? manage_workers.isra.24+0x2a0/0x2a0
[  440.959760]  [<ffffffffb70b352f>] kthread+0xcf/0xe0
[  440.966055]  [<ffffffffb70b3460>] ? insert_kthread_work+0x40/0x40
[  440.973715]  [<ffffffffb76d8658>] ret_from_fork+0x58/0x90
[  440.980586]  [<ffffffffb70b3460>] ? insert_kthread_work+0x40/0x40
[  440.988229] Code: 5b 41 5c 5d c3 66 90 0f 1f 44 00 00 48 8b 87 20 01 00 00 f0 0f ba 77 40 01 19 d2 85 d2 75 08 c3 0f 1f 80 00 00 00 00 55 48 89 e5 <f0> ff 48 08 48 8d 78 10 e8 7f 0f 05 00 5d c3 0f 1f 00 66 2e 0f
[  441.011620] RIP  [<ffffffffb730e2b4>] __blk_mq_tag_idle+0x24/0x40
[  441.019301]  RSP <ffff893bf9bcbd10>
[  441.024052] CR2: 0000000000000008

Reported-by: Zhang Yi <yizhan@redhat.com>
Tested-by: Zhang Yi <yizhan@redhat.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: fix writeback target calc on large devices

Bcache needs to scale the dirty data in the cache over the multiple
backing disks in order to calculate writeback rates for each.
The previous code did this by multiplying the target number of dirty
sectors by the backing device size, and expected it to fit into a
uint64_t; this blows up on relatively small backing devices.

The new approach figures out the bdev's share in 16384ths of the overall
cached data.  This is chosen to cope well when bdevs drastically vary in
size and to ensure that bcache can cross the petabyte boundary for each
backing device.

This has been improved based on Tang Junhui's feedback to ensure that
every device gets a share of dirty data, no matter how small it is
compared to the total backing pool.

The existing mechanism is very limited; this is purely a bug fix to
remove limits on volume size.  However, there still needs to be change
to make this "fair" over many volumes where some are idle.

Reported-by: Jack Douglas <jack@douglastechnology.co.uk>
Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: fix misleading error message in bch_count_io_errors()

Bcache only does recoverable I/O for read operations by calling
cached_dev_read_error(). For write opertions there is no I/O recovery for
failed requests.

But in bch_count_io_errors() no matter read or write I/Os, before errors
counter reaches io error limit, pr_err() always prints "IO error on %,
recoverying". For write requests this information is misleading, because
there is no I/O recovery at all.

This patch adds a parameter 'is_read' to bch_count_io_errors(), and only
prints "recovering" by pr_err() when the bio direction is READ.

Signed-off-by: Coly Li <colyli@suse.de>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: reduce cache_set devices iteration by devices_max_used

Member devices of struct cache_set is used to reference all attached
bcache devices to this cache set. If it is treated as array of pointers,
size of devices[] is indicated by member nr_uuids of struct cache_set.

nr_uuids is calculated in drivers/md/super.c:bch_cache_set_alloc(),
bucket_bytes(c) / sizeof(struct uuid_entry)
Bucket size is determined by user space tool "make-bcache", by default it
is 1024 sectors (defined in bcache-tools/make-bcache.c:main()). So default
nr_uuids value is 4096 from the above calculation.

Every time when bcache code iterates bcache devices of a cache set, all
the 4096 pointers are checked even only 1 bcache device is attached to the
cache set, that's a wast of time and unncessary.

This patch adds a member devices_max_used to struct cache_set. Its value
is 1 + the maximum used index of devices[] in a cache set. When iterating
all valid bcache devices of a cache set, use c->devices_max_used in
for-loop may reduce a lot of useless checking.

Personally, my motivation of this patch is not for performance, I use it
in bcache debugging, which helps me to narrow down the scape to check
valid bcached devices of a cache set.

Signed-off-by: Coly Li <colyli@suse.de>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: fix unmatched generic_end_io_acct() & generic_start_io_acct()

The function cached_dev_make_request() and flash_dev_make_request() call
generic_start_io_acct() with (struct bcache_device)->disk when they start a
closure. Then the function bio_complete() calls generic_end_io_acct() with
(struct search)->orig_bio->bi_disk when the closure has done.
Since the `bi_disk` is not the bcache device, the generic_end_io_acct() is
called with a wrong device queue.

It causes the "inflight" (in struct hd_struct) counter keep increasing
without decreasing.

This patch fix the problem by calling generic_end_io_acct() with
(struct bcache_device)->disk.

Signed-off-by: Zhai Zhaoxuan <kxuanobj@gmail.com>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Coly Li <colyli@suse.de>
Reviewed-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: mark closure_sync() __sched

[edit by mlyle: include sched/debug.h to get __sched]

Signed-off-by: Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: Fix, improve efficiency of closure_sync()

Eliminates cases where sync can race and fail to complete / get stuck.
Removes many status flags and simplifies entering-and-exiting closure
sleeping behaviors.

[mlyle: fixed conflicts due to changed return behavior in mainline.
extended commit comment, and squashed down two commits that were mostly
contradictory to get to this state.  Changed __set_current_state to
set_current_state per Jens review comment]

Signed-off-by: Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: allow quick writeback when backing idle

If the control system would wait for at least half a second, and there's
been no reqs hitting the backing disk for awhile: use an alternate mode
where we have at most one contiguous set of writebacks in flight at a
time. (But don't otherwise delay).  If front-end IO appears, it will
still be quick, as it will only have to contend with one real operation
in flight.  But otherwise, we'll be sending data to the backing disk as
quickly as it can accept it (with one op at a time).

Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Acked-by: Coly Li <colyli@suse.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: writeback: properly order backing device IO

Writeback keys are presently iterated and dispatched for writeback in
order of the logical block address on the backing device.  Multiple may
be, in parallel, read from the cache device and then written back
(especially when there are contiguous I/O).

However-- there was no guarantee with the existing code that the writes
would be issued in LBA order, as the reads from the cache device are
often re-ordered.  In turn, when writing back quickly, the backing disk
often has to seek backwards-- this slows writeback and increases
utilization.

This patch introduces an ordering mechanism that guarantees that the
original order of issue is maintained for the write portion of the I/O.
Performance for writeback is significantly improved when there are
multiple contiguous keys or high writeback rates.

Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Reviewed-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Tested-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: fix wrong return value in bch_debug_init()

in bch_debug_init(), ret is always 0, and the return value is useless,
change it to return 0 if be success after calling debugfs_create_dir(),
else return a non-zero value.

Signed-off-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: segregate flash only volume write streams

In such scenario that there are some flash only volumes
, and some cached devices, when many tasks request these devices in
writeback mode, the write IOs may fall to the same bucket as bellow:
| cached data | flash data | cached data | cached data| flash data|
then after writeback of these cached devices, the bucket would
be like bellow bucket:
| free | flash data | free | free | flash data |

So, there are many free space in this bucket, but since data of flash
only volumes still exists, so this bucket cannot be reclaimable,
which would cause waste of bucket space.

In this patch, we segregate flash only volume write streams from
cached devices, so data from flash only volumes and cached devices
can store in different buckets.

Compare to v1 patch, this patch do not add a additionally open bucket
list, and it is try best to segregate flash only volume write streams
from cached devices, sectors of flash only volumes may still be mixed
with dirty sectors of cached device, but the number is very small.

[mlyle: fixed commit log formatting, permissions, line endings]

Signed-off-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: Use PTR_ERR_OR_ZERO()

Fix ptr_ret.cocci warnings:
drivers/md/bcache/btree.c:1800:1-3: WARNING: PTR_ERR_OR_ZERO can be used

Use PTR_ERR_OR_ZERO rather than if(IS_ERR(...)) + PTR_ERR

Generated by: scripts/coccinelle/api/ptr_ret.cocci

Signed-off-by: Vasyl Gomonovych <gomonovych@gmail.com>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: stop writeback thread after detaching

Currently, when a cached device detaching from cache, writeback thread is
not stopped, and writeback_rate_update work is not canceled. For example,
after the following command:
echo 1 >/sys/block/sdb/bcache/detach
you can still see the writeback thread. Then you attach the device to the
cache again, bcache will create another writeback thread, for example,
after below command:
echo  ba0fb5cd-658a-4533-9806-6ce166d883b9 > /sys/block/sdb/bcache/attach
then you will see 2 writeback threads.
This patch stops writeback thread and cancels writeback_rate_update work
when cached device detaching from cache.

Compare with patch v1, this v2 patch moves code down into the register
lock for safety in case of any future changes as Coly and Mike suggested.

[edit by mlyle: commit log spelling/formatting]

Signed-off-by: Tang Junhui <tang.junhui@zte.com.cn>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: ret IOERR when read meets metadata error

The read request might meet error when searching the btree, but the error
was not handled in cache_lookup(), and this kind of metadata failure will
not go into cached_dev_read_error(), finally, the upper layer will receive
bi_status=0.  In this patch we judge the metadata error by the return
value of bch_btree_map_keys(), there are two potential paths give rise to
the error:

1. Because the btree is not totally cached in memery, we maybe get error
   when read btree node from cache device (see bch_btree_node_get()), the
   likely errno is -EIO, -ENOMEM

2. When read miss happens, bch_btree_insert_check_key() will be called to
   insert a "replace_key" to btree(see cached_dev_cache_miss(), just for
   doing preparatory work before insert the missed data to cache device),
   a failure can also happen in this situation, the likely errno is
   -ENOMEM

bch_btree_map_keys() will return MAP_DONE in normal scenario, but we will
get either -EIO or -ENOMEM in above two cases. if this happened, we should
NOT recover data from backing device (when cache device is dirty) because
we don't know whether bkeys the read request covered are all clean.  And
after that happened, s->iop.status is still its initially value(0) before
we submit s->bio.bio, we set it to BLK_STS_IOERR, so it can go into
cached_dev_read_error(), and finally it can be passed to upper layer, or
recovered by reread from backing device.

[edit by mlyle: patch formatting, word-wrap, comment spelling,
commit log format]

Signed-off-by: Hua Rui <huarui.dev@gmail.com>
Reviewed-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Michael Lyle <mlyle@lyle.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'nvme-4.16' of git://git.infradead.org/nvme into for-4.16/block

Pull NVMe fixes from Christoph:

"Below are the pending nvme updates for Linux 4.16. Just fixes and
 cleanups from various contributors this time around."

nvme: fix subsystem multiple controllers support check

There is a problem when another module (e.g. nvmet) takes a reference on
the nvme block device and the physical nvme drive is removed.  In that
case nvme_free_ctrl() will not be called and the controller state will be
"deleting" or "dead" unless nvmet module releases the block device.
Later on, the same nvme drive probes back and nvme_init_subsystem() will
be called and fail due to duplicate subnqn (if the nvme device doesn't
support subsystem with multiple controllers). This will cause a probe
failure.  This commit changes the check of multiple controllers support
at nvme_init_subsystem() by not counting all the controllers at "dead" or
"deleting" state (this is safe because controllers at this state will
never be active again).

Fixes: ab9e00cc72fa ("nvme: track subsystems")
Reviewed-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Israel Rukshin <israelr@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme: take refcount on transport module

The block device is backed by the transport so we must ensure that the
transport driver will not be removed until all references are released.
Otherwise, we might end up referencing freed memory.

Reviewed-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Nitzan Carmi <nitzanc@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme-pci: fix NULL pointer reference in nvme_alloc_ns

When the io queues setup or tagset allocation failed, ctrl.tagset is
NULL.  But the scan work will still be queued and executed, then panic
comes up due to NULL pointer reference of ctrl.tagset.

To fix this, add a new ctrl state NVME_CTRL_ADMIN_ONLY to inidcate only
admin queue is live. When non io queues or tagset allocation failed, ctrl
enters into this state, scan work will not be started.  But async event
work and nvme dev ioctl will be still available.  This will be helpful to
do further investigation and recovery.

Suggested-by: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Signed-off-by: Jianchao Wang <jianchao.w.wang@oracle.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme: modify the debug level for setting shutdown timeout

When an NVMe controller reports RTD3 Entry Latency larger than the value
of shutdown_timeout module parameter, we update the shutdown_timeout
accordingly to honor RTD3 Entry Latency. Use an informational debug level
instead of a warning level for it.

Signed-off-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme-pci: don't open-code nvme_reset_ctrl

Signed-off-by: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvmet: rearrange nvmet_ctrl_free()

Make it symmetric to nvmet_alloc_ctrl().

Signed-off-by: Israel Rukshin <israelr@mellanox.com>
Reviewed-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvmet: fix error flow in nvmet_alloc_ctrl()

Remove the allocated id on error.

Signed-off-by: Israel Rukshin <israelr@mellanox.com>
Reviewed-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme-pci: remove an unnecessary initialization in HMB code

The local variable __size__ will be set a bit later in a for-loop.
Remove the explicit initialization at the beginning of this function.

Signed-off-by: Minwoo Im <minwoo.im.dev@gmail.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme-fabrics: protect against module unload during create_ctrl

NVMe transport driver module unload may (and usually does) trigger
iteration over the active controllers and delete them all (sometimes
under a mutex).  However, a controller can be created concurrently with
module unload which can lead to leakage of resources (most important char
device node leakage) in case the controller creation occured after the
unload delete and drain sequence.  To protect against this, we take a
module reference to guarantee that the nvme transport driver is not
unloaded while creating a controller.

Signed-off-by: Roy Shterman <roys@lightbitslabs.com>
Signed-off-by: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Reviewed-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvmet-fc: cleanup nvmet add_port/remove_port

The current fc transport add_port routine validates that there is a
matching port to the target port config. It then takes a reference
on the targetport. The del_port removes the reference.

Unfortunately, if the LLDD undergoes a hw reset or driver unload and
wants to unreg the targetport, due to the reference, the targetport
effectively can't be removed. It requires the admin to remove the
port from the nvmet config first, which calls the del_port.
Note: it appears nvmetcli clear skips over the del_port call (I'm
not attempting to change that).

There's no real reason to take the reference. With FC, there is nothing
to enable or disable as the presence of the FC targetport implicitly
means its enabled, and removal of the targtport means its disabled.

Change add_port to simply validate and change remove_port to a noop.
No references are taken on the targetport.

Signed-off-by: James Smart <james.smart@broadcom.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme_fcloop: refactor host/target io job access

The split between what the host accesses on its flows vs what the
target side accesses was flawed. Abort handling didn't properly
clear initiator vs target structure cross-reference and locks
weren't used for synchronization. Thus, there were issues of
freeing structures too soon and access after free.

A couple of these existed pre the IN_ISR mods, but when the
target upcalls were converted to work items, thus adding delays
between the 2 sides of accesses, the problems became pronounced.

Resolve by:
- tracking io state mainly in the tgt-side io structure.
- make the tgt-side io structure released by reference not by
  code flow.
- when changing initiator structures, use locks for
  synchronization
- aborts are clearly tracked for which side saw the abort, and
  after seeing the abort, cross-references are cleared under lock.

Signed-off-by: James Smart <james.smart@broadcom.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme_fcloop: rework to remove xxx_IN_ISR feature flags

The existing fcloop driver expects the target side upcalls to
the transport to context switch, thus the calls into the nvmet layer
are not done in the calling context of the host/initiator down calls.
The xxx_IN_ISR feature flags are used to select this logic.

The xxx_IN_ISR feature flags should go away in the nvmet_fc transport
as no other lldd utilizes them. Both Broadcom and Cavium lldds have their
own non-ISR deferred handlers thus the nvmet calls can be made directly.

This patch converts the paths that make the target upcalls (command
receive, abort receive) such that they schedule a work item rather
than expecting the transport to schedule the work item.

The patch also cleans up the following:
- The completion path from target to host scheduled a host work
  element called "work". Rename it "tio_done_work" for code clarity.
- The abort io path called a iniwork item to call the host side
  io done. This is no longer needed as the abort routine can make
  the same call.

Signed-off-by: James Smart <james.smart@broadcom.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme_fcloop: disassocate local port structs

The current fcloop driver gets its lport structure from the private
area co-allocated with the fc_localport. All is fine except the
teardown path, which wants to wait on the completion, which is marked
complete by the delete_localport callback performed after
unregister_localport.  The issue is, the nvme_fc transport frees the
localport structure immediately after delete_localport is called,
meaning the original routine is trying to wait on a complete that
was just freed.

Change such that a lport struct is allocated coincident with the
addition and registration of a localport. The private area of the
localport now contains just a backpointer to the real lport struct.
Now, the completion can be waited for, and after completing, the
new structure can be kfree'd.

Signed-off-by: James Smart <james.smart@broadcom.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvme_fcloop: fix abort race condition

A test case revealed a race condition of an i/o completing on a thread
parallel to the delete_association generating the aborts for the
outstanding ios on the controller.  The i/o completion was freeing the
target fcloop context, thus the abort task referenced the just-freed
memory.

Correct by clearing the target/initiator cross pointers in the io
completion and abort tasks before calling the callbacks. On aborts
that detect already finished io's, ensure the complete context is
called.

Signed-off-by: James Smart <james.smart@broadcom.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvmet: lower log level for each queue creation

It is a bit chatty to report on each queue, log it only for debug
purposes.

Signed-off-by: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvmet-rdma: lowering log level for chatty debug messages

It is a bit chatty to report on every deleted queue, so keep it for debug
purposes only.

Signed-off-by: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

nvmet-rdma: removed queue cleanup from module exit

We already do that when we are notified in device removal
which is triggered when unregistering as an ib client.

Signed-off-by: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Reviewed-by: Max Gurtovoy <maxg@mellanox.com>
Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>

blk-mq: fix race between updating nr_hw_queues and switching io sched

In both elevator_switch_mq() and blk_mq_update_nr_hw_queues(), sched tags
can be allocated, and q->nr_hw_queue is used, and race is inevitable, for
example: blk_mq_init_sched() may trigger use-after-free on hctx, which is
freed in blk_mq_realloc_hw_ctxs() when nr_hw_queues is decreased.

This patch fixes the race be holding q->sysfs_lock.

Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reported-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Tested-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: avoid to map CPU into stale hw queue

blk_mq_pci_map_queues() may not map one CPU into any hw queue, but its
previous map isn't cleared yet, and may point to one stale hw queue
index.

This patch fixes the following issue by clearing the mapping table before
setting it up in blk_mq_pci_map_queues().

This patches fixes this following issue reported by Zhang Yi:

[  101.202734] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000094d3013f
[  101.211487] IP: blk_mq_map_swqueue+0xbc/0x200
[  101.216346] PGD 0 P4D 0
[  101.219171] Oops: 0000 [#1] SMP
[  101.222674] Modules linked in: sunrpc ipmi_ssif vfat fat intel_rapl sb_edac x86_pkg_temp_thermal intel_powerclamp coretemp kvm_intel kvm irqbypass crct10dif_pclmul crc32_pclmul ghash_clmulni_intel intel_cstate intel_uncore mxm_wmi intel_rapl_perf iTCO_wdt ipmi_si ipmi_devintf pcspkr iTCO_vendor_support sg dcdbas ipmi_msghandler wmi mei_me lpc_ich shpchp mei acpi_power_meter dm_multipath ip_tables xfs libcrc32c sd_mod mgag200 i2c_algo_bit drm_kms_helper syscopyarea sysfillrect sysimgblt fb_sys_fops ttm drm ahci libahci crc32c_intel libata tg3 nvme nvme_core megaraid_sas ptp i2c_core pps_core dm_mirror dm_region_hash dm_log dm_mod
[  101.284881] CPU: 0 PID: 504 Comm: kworker/u25:5 Not tainted 4.15.0-rc2 #1
[  101.292455] Hardware name: Dell Inc. PowerEdge R730xd/072T6D, BIOS 2.5.5 08/16/2017
[  101.301001] Workqueue: nvme-wq nvme_reset_work [nvme]
[  101.306636] task: 00000000f2c53190 task.stack: 000000002da874f9
[  101.313241] RIP: 0010:blk_mq_map_swqueue+0xbc/0x200
[  101.318681] RSP: 0018:ffffc9000234fd70 EFLAGS: 00010282
[  101.324511] RAX: ffff88047ffc9480 RBX: ffff88047e130850 RCX: 0000000000000000
[  101.332471] RDX: ffffe8ffffd40580 RSI: ffff88047e509b40 RDI: ffff88046f37a008
[  101.340432] RBP: 000000000000000b R08: ffff88046f37a008 R09: 0000000011f94280
[  101.348392] R10: ffff88047ffd4d00 R11: 0000000000000000 R12: ffff88046f37a008
[  101.356353] R13: ffff88047e130f38 R14: 000000000000000b R15: ffff88046f37a558
[  101.364314] FS:  0000000000000000(0000) GS:ffff880277c00000(0000) knlGS:0000000000000000
[  101.373342] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
[  101.379753] CR2: 0000000000000098 CR3: 000000047f409004 CR4: 00000000001606f0
[  101.387714] Call Trace:
[  101.390445]  blk_mq_update_nr_hw_queues+0xbf/0x130
[  101.395791]  nvme_reset_work+0x6f4/0xc06 [nvme]
[  101.400848]  ? pick_next_task_fair+0x290/0x5f0
[  101.405807]  ? __switch_to+0x1f5/0x430
[  101.409988]  ? put_prev_entity+0x2f/0xd0
[  101.414365]  process_one_work+0x141/0x340
[  101.418836]  worker_thread+0x47/0x3e0
[  101.422921]  kthread+0xf5/0x130
[  101.426424]  ? rescuer_thread+0x380/0x380
[  101.430896]  ? kthread_associate_blkcg+0x90/0x90
[  101.436048]  ret_from_fork+0x1f/0x30
[  101.440034] Code: 48 83 3c ca 00 0f 84 2b 01 00 00 48 63 cd 48 8b 93 10 01 00 00 8b 0c 88 48 8b 83 20 01 00 00 4a 03 14 f5 60 04 af 81 48 8b 0c c8 <48> 8b 81 98 00 00 00 f0 4c 0f ab 30 8b 81 f8 00 00 00 89 42 44
[  101.461116] RIP: blk_mq_map_swqueue+0xbc/0x200 RSP: ffffc9000234fd70
[  101.468205] CR2: 0000000000000098
[  101.471907] ---[ end trace 5fe710f98228a3ca ]---
[  101.482489] Kernel panic - not syncing: Fatal exception
[  101.488505] Kernel Offset: disabled
[  101.497752] ---[ end Kernel panic - not syncing: Fatal exception

Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Suggested-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reported-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Tested-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: quiesce queue during switching io sched and updating nr_requests

Dispatch may still be in-progress after queue is frozen, so we have to
quiesce queue before switching IO scheduler and updating nr_requests.

Also when switching io schedulers, blk_mq_run_hw_queue() may still be
called somewhere(such as from nvme_reset_work()), and io scheduler's
per-hctx data may not be setup yet, so cause oops even inside
blk_mq_hctx_has_pending(), such as it can be run just between:

        ret = e->ops.mq.init_sched(q, e);
AND
        ret = e->ops.mq.init_hctx(hctx, i)

inside blk_mq_init_sched().

This reverts commit 7a148c2fcff8330(block: don't call blk_mq_quiesce_queue()
after queue is frozen) basically, and makes sure blk_mq_hctx_has_pending
won't be called if queue is quiesced.

Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Fixes: 7a148c2fcff83309(block: don't call blk_mq_quiesce_queue() after queue is frozen)
Reported-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Tested-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-mq: quiesce queue before freeing queue

After queue is frozen, dispatch still may happen, for example:

1) requests are submitted from several contexts
2) requests from all these contexts are inserted to queue, but may dispatch
to LLD in one of these paths, but other paths sill need to move on even all
these requests are completed(that means blk_mq_freeze_queue_wait() returns
at that time)
3) dispatch after queue freezing still moves on and causes use-after-free,
because request queue is freed

This patch quiesces queue after it is frozen, and makes sure all
in-progress dispatch are completed.

This patch fixes the following kernel crash when running heavy IOs vs.
deleting device:

[   36.719251] BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000008
[   36.720318] IP: kyber_has_work+0x14/0x40
[   36.720847] PGD 254bf5067 P4D 254bf5067 PUD 255e6a067 PMD 0
[   36.721584] Oops: 0000 [#1] PREEMPT SMP
[   36.722105] Dumping ftrace buffer:
[   36.722570]    (ftrace buffer empty)
[   36.723057] Modules linked in: scsi_debug ebtable_filter ebtables ip6table_filter ip6_tables tcm_loop iscsi_target_mod target_core_file target_core_iblock target_core_pscsi target_core_mod xt_CHECKSUM iptable_mangle ipt_MASQUERADE nf_nat_masquerade_ipv4 iptable_nat nf_conntrack_ipv4 nf_defrag_ipv4 nf_nat_ipv4 nf_nat nf_conntrack libcrc32c bridge stp llc fuse iptable_filter ip_tables sd_mod sg btrfs xor zstd_decompress zstd_compress xxhash raid6_pq mptsas mptscsih bcache crc32c_intel ahci mptbase libahci serio_raw scsi_transport_sas nvme libata shpchp lpc_ich virtio_scsi nvme_core binfmt_misc dm_mod iscsi_tcp libiscsi_tcp libiscsi scsi_transport_iscsi null_blk configs
[   36.733438] CPU: 2 PID: 2374 Comm: fio Not tainted 4.15.0-rc2.blk_mq_quiesce+ #714
[   36.735143] Hardware name: QEMU Standard PC (Q35 + ICH9, 2009), BIOS 1.9.3-1.fc25 04/01/2014
[   36.736688] RIP: 0010:kyber_has_work+0x14/0x40
[   36.737515] RSP: 0018:ffffc9000209bca0 EFLAGS: 00010202
[   36.738431] RAX: 0000000000000008 RBX: ffff88025578bfc8 RCX: ffff880257bf4ed0
[   36.739581] RDX: 0000000000000038 RSI: ffffffff81a98c6d RDI: ffff88025578bfc8
[   36.740730] RBP: ffff880253cebfc8 R08: ffffc9000209bda0 R09: ffff8802554f3480
[   36.741885] R10: ffffc9000209be60 R11: ffff880263f72538 R12: ffff88025573e9e8
[   36.743036] R13: ffff88025578bfd0 R14: 0000000000000001 R15: 0000000000000000
[   36.744189] FS:  00007f9b9bee67c0(0000) GS:ffff88027fc80000(0000) knlGS:0000000000000000
[   36.746617] CS:  0010 DS: 0000 ES: 0000 CR0: 0000000080050033
[   36.748483] CR2: 0000000000000008 CR3: 0000000254bf4001 CR4: 00000000003606e0
[   36.750164] DR0: 0000000000000000 DR1: 0000000000000000 DR2: 0000000000000000
[   36.751455] DR3: 0000000000000000 DR6: 00000000fffe0ff0 DR7: 0000000000000400
[   36.752796] Call Trace:
[   36.753992]  blk_mq_do_dispatch_sched+0x7f/0xe0
[   36.755110]  blk_mq_sched_dispatch_requests+0x119/0x190
[   36.756179]  __blk_mq_run_hw_queue+0x83/0x90
[   36.757144]  __blk_mq_delay_run_hw_queue+0xaf/0x110
[   36.758046]  blk_mq_run_hw_queue+0x24/0x70
[   36.758845]  blk_mq_flush_plug_list+0x1e7/0x270
[   36.759676]  blk_flush_plug_list+0xd6/0x240
[   36.760463]  blk_finish_plug+0x27/0x40
[   36.761195]  do_io_submit+0x19b/0x780
[   36.761921]  ? entry_SYSCALL_64_fastpath+0x1a/0x7d
[   36.762788]  entry_SYSCALL_64_fastpath+0x1a/0x7d
[   36.763639] RIP: 0033:0x7f9b9699f697
[   36.764352] RSP: 002b:00007ffc10f991b8 EFLAGS: 00000206 ORIG_RAX: 00000000000000d1
[   36.765773] RAX: ffffffffffffffda RBX: 00000000008f6f00 RCX: 00007f9b9699f697
[   36.766965] RDX: 0000000000a5e6c0 RSI: 0000000000000001 RDI: 00007f9b8462a000
[   36.768377] RBP: 0000000000000000 R08: 0000000000000001 R09: 00000000008f6420
[   36.769649] R10: 00007f9b846e5000 R11: 0000000000000206 R12: 00007f9b795d6a70
[   36.770807] R13: 00007f9b795e4140 R14: 00007f9b795e3fe0 R15: 0000000100000000
[   36.771955] Code: 83 c7 10 e9 3f 68 d1 ff 0f 1f 44 00 00 66 2e 0f 1f 84 00 00 00 00 00 0f 1f 44 00 00 48 8b 97 b0 00 00 00 48 8d 42 08 48 83 c2 38 <48> 3b 00 74 06 b8 01 00 00 00 c3 48 3b 40 08 75 f4 48 83 c0 10
[   36.775004] RIP: kyber_has_work+0x14/0x40 RSP: ffffc9000209bca0
[   36.776012] CR2: 0000000000000008
[   36.776690] ---[ end trace 4045cbce364ff2a4 ]---
[   36.777527] Kernel panic - not syncing: Fatal exception
[   36.778526] Dumping ftrace buffer:
[   36.779313]    (ftrace buffer empty)
[   36.780081] Kernel Offset: disabled
[   36.780877] ---[ end Kernel panic - not syncing: Fatal exception

Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: stable@vger.kernel.org
Tested-by: Yi Zhang <yi.zhang@redhat.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mq-deadline: make it clear that __dd_dispatch_request() works on all hw queues

Don't pass in the hardware queue to __dd_dispatch_request(), since it
leads the reader to believe that we are returning a request for that
specific hardware queue. That's not how mq-deadline works, the state
for determining which request to serve next is shared across all
hardware queues for a device.

Reviewed-by: Omar Sandoval <osandov@fb.com>
Reviewed-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

target: Use sgl_alloc_order() and sgl_free()

Use the sgl_alloc_order() and sgl_free() functions instead of open
coding these functions.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Acked-by: Nicholas A. Bellinger <nab@linux-iscsi.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

nvmet/rdma: Use sgl_alloc() and sgl_free()

Use the sgl_alloc() and sgl_free() functions instead of open coding
these functions.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Cc: Keith Busch <keith.busch@intel.com>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

nvmet/fc: Use sgl_alloc() and sgl_free()

Use the sgl_alloc() and sgl_free() functions instead of open coding
these functions.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Reviewed-by: James Smart <james.smart@broadcom.com>
Cc: Keith Busch <keith.busch@intel.com>
Cc: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Cc: Sagi Grimberg <sagi@grimberg.me>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

crypto: scompress - use sgl_alloc() and sgl_free()

Use the sgl_alloc() and sgl_free() functions instead of open coding
these functions.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Acked-by: Ard Biesheuvel <ard.biesheuvel@linaro.org>
Cc: Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

lib/scatterlist: Introduce sgl_alloc() and sgl_free()

Many kernel drivers contain code that allocates and frees both a
scatterlist and the pages that populate that scatterlist.
Introduce functions in lib/scatterlist.c that perform these tasks
instead of duplicating this functionality in multiple drivers.
Only include these functions in the build if CONFIG_SGL_ALLOC=y
to avoid that the kernel size increases if this functionality is
not used.

Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <jthumshirn@suse.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

writeback: update comment in inode_io_list_move_locked

The @head can be wb->b_dirty_time, so update the comment.

Acked-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Signed-off-by: Wang Long <wanglong19@meituan.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

DAC960: split up ioctl function to reduce stack size

When CONFIG_KASAN is set, all the local variables in this function are
allocated on the stack together, leading to a warning about possible
kernel stack overflow:

drivers/block/DAC960.c: In function 'DAC960_gam_ioctl':
drivers/block/DAC960.c:7061:1: error: the frame size of 2240 bytes is larger than 2048 bytes [-Werror=frame-larger-than=]

By splitting up the function into smaller chunks, we can avoid that and
make the code slightly more readable at the same time. The coding style
in this file is completely nonstandard, and I chose to not touch that
at all, leaving the unconventional intendation unchanged to make it
easier to review the diff.

Signed-off-by: Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: blk-merge: remove unnecessary check

In this case, 'sectors' can't be zero at all, so remove the check
and let the bio be split.

Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: blk-merge: try to make front segments in full size

When merging one bvec into segment, if the bvec is too big
to merge, current policy is to move the whole bvec into another
new segment.

This patchset changes the policy into trying to maximize size of
front segments, that means in above situation, part of bvec
is merged into current segment, and the remainder is put
into next segment.

This patch prepares for support multipage bvec because
it can be quite common to see this case and we should try
to make front segments in full size.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

blk-merge: compute bio->bi_seg_front_size efficiently

It is enough to check and compute bio->bi_seg_front_size just
after the 1st segment is found, but current code checks that
for each bvec, which is inefficient.

This patch follows the way in  __blk_recalc_rq_segments()
for computing bio->bi_seg_front_size, and it is more efficient
and code becomes more readable too.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

dm-crypt: don't clear bvec->bv_page in crypt_free_buffer_pages()

The bio is always freed after running crypt_free_buffer_pages(), so it
isn't necessary to clear bv->bv_page.

Cc: Mike Snitzer <snitzer@redhat.com>
Cc:dm-devel@redhat.com
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

btrfs: avoid accessing bvec table directly for a cloned bio

Commit 17347cec15f919901c90(Btrfs: change how we iterate bios in endio)
mentioned that for dio the submitted bio may be fast cloned, we
can't access the bvec table directly for a cloned bio, so use
bio_get_first_bvec() to retrieve the 1st bvec.

Cc: Chris Mason <clm@fb.com>
Cc: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Cc: David Sterba <dsterba@suse.com>
Cc: linux-btrfs@vger.kernel.org
Cc: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Reviewed-by: Liu Bo <bo.li.liu@oracle.com>
Acked: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

btrfs: avoid access to .bi_vcnt directly

BTRFS uses bio->bi_vcnt to figure out page numbers, this approach is no
longer valid once we start enabling multipage bvecs.
correct once we start to enable multipage bvec.

Use bio_nr_pages() to do that instead.

Cc: Chris Mason <clm@fb.com>
Cc: Josef Bacik <jbacik@fb.com>
Cc: David Sterba <dsterba@suse.com>
Cc: linux-btrfs@vger.kernel.org
Acked-by: David Sterba <dsterba@suse.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: move bio_alloc_pages() to bcache

bcache is the only user of bio_alloc_pages(), so move this function into
bcache, and avoid it being misused in the future.

Also rename it to bch_bio_allo_pages() since it is bcache only.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

bcache: comment on direct access to bvec table

All direct access to bvec table are safe even after multipage bvec is
supported.

Cc: linux-bcache@vger.kernel.org
Acked-by: Coly Li <colyli@suse.de>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

dm: limit the max bio size as BIO_MAX_PAGES * PAGE_SIZE

For BIO based DM, some targets aren't ready for dealing with bigger
incoming bio than 1Mbyte, such as crypt target.

Cc: Mike Snitzer <snitzer@redhat.com>
Cc:dm-devel@redhat.com
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: bounce: don't access bio->bi_io_vec in copy_to_high_bio_irq

Firstly this patch introduces BVEC_ITER_ALL_INIT for iterating one bio
from start to end.

As we need to support multipage bvecs, don't access bio->bi_io_vec
in copy_to_high_bio_irq(), and just use the standard iterator for that.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: bounce: avoid direct access to bvec table

We will support multipage bvecs in the future, so change to iterator way
for getting bv_page of bvec from original bio.

Cc: Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

fs: convert to bio_last_bvec_all()

This patch converts 3 users to bio_last_bvec_all(), so that we can go
ahead and convert to multipage bvec.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: convert to bio_first_bvec_all & bio_first_page_all

This patch converts to bio_first_bvec_all() & bio_first_page_all() for
retrieving the 1st bvec/page, and prepares for supporting multipage bvec.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: introduce bio helpers for converting to multipage bvec

The following helpers are introduced for converting current users of
direct access to bvec table, and prepares for supporting multipage bvec:

bio_pages_all()
bio_first_bvec_all()
bio_first_page_all()
bio_last_bvec_all()

All are named as bio_*_all() to following bio_for_each_segment_all(),
they can only be used on bio of !bio_flagged(bio, BIO_CLONED), that means
the whole bvec table is covered.

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: remove batches of confusing ifdefs

Commit a33801e8b473 ("block, bfq: move debug blkio stats behind
CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP") introduced two batches of confusing ifdefs:
one reported in [1], plus a similar one in another function. This
commit removes both batches, in the way suggested in [1].

[1] https://www.spinics.net/lists/linux-block/msg20043.html

Fixes: a33801e8b473 ("block, bfq: move debug blkio stats behind CONFIG_DEBUG_BLK_CGROUP")
Reported-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Tested-by: Luca Miccio <lucmiccio@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: consider also past I/O in soft real-time detection

BFQ privileges the I/O of soft real-time applications, such as video
players, to guarantee to these application a high bandwidth and a low
latency. In this respect, it is not easy to correctly detect when an
application is soft real-time. A particularly nasty false positive is
that of an I/O-bound application that occasionally happens to meet all
requirements to be deemed as soft real-time. After being detected as
soft real-time, such an application monopolizes the device. Fortunately,
BFQ will realize soon that the application is actually not soft
real-time and suspend every privilege. Yet, the application may happen
again to be wrongly detected as soft real-time, and so on.

As highlighted by our tests, this problem causes BFQ to occasionally
fail to guarantee a high responsiveness, in the presence of heavy
background I/O workloads. The reason is that the background workload
happens to be detected as soft real-time, more or less frequently,
during the execution of the interactive task under test. To give an
idea, because of this problem, Libreoffice Writer occasionally takes 8
seconds, instead of 3, to start up, if there are sequential reads and
writes in the background, on a Kingston SSDNow V300.

This commit addresses this issue by leveraging the following facts.

The reason why some applications are detected as soft real-time despite
all BFQ checks to avoid false positives, is simply that, during high
CPU or storage-device load, I/O-bound applications may happen to do
I/O slowly enough to meet all soft real-time requirements, and pass
all BFQ extra checks. Yet, this happens only for limited time periods:
slow-speed time intervals are usually interspersed between other time
intervals during which these applications do I/O at a very high speed.
To exploit these facts, this commit introduces a little change, in the
detection of soft real-time behavior, to systematically consider also
the recent past: the higher the speed was in the recent past, the
later next I/O should arrive for the application to be considered as
soft real-time. At the beginning of a slow-speed interval, the minimum
arrival time allowed for the next I/O usually happens to still be so
high, to fall *after* the end of the slow-speed period itself. As a
consequence, the application does not risk to be deemed as soft
real-time during the slow-speed interval. Then, during the next
high-speed interval, the application cannot, evidently, be deemed as
soft real-time (exactly because of its speed), and so on.

This extra filtering proved to be rather effective: in the above test,
the frequency of false positives became so low that the start-up time
was 3 seconds in all iterations (apart from occasional outliers,
caused by page-cache-management issues, which are out of the scope of
this commit, and cannot be solved by an I/O scheduler).

Tested-by: Lee Tibbert <lee.tibbert@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Angelo Ruocco <angeloruocco90@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: remove superfluous check in queue-merging setup

When two or more processes do I/O in a way that the their requests are
sequential in respect to one another, BFQ merges the bfq_queues associated
with the processes. This way the overall I/O pattern becomes sequential,
and thus there is a boost in througput.
These cooperating processes usually start or restart to do I/O shortly
after each other. So, in order to avoid merging non-cooperating processes,
BFQ ensures that none of these queues has been in weight raising for too
long.

In this respect, from commit "block, bfq-sq, bfq-mq: let a queue be merged
only shortly after being created", BFQ checks whether any queue (and not
only weight-raised ones) is doing I/O continuously from too long to be
merged.

This new additional check makes the first one useless: a queue doing
I/O from long enough, if being weight-raised, is also a queue in
weight raising for too long to be merged. Accordingly, this commit
removes the first check.

Signed-off-by: Angelo Ruocco <angeloruocco90@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: let a queue be merged only shortly after starting I/O

In BFQ and CFQ, two processes are said to be cooperating if they do
I/O in such a way that the union of their I/O requests yields a
sequential I/O pattern. To get such a sequential I/O pattern out of
the non-sequential pattern of each cooperating process, BFQ and CFQ
merge the queues associated with these processes. In more detail,
cooperating processes, and thus their associated queues, usually
start, or restart, to do I/O shortly after each other. This is the
case, e.g., for the I/O threads of KVM/QEMU and of the dump
utility. Basing on this assumption, this commit allows a bfq_queue to
be merged only during a short time interval (100ms) after it starts,
or re-starts, to do I/O.  This filtering provides two important
benefits.

First, it greatly reduces the probability that two non-cooperating
processes have their queues merged by mistake, if they just happen to
do I/O close to each other for a short time interval. These spurious
merges cause loss of service guarantees. A low-weight bfq_queue may
unjustly get more than its expected share of the throughput: if such a
low-weight queue is merged with a high-weight queue, then the I/O for
the low-weight queue is served as if the queue had a high weight. This
may damage other high-weight queues unexpectedly.  For instance,
because of this issue, lxterminal occasionally took 7.5 seconds to
start, instead of 6.5 seconds, when some sequential readers and
writers did I/O in the background on a FUJITSU MHX2300BT HDD.  The
reason is that the bfq_queues associated with some of the readers or
the writers were merged with the high-weight queues of some processes
that had to do some urgent but little I/O. The readers then exploited
the inherited high weight for all or most of their I/O, during the
start-up of terminal. The filtering introduced by this commit
eliminated any outlier caused by spurious queue merges in our start-up
time tests.

This filtering also provides a little boost of the throughput
sustainable by BFQ: 3-4%, depending on the CPU. The reason is that,
once a bfq_queue cannot be merged any longer, this commit makes BFQ
stop updating the data needed to handle merging for the queue.

Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Angelo Ruocco <angeloruocco90@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: check low_latency flag in bfq_bfqq_save_state()

A just-created bfq_queue will certainly be deemed as interactive on
the arrival of its first I/O request, if the low_latency flag is
set. Yet, if the queue is merged with another queue on the arrival of
its first I/O request, it will not have the chance to be flagged as
interactive. Nevertheless, if the queue is then split soon enough, it
has to be flagged as interactive after the split.

To handle this early-merge scenario correctly, BFQ saves the state of
the queue, on the merge, as if the latter had already been deemed
interactive. So, if the queue is split soon, it will get
weight-raised, because the previous state of the queue is resumed on
the split.

Unfortunately, in the act of saving the state of the newly-created
queue, BFQ doesn't check whether the low_latency flag is set, and this
causes early-merged queues to be then weight-raised, on queue splits,
even if low_latency is off. This commit addresses this problem by
adding the missing check.

Signed-off-by: Angelo Ruocco <angeloruocco90@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: add missing rq_pos_tree update on rq removal

If two processes do I/O close to each other, then BFQ merges the
bfq_queues associated with these processes, to get a more sequential
I/O, and thus a higher throughput.  In this respect, to detect whether
two processes are doing I/O close to each other, BFQ keeps a list of
the head-of-line I/O requests of all active bfq_queues.  The list is
ordered by initial sectors, and implemented through a red-black tree
(rq_pos_tree).

Unfortunately, the update of the rq_pos_tree was incomplete, because
the tree was not updated on the removal of the head-of-line I/O
request of a bfq_queue, in case the queue did not remain empty. This
commit adds the missing update.

Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Angelo Ruocco <angeloruocco90@gmail.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block, bfq: increase threshold to deem I/O as random

If two processes do I/O close to each other, i.e., are cooperating
processes in BFQ (and CFQ'S) nomenclature, then BFQ merges their
associated bfq_queues, so as to get sequential I/O from the union of
the I/O requests of the processes, and thus reach a higher
throughput. A merged queue is then split if its I/O stops being
sequential. In this respect, BFQ deems the I/O of a bfq_queue as
(mostly) sequential only if less than 4 I/O requests are random, out
of the last 32 requests inserted into the queue.

Unfortunately, extensive testing (with the interleaved_io benchmark of
the S suite [1], and with real applications spawning cooperating
processes) has clearly shown that, with such a low threshold, only a
rather low I/O throughput may be reached when several cooperating
processes do I/O. In particular, the outcome of each test run was
bimodal: if queue merging occurred and was stable during the test,
then the throughput was close to the peak rate of the storage device,
otherwise the throughput was arbitrarily low (usually around 1/10 of
the peak rate with a rotational device). The probability to get the
unlucky outcomes grew with the number of cooperating processes: it was
already significant with 5 processes, and close to one with 7 or more
processes.

The cause of the low throughput in the unlucky runs was that the
merged queues containing the I/O of these cooperating processes were
soon split, because they contained more random I/O requests than those
tolerated by the 4/32 threshold, but
- that I/O would have however allowed the storage device to reach
  peak throughput or almost peak throughput;
- in contrast, the I/O of these processes, if served individually
  (from separate queues) yielded a rather low throughput.

So we repeated our tests with increasing values of the threshold,
until we found the minimum value (19) for which we obtained maximum
throughput, reliably, with at least up to 9 cooperating
processes. Then we checked that the use of that higher threshold value
did not cause any regression for any other benchmark in the suite [1].
This commit raises the threshold to such a higher value.

[1] https://github.com/Algodev-github/S

Signed-off-by: Angelo Ruocco <angeloruocco90@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Valente <paolo.valente@linaro.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

deadline-iosched: Introduce zone locking support

Introduce zone write locking to avoid write request reordering with
zoned block devices. This is achieved using a finer selection of the
next request to dispatch:
1) Any non-write request is always allowed to proceed.
2) Any write to a conventional zone is always allowed to proceed.
3) For a write to a sequential zone, the zone lock is first checked.
   a) If the zone is not locked, the write is allowed to proceed after
      its target zone is locked.
   b) If the zone is locked, the write request is skipped and the next
      request in the dispatch queue tested (back to step 1).

For a write request that has locked its target zone, the zone is
unlocked either when the request completes and the method
deadline_request_completed() is called, or when the request is requeued
using the method deadline_add_request().

Requests targeting a locked zone are always left in the scheduler queue
to preserve the initial write order. If no write request can be
dispatched, allow reads to be dispatched even if the write batch is not
done.

If the device used is not a zoned block device, or if zoned block device
support is disabled, this patch does not modify deadline behavior.

Signed-off-by: Damien Le Moal <damien.lemoal@wdc.com>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

deadline-iosched: Introduce dispatch helpers

Avoid directly referencing the next_rq and fifo_list arrays using the
helper functions deadline_next_request() and deadline_fifo_request() to
facilitate changes in the dispatch request selection in
deadline_dispatch_requests() for zoned block devices.

While at it, also remove the unnecessary forward declaration of the
function deadline_move_request().

Signed-off-by: Damien Le Moal <damien.lemoal@wdc.com>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mq-deadline: Introduce zone locking support

Introduce zone write locking to avoid write request reordering with
zoned block devices. This is achieved using a finer selection of the
next request to dispatch:
1) Any non-write request is always allowed to proceed.
2) Any write to a conventional zone is always allowed to proceed.
3) For a write to a sequential zone, the zone lock is first checked.
   a) If the zone is not locked, the write is allowed to proceed after
      its target zone is locked.
   b) If the zone is locked, the write request is skipped and the next
      request in the dispatch queue tested (back to step 1).

For a write request that has locked its target zone, the zone is
unlocked either when the request completes with a call to the method
deadline_request_completed() or when the request is requeued using
dd_insert_request().

Requests targeting a locked zone are always left in the scheduler queue
to preserve the lba ordering for write requests. If no write request
can be dispatched, allow reads to be dispatched even if the write batch
is not done.

If the device used is not a zoned block device, or if zoned block device
support is disabled, this patch does not modify mq-deadline behavior.

Signed-off-by: Damien Le Moal <damien.lemoal@wdc.com>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mq-deadline: Introduce dispatch helpers

Avoid directly referencing the next_rq and fifo_list arrays using the
helper functions deadline_next_request() and deadline_fifo_request() to
facilitate changes in the dispatch request selection in
__dd_dispatch_request() for zoned block devices.

Signed-off-by: Damien Le Moal <damien.lemoal@wdc.com>
Reviewed-by: Bart Van Assche <Bart.VanAssche@wdc.com>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: introduce zoned block devices zone write locking

Components relying only on the request_queue structure for accessing
block devices (e.g. I/O schedulers) have a limited knowledged of the
device characteristics. In particular, the device capacity cannot be
easily discovered, which for a zoned block device also result in the
inability to easily know the number of zones of the device (the zone
size is indicated by the chunk_sectors field of the queue limits).

Introduce the nr_zones field to the request_queue structure to simplify
access to this information. Also, add the bitmap seq_zone_bitmap which
indicates which zones of the device are sequential zones (write
preferred or write required) and the bitmap seq_zones_wlock which
indicates if a zone is write locked, that is, if a write request
targeting a zone was dispatched to the device. These fields are
initialized by the low level block device driver (sd.c for ZBC/ZAC
disks). They are not initialized by stacking drivers (device mappers)
handling zoned block devices (e.g. dm-linear).

Using this, I/O schedulers can introduce zone write locking to control
request dispatching to a zoned block device and avoid write request
reordering by limiting to at most a single write request per zone
outside of the scheduler at any time.

Based on previous patches from Damien Le Moal.

Signed-off-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
[Damien]
* Fixed comments and identation in blkdev.h
* Changed helper functions
* Fixed this commit message
Signed-off-by: Damien Le Moal <damien.lemoal@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

pktcdvd: Fix a recently introduced NULL pointer dereference

Call bdev_get_queue(bdev) after bdev->bd_disk has been initialized
instead of just before that pointer has been initialized. This patch
avoids that the following command

pktsetup 1 /dev/sr0

triggers the following kernel crash:

BUG: unable to handle kernel NULL pointer dereference at 0000000000000548
IP: pkt_setup_dev+0x2db/0x670 [pktcdvd]
CPU: 2 PID: 724 Comm: pktsetup Not tainted 4.15.0-rc4-dbg+ #1
Call Trace:
 pkt_ctl_ioctl+0xce/0x1c0 [pktcdvd]
 do_vfs_ioctl+0x8e/0x670
 SyS_ioctl+0x3c/0x70
 entry_SYSCALL_64_fastpath+0x23/0x9a

Reported-by: Maciej S. Szmigiero <mail@maciej.szmigiero.name>
Fixes: commit ca18d6f769d2 ("block: Make most scsi_req_init() calls implicit")
Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Tested-by: Maciej S. Szmigiero <mail@maciej.szmigiero.name>
Cc: Maciej S. Szmigiero <mail@maciej.szmigiero.name>
Cc: <stable@vger.kernel.org> # v4.13
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

pktcdvd: Fix pkt_setup_dev() error path

Commit 523e1d399ce0 ("block: make gendisk hold a reference to its queue")
modified add_disk() and disk_release() but did not update any of the
error paths that trigger a put_disk() call after disk->queue has been
assigned. That introduced the following behavior in the pktcdvd driver
if pkt_new_dev() fails:

Kernel BUG at 00000000e98fd882 [verbose debug info unavailable]

Since disk_release() calls blk_put_queue() anyway if disk->queue != NULL,
fix this by removing the blk_cleanup_queue() call from the pkt_setup_dev()
error path.

Fixes: commit 523e1d399ce0 ("block: make gendisk hold a reference to its queue")
Signed-off-by: Bart Van Assche <bart.vanassche@wdc.com>
Cc: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Cc: Maciej S. Szmigiero <mail@maciej.szmigiero.name>
Cc: <stable@vger.kernel.org> # v3.2
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

lightnvm: pblk: refactor pblk_ppa_comp function

Shorten function to simply return the value of the if statement.

Signed-off-by: Matias Bjørling <m@bjorling.me>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

lightnvm: pblk: add iostat support

Since pblk registers its own block device, the iostat accounting is
not automatically done for us. Therefore, add the necessary
accounting logic to satisfy the iostat interface.

Signed-off-by: Javier González <javier@cnexlabs.com>
Signed-off-by: Matias Bjørling <m@bjorling.me>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

lightnvm: pblk: print instance name on instance info

Add the instance name to the information printed out on target creation.

Signed-off-by: Javier González <javier@cnexlabs.com>
Signed-off-by: Matias Bjørling <m@bjorling.me>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>