[PATCH] dell_rbu driver depends on x86[64]
[linux-2.6.git] / block / as-iosched.c
1 /*
2  *  Anticipatory & deadline i/o scheduler.
3  *
4  *  Copyright (C) 2002 Jens Axboe <axboe@suse.de>
5  *                     Nick Piggin <nickpiggin@yahoo.com.au>
6  *
7  */
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/fs.h>
10 #include <linux/blkdev.h>
11 #include <linux/elevator.h>
12 #include <linux/bio.h>
13 #include <linux/config.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/compiler.h>
18 #include <linux/hash.h>
19 #include <linux/rbtree.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21
22 #define REQ_SYNC        1
23 #define REQ_ASYNC       0
24
25 /*
26  * See Documentation/block/as-iosched.txt
27  */
28
29 /*
30  * max time before a read is submitted.
31  */
32 #define default_read_expire (HZ / 8)
33
34 /*
35  * ditto for writes, these limits are not hard, even
36  * if the disk is capable of satisfying them.
37  */
38 #define default_write_expire (HZ / 4)
39
40 /*
41  * read_batch_expire describes how long we will allow a stream of reads to
42  * persist before looking to see whether it is time to switch over to writes.
43  */
44 #define default_read_batch_expire (HZ / 2)
45
46 /*
47  * write_batch_expire describes how long we want a stream of writes to run for.
48  * This is not a hard limit, but a target we set for the auto-tuning thingy.
49  * See, the problem is: we can send a lot of writes to disk cache / TCQ in
50  * a short amount of time...
51  */
52 #define default_write_batch_expire (HZ / 8)
53
54 /*
55  * max time we may wait to anticipate a read (default around 6ms)
56  */
57 #define default_antic_expire ((HZ / 150) ? HZ / 150 : 1)
58
59 /*
60  * Keep track of up to 20ms thinktimes. We can go as big as we like here,
61  * however huge values tend to interfere and not decay fast enough. A program
62  * might be in a non-io phase of operation. Waiting on user input for example,
63  * or doing a lengthy computation. A small penalty can be justified there, and
64  * will still catch out those processes that constantly have large thinktimes.
65  */
66 #define MAX_THINKTIME (HZ/50UL)
67
68 /* Bits in as_io_context.state */
69 enum as_io_states {
70         AS_TASK_RUNNING=0,      /* Process has not exited */
71         AS_TASK_IOSTARTED,      /* Process has started some IO */
72         AS_TASK_IORUNNING,      /* Process has completed some IO */
73 };
74
75 enum anticipation_status {
76         ANTIC_OFF=0,            /* Not anticipating (normal operation)  */
77         ANTIC_WAIT_REQ,         /* The last read has not yet completed  */
78         ANTIC_WAIT_NEXT,        /* Currently anticipating a request vs
79                                    last read (which has completed) */
80         ANTIC_FINISHED,         /* Anticipating but have found a candidate
81                                  * or timed out */
82 };
83
84 struct as_data {
85         /*
86          * run time data
87          */
88
89         struct request_queue *q;        /* the "owner" queue */
90
91         /*
92          * requests (as_rq s) are present on both sort_list and fifo_list
93          */
94         struct rb_root sort_list[2];
95         struct list_head fifo_list[2];
96
97         struct as_rq *next_arq[2];      /* next in sort order */
98         sector_t last_sector[2];        /* last REQ_SYNC & REQ_ASYNC sectors */
99         struct list_head *hash;         /* request hash */
100
101         unsigned long exit_prob;        /* probability a task will exit while
102                                            being waited on */
103         unsigned long exit_no_coop;     /* probablility an exited task will
104                                            not be part of a later cooperating
105                                            request */
106         unsigned long new_ttime_total;  /* mean thinktime on new proc */
107         unsigned long new_ttime_mean;
108         u64 new_seek_total;             /* mean seek on new proc */
109         sector_t new_seek_mean;
110
111         unsigned long current_batch_expires;
112         unsigned long last_check_fifo[2];
113         int changed_batch;              /* 1: waiting for old batch to end */
114         int new_batch;                  /* 1: waiting on first read complete */
115         int batch_data_dir;             /* current batch REQ_SYNC / REQ_ASYNC */
116         int write_batch_count;          /* max # of reqs in a write batch */
117         int current_write_count;        /* how many requests left this batch */
118         int write_batch_idled;          /* has the write batch gone idle? */
119         mempool_t *arq_pool;
120
121         enum anticipation_status antic_status;
122         unsigned long antic_start;      /* jiffies: when it started */
123         struct timer_list antic_timer;  /* anticipatory scheduling timer */
124         struct work_struct antic_work;  /* Deferred unplugging */
125         struct io_context *io_context;  /* Identify the expected process */
126         int ioc_finished; /* IO associated with io_context is finished */
127         int nr_dispatched;
128
129         /*
130          * settings that change how the i/o scheduler behaves
131          */
132         unsigned long fifo_expire[2];
133         unsigned long batch_expire[2];
134         unsigned long antic_expire;
135 };
136
137 #define list_entry_fifo(ptr)    list_entry((ptr), struct as_rq, fifo)
138
139 /*
140  * per-request data.
141  */
142 enum arq_state {
143         AS_RQ_NEW=0,            /* New - not referenced and not on any lists */
144         AS_RQ_QUEUED,           /* In the request queue. It belongs to the
145                                    scheduler */
146         AS_RQ_DISPATCHED,       /* On the dispatch list. It belongs to the
147                                    driver now */
148         AS_RQ_PRESCHED,         /* Debug poisoning for requests being used */
149         AS_RQ_REMOVED,
150         AS_RQ_MERGED,
151         AS_RQ_POSTSCHED,        /* when they shouldn't be */
152 };
153
154 struct as_rq {
155         /*
156          * rbtree index, key is the starting offset
157          */
158         struct rb_node rb_node;
159         sector_t rb_key;
160
161         struct request *request;
162
163         struct io_context *io_context;  /* The submitting task */
164
165         /*
166          * request hash, key is the ending offset (for back merge lookup)
167          */
168         struct list_head hash;
169         unsigned int on_hash;
170
171         /*
172          * expire fifo
173          */
174         struct list_head fifo;
175         unsigned long expires;
176
177         unsigned int is_sync;
178         enum arq_state state;
179 };
180
181 #define RQ_DATA(rq)     ((struct as_rq *) (rq)->elevator_private)
182
183 static kmem_cache_t *arq_pool;
184
185 /*
186  * IO Context helper functions
187  */
188
189 /* Called to deallocate the as_io_context */
190 static void free_as_io_context(struct as_io_context *aic)
191 {
192         kfree(aic);
193 }
194
195 /* Called when the task exits */
196 static void exit_as_io_context(struct as_io_context *aic)
197 {
198         WARN_ON(!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state));
199         clear_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state);
200 }
201
202 static struct as_io_context *alloc_as_io_context(void)
203 {
204         struct as_io_context *ret;
205
206         ret = kmalloc(sizeof(*ret), GFP_ATOMIC);
207         if (ret) {
208                 ret->dtor = free_as_io_context;
209                 ret->exit = exit_as_io_context;
210                 ret->state = 1 << AS_TASK_RUNNING;
211                 atomic_set(&ret->nr_queued, 0);
212                 atomic_set(&ret->nr_dispatched, 0);
213                 spin_lock_init(&ret->lock);
214                 ret->ttime_total = 0;
215                 ret->ttime_samples = 0;
216                 ret->ttime_mean = 0;
217                 ret->seek_total = 0;
218                 ret->seek_samples = 0;
219                 ret->seek_mean = 0;
220         }
221
222         return ret;
223 }
224
225 /*
226  * If the current task has no AS IO context then create one and initialise it.
227  * Then take a ref on the task's io context and return it.
228  */
229 static struct io_context *as_get_io_context(void)
230 {
231         struct io_context *ioc = get_io_context(GFP_ATOMIC);
232         if (ioc && !ioc->aic) {
233                 ioc->aic = alloc_as_io_context();
234                 if (!ioc->aic) {
235                         put_io_context(ioc);
236                         ioc = NULL;
237                 }
238         }
239         return ioc;
240 }
241
242 static void as_put_io_context(struct as_rq *arq)
243 {
244         struct as_io_context *aic;
245
246         if (unlikely(!arq->io_context))
247                 return;
248
249         aic = arq->io_context->aic;
250
251         if (arq->is_sync == REQ_SYNC && aic) {
252                 spin_lock(&aic->lock);
253                 set_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state);
254                 aic->last_end_request = jiffies;
255                 spin_unlock(&aic->lock);
256         }
257
258         put_io_context(arq->io_context);
259 }
260
261 /*
262  * the back merge hash support functions
263  */
264 static const int as_hash_shift = 6;
265 #define AS_HASH_BLOCK(sec)      ((sec) >> 3)
266 #define AS_HASH_FN(sec)         (hash_long(AS_HASH_BLOCK((sec)), as_hash_shift))
267 #define AS_HASH_ENTRIES         (1 << as_hash_shift)
268 #define rq_hash_key(rq)         ((rq)->sector + (rq)->nr_sectors)
269 #define list_entry_hash(ptr)    list_entry((ptr), struct as_rq, hash)
270
271 static inline void __as_del_arq_hash(struct as_rq *arq)
272 {
273         arq->on_hash = 0;
274         list_del_init(&arq->hash);
275 }
276
277 static inline void as_del_arq_hash(struct as_rq *arq)
278 {
279         if (arq->on_hash)
280                 __as_del_arq_hash(arq);
281 }
282
283 static void as_add_arq_hash(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
284 {
285         struct request *rq = arq->request;
286
287         BUG_ON(arq->on_hash);
288
289         arq->on_hash = 1;
290         list_add(&arq->hash, &ad->hash[AS_HASH_FN(rq_hash_key(rq))]);
291 }
292
293 /*
294  * move hot entry to front of chain
295  */
296 static inline void as_hot_arq_hash(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
297 {
298         struct request *rq = arq->request;
299         struct list_head *head = &ad->hash[AS_HASH_FN(rq_hash_key(rq))];
300
301         if (!arq->on_hash) {
302                 WARN_ON(1);
303                 return;
304         }
305
306         if (arq->hash.prev != head) {
307                 list_del(&arq->hash);
308                 list_add(&arq->hash, head);
309         }
310 }
311
312 static struct request *as_find_arq_hash(struct as_data *ad, sector_t offset)
313 {
314         struct list_head *hash_list = &ad->hash[AS_HASH_FN(offset)];
315         struct list_head *entry, *next = hash_list->next;
316
317         while ((entry = next) != hash_list) {
318                 struct as_rq *arq = list_entry_hash(entry);
319                 struct request *__rq = arq->request;
320
321                 next = entry->next;
322
323                 BUG_ON(!arq->on_hash);
324
325                 if (!rq_mergeable(__rq)) {
326                         as_del_arq_hash(arq);
327                         continue;
328                 }
329
330                 if (rq_hash_key(__rq) == offset)
331                         return __rq;
332         }
333
334         return NULL;
335 }
336
337 /*
338  * rb tree support functions
339  */
340 #define RB_NONE         (2)
341 #define RB_EMPTY(root)  ((root)->rb_node == NULL)
342 #define ON_RB(node)     ((node)->rb_color != RB_NONE)
343 #define RB_CLEAR(node)  ((node)->rb_color = RB_NONE)
344 #define rb_entry_arq(node)      rb_entry((node), struct as_rq, rb_node)
345 #define ARQ_RB_ROOT(ad, arq)    (&(ad)->sort_list[(arq)->is_sync])
346 #define rq_rb_key(rq)           (rq)->sector
347
348 /*
349  * as_find_first_arq finds the first (lowest sector numbered) request
350  * for the specified data_dir. Used to sweep back to the start of the disk
351  * (1-way elevator) after we process the last (highest sector) request.
352  */
353 static struct as_rq *as_find_first_arq(struct as_data *ad, int data_dir)
354 {
355         struct rb_node *n = ad->sort_list[data_dir].rb_node;
356
357         if (n == NULL)
358                 return NULL;
359
360         for (;;) {
361                 if (n->rb_left == NULL)
362                         return rb_entry_arq(n);
363
364                 n = n->rb_left;
365         }
366 }
367
368 /*
369  * Add the request to the rb tree if it is unique.  If there is an alias (an
370  * existing request against the same sector), which can happen when using
371  * direct IO, then return the alias.
372  */
373 static struct as_rq *as_add_arq_rb(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
374 {
375         struct rb_node **p = &ARQ_RB_ROOT(ad, arq)->rb_node;
376         struct rb_node *parent = NULL;
377         struct as_rq *__arq;
378         struct request *rq = arq->request;
379
380         arq->rb_key = rq_rb_key(rq);
381
382         while (*p) {
383                 parent = *p;
384                 __arq = rb_entry_arq(parent);
385
386                 if (arq->rb_key < __arq->rb_key)
387                         p = &(*p)->rb_left;
388                 else if (arq->rb_key > __arq->rb_key)
389                         p = &(*p)->rb_right;
390                 else
391                         return __arq;
392         }
393
394         rb_link_node(&arq->rb_node, parent, p);
395         rb_insert_color(&arq->rb_node, ARQ_RB_ROOT(ad, arq));
396
397         return NULL;
398 }
399
400 static inline void as_del_arq_rb(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
401 {
402         if (!ON_RB(&arq->rb_node)) {
403                 WARN_ON(1);
404                 return;
405         }
406
407         rb_erase(&arq->rb_node, ARQ_RB_ROOT(ad, arq));
408         RB_CLEAR(&arq->rb_node);
409 }
410
411 static struct request *
412 as_find_arq_rb(struct as_data *ad, sector_t sector, int data_dir)
413 {
414         struct rb_node *n = ad->sort_list[data_dir].rb_node;
415         struct as_rq *arq;
416
417         while (n) {
418                 arq = rb_entry_arq(n);
419
420                 if (sector < arq->rb_key)
421                         n = n->rb_left;
422                 else if (sector > arq->rb_key)
423                         n = n->rb_right;
424                 else
425                         return arq->request;
426         }
427
428         return NULL;
429 }
430
431 /*
432  * IO Scheduler proper
433  */
434
435 #define MAXBACK (1024 * 1024)   /*
436                                  * Maximum distance the disk will go backward
437                                  * for a request.
438                                  */
439
440 #define BACK_PENALTY    2
441
442 /*
443  * as_choose_req selects the preferred one of two requests of the same data_dir
444  * ignoring time - eg. timeouts, which is the job of as_dispatch_request
445  */
446 static struct as_rq *
447 as_choose_req(struct as_data *ad, struct as_rq *arq1, struct as_rq *arq2)
448 {
449         int data_dir;
450         sector_t last, s1, s2, d1, d2;
451         int r1_wrap=0, r2_wrap=0;       /* requests are behind the disk head */
452         const sector_t maxback = MAXBACK;
453
454         if (arq1 == NULL || arq1 == arq2)
455                 return arq2;
456         if (arq2 == NULL)
457                 return arq1;
458
459         data_dir = arq1->is_sync;
460
461         last = ad->last_sector[data_dir];
462         s1 = arq1->request->sector;
463         s2 = arq2->request->sector;
464
465         BUG_ON(data_dir != arq2->is_sync);
466
467         /*
468          * Strict one way elevator _except_ in the case where we allow
469          * short backward seeks which are biased as twice the cost of a
470          * similar forward seek.
471          */
472         if (s1 >= last)
473                 d1 = s1 - last;
474         else if (s1+maxback >= last)
475                 d1 = (last - s1)*BACK_PENALTY;
476         else {
477                 r1_wrap = 1;
478                 d1 = 0; /* shut up, gcc */
479         }
480
481         if (s2 >= last)
482                 d2 = s2 - last;
483         else if (s2+maxback >= last)
484                 d2 = (last - s2)*BACK_PENALTY;
485         else {
486                 r2_wrap = 1;
487                 d2 = 0;
488         }
489
490         /* Found required data */
491         if (!r1_wrap && r2_wrap)
492                 return arq1;
493         else if (!r2_wrap && r1_wrap)
494                 return arq2;
495         else if (r1_wrap && r2_wrap) {
496                 /* both behind the head */
497                 if (s1 <= s2)
498                         return arq1;
499                 else
500                         return arq2;
501         }
502
503         /* Both requests in front of the head */
504         if (d1 < d2)
505                 return arq1;
506         else if (d2 < d1)
507                 return arq2;
508         else {
509                 if (s1 >= s2)
510                         return arq1;
511                 else
512                         return arq2;
513         }
514 }
515
516 /*
517  * as_find_next_arq finds the next request after @prev in elevator order.
518  * this with as_choose_req form the basis for how the scheduler chooses
519  * what request to process next. Anticipation works on top of this.
520  */
521 static struct as_rq *as_find_next_arq(struct as_data *ad, struct as_rq *last)
522 {
523         const int data_dir = last->is_sync;
524         struct as_rq *ret;
525         struct rb_node *rbnext = rb_next(&last->rb_node);
526         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&last->rb_node);
527         struct as_rq *arq_next, *arq_prev;
528
529         BUG_ON(!ON_RB(&last->rb_node));
530
531         if (rbprev)
532                 arq_prev = rb_entry_arq(rbprev);
533         else
534                 arq_prev = NULL;
535
536         if (rbnext)
537                 arq_next = rb_entry_arq(rbnext);
538         else {
539                 arq_next = as_find_first_arq(ad, data_dir);
540                 if (arq_next == last)
541                         arq_next = NULL;
542         }
543
544         ret = as_choose_req(ad, arq_next, arq_prev);
545
546         return ret;
547 }
548
549 /*
550  * anticipatory scheduling functions follow
551  */
552
553 /*
554  * as_antic_expired tells us when we have anticipated too long.
555  * The funny "absolute difference" math on the elapsed time is to handle
556  * jiffy wraps, and disks which have been idle for 0x80000000 jiffies.
557  */
558 static int as_antic_expired(struct as_data *ad)
559 {
560         long delta_jif;
561
562         delta_jif = jiffies - ad->antic_start;
563         if (unlikely(delta_jif < 0))
564                 delta_jif = -delta_jif;
565         if (delta_jif < ad->antic_expire)
566                 return 0;
567
568         return 1;
569 }
570
571 /*
572  * as_antic_waitnext starts anticipating that a nice request will soon be
573  * submitted. See also as_antic_waitreq
574  */
575 static void as_antic_waitnext(struct as_data *ad)
576 {
577         unsigned long timeout;
578
579         BUG_ON(ad->antic_status != ANTIC_OFF
580                         && ad->antic_status != ANTIC_WAIT_REQ);
581
582         timeout = ad->antic_start + ad->antic_expire;
583
584         mod_timer(&ad->antic_timer, timeout);
585
586         ad->antic_status = ANTIC_WAIT_NEXT;
587 }
588
589 /*
590  * as_antic_waitreq starts anticipating. We don't start timing the anticipation
591  * until the request that we're anticipating on has finished. This means we
592  * are timing from when the candidate process wakes up hopefully.
593  */
594 static void as_antic_waitreq(struct as_data *ad)
595 {
596         BUG_ON(ad->antic_status == ANTIC_FINISHED);
597         if (ad->antic_status == ANTIC_OFF) {
598                 if (!ad->io_context || ad->ioc_finished)
599                         as_antic_waitnext(ad);
600                 else
601                         ad->antic_status = ANTIC_WAIT_REQ;
602         }
603 }
604
605 /*
606  * This is called directly by the functions in this file to stop anticipation.
607  * We kill the timer and schedule a call to the request_fn asap.
608  */
609 static void as_antic_stop(struct as_data *ad)
610 {
611         int status = ad->antic_status;
612
613         if (status == ANTIC_WAIT_REQ || status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
614                 if (status == ANTIC_WAIT_NEXT)
615                         del_timer(&ad->antic_timer);
616                 ad->antic_status = ANTIC_FINISHED;
617                 /* see as_work_handler */
618                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
619         }
620 }
621
622 /*
623  * as_antic_timeout is the timer function set by as_antic_waitnext.
624  */
625 static void as_antic_timeout(unsigned long data)
626 {
627         struct request_queue *q = (struct request_queue *)data;
628         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
629         unsigned long flags;
630
631         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
632         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
633                         || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
634                 struct as_io_context *aic = ad->io_context->aic;
635
636                 ad->antic_status = ANTIC_FINISHED;
637                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
638
639                 if (aic->ttime_samples == 0) {
640                         /* process anticipated on has exited or timed out*/
641                         ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
642                 }
643                 if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
644                         /* process not "saved" by a cooperating request */
645                         ad->exit_no_coop = (7*ad->exit_no_coop + 256)/8;
646                 }
647         }
648         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
649 }
650
651 static void as_update_thinktime(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
652                                 unsigned long ttime)
653 {
654         /* fixed point: 1.0 == 1<<8 */
655         if (aic->ttime_samples == 0) {
656                 ad->new_ttime_total = (7*ad->new_ttime_total + 256*ttime) / 8;
657                 ad->new_ttime_mean = ad->new_ttime_total / 256;
658
659                 ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob)/8;
660         }
661         aic->ttime_samples = (7*aic->ttime_samples + 256) / 8;
662         aic->ttime_total = (7*aic->ttime_total + 256*ttime) / 8;
663         aic->ttime_mean = (aic->ttime_total + 128) / aic->ttime_samples;
664 }
665
666 static void as_update_seekdist(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
667                                 sector_t sdist)
668 {
669         u64 total;
670
671         if (aic->seek_samples == 0) {
672                 ad->new_seek_total = (7*ad->new_seek_total + 256*(u64)sdist)/8;
673                 ad->new_seek_mean = ad->new_seek_total / 256;
674         }
675
676         /*
677          * Don't allow the seek distance to get too large from the
678          * odd fragment, pagein, etc
679          */
680         if (aic->seek_samples <= 60) /* second&third seek */
681                 sdist = min(sdist, (aic->seek_mean * 4) + 2*1024*1024);
682         else
683                 sdist = min(sdist, (aic->seek_mean * 4) + 2*1024*64);
684
685         aic->seek_samples = (7*aic->seek_samples + 256) / 8;
686         aic->seek_total = (7*aic->seek_total + (u64)256*sdist) / 8;
687         total = aic->seek_total + (aic->seek_samples/2);
688         do_div(total, aic->seek_samples);
689         aic->seek_mean = (sector_t)total;
690 }
691
692 /*
693  * as_update_iohist keeps a decaying histogram of IO thinktimes, and
694  * updates @aic->ttime_mean based on that. It is called when a new
695  * request is queued.
696  */
697 static void as_update_iohist(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
698                                 struct request *rq)
699 {
700         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
701         int data_dir = arq->is_sync;
702         unsigned long thinktime = 0;
703         sector_t seek_dist;
704
705         if (aic == NULL)
706                 return;
707
708         if (data_dir == REQ_SYNC) {
709                 unsigned long in_flight = atomic_read(&aic->nr_queued)
710                                         + atomic_read(&aic->nr_dispatched);
711                 spin_lock(&aic->lock);
712                 if (test_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state) ||
713                         test_bit(AS_TASK_IOSTARTED, &aic->state)) {
714                         /* Calculate read -> read thinktime */
715                         if (test_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state)
716                                                         && in_flight == 0) {
717                                 thinktime = jiffies - aic->last_end_request;
718                                 thinktime = min(thinktime, MAX_THINKTIME-1);
719                         }
720                         as_update_thinktime(ad, aic, thinktime);
721
722                         /* Calculate read -> read seek distance */
723                         if (aic->last_request_pos < rq->sector)
724                                 seek_dist = rq->sector - aic->last_request_pos;
725                         else
726                                 seek_dist = aic->last_request_pos - rq->sector;
727                         as_update_seekdist(ad, aic, seek_dist);
728                 }
729                 aic->last_request_pos = rq->sector + rq->nr_sectors;
730                 set_bit(AS_TASK_IOSTARTED, &aic->state);
731                 spin_unlock(&aic->lock);
732         }
733 }
734
735 /*
736  * as_close_req decides if one request is considered "close" to the
737  * previous one issued.
738  */
739 static int as_close_req(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
740                                 struct as_rq *arq)
741 {
742         unsigned long delay;    /* milliseconds */
743         sector_t last = ad->last_sector[ad->batch_data_dir];
744         sector_t next = arq->request->sector;
745         sector_t delta; /* acceptable close offset (in sectors) */
746         sector_t s;
747
748         if (ad->antic_status == ANTIC_OFF || !ad->ioc_finished)
749                 delay = 0;
750         else
751                 delay = ((jiffies - ad->antic_start) * 1000) / HZ;
752
753         if (delay == 0)
754                 delta = 8192;
755         else if (delay <= 20 && delay <= ad->antic_expire)
756                 delta = 8192 << delay;
757         else
758                 return 1;
759
760         if ((last <= next + (delta>>1)) && (next <= last + delta))
761                 return 1;
762
763         if (last < next)
764                 s = next - last;
765         else
766                 s = last - next;
767
768         if (aic->seek_samples == 0) {
769                 /*
770                  * Process has just started IO. Use past statistics to
771                  * gauge success possibility
772                  */
773                 if (ad->new_seek_mean > s) {
774                         /* this request is better than what we're expecting */
775                         return 1;
776                 }
777
778         } else {
779                 if (aic->seek_mean > s) {
780                         /* this request is better than what we're expecting */
781                         return 1;
782                 }
783         }
784
785         return 0;
786 }
787
788 /*
789  * as_can_break_anticipation returns true if we have been anticipating this
790  * request.
791  *
792  * It also returns true if the process against which we are anticipating
793  * submits a write - that's presumably an fsync, O_SYNC write, etc. We want to
794  * dispatch it ASAP, because we know that application will not be submitting
795  * any new reads.
796  *
797  * If the task which has submitted the request has exited, break anticipation.
798  *
799  * If this task has queued some other IO, do not enter enticipation.
800  */
801 static int as_can_break_anticipation(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
802 {
803         struct io_context *ioc;
804         struct as_io_context *aic;
805
806         ioc = ad->io_context;
807         BUG_ON(!ioc);
808
809         if (arq && ioc == arq->io_context) {
810                 /* request from same process */
811                 return 1;
812         }
813
814         if (ad->ioc_finished && as_antic_expired(ad)) {
815                 /*
816                  * In this situation status should really be FINISHED,
817                  * however the timer hasn't had the chance to run yet.
818                  */
819                 return 1;
820         }
821
822         aic = ioc->aic;
823         if (!aic)
824                 return 0;
825
826         if (atomic_read(&aic->nr_queued) > 0) {
827                 /* process has more requests queued */
828                 return 1;
829         }
830
831         if (atomic_read(&aic->nr_dispatched) > 0) {
832                 /* process has more requests dispatched */
833                 return 1;
834         }
835
836         if (arq && arq->is_sync == REQ_SYNC && as_close_req(ad, aic, arq)) {
837                 /*
838                  * Found a close request that is not one of ours.
839                  *
840                  * This makes close requests from another process update
841                  * our IO history. Is generally useful when there are
842                  * two or more cooperating processes working in the same
843                  * area.
844                  */
845                 if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
846                         if (aic->ttime_samples == 0)
847                                 ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
848
849                         ad->exit_no_coop = (7*ad->exit_no_coop)/8;
850                 }
851
852                 as_update_iohist(ad, aic, arq->request);
853                 return 1;
854         }
855
856         if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
857                 /* process anticipated on has exited */
858                 if (aic->ttime_samples == 0)
859                         ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
860
861                 if (ad->exit_no_coop > 128)
862                         return 1;
863         }
864
865         if (aic->ttime_samples == 0) {
866                 if (ad->new_ttime_mean > ad->antic_expire)
867                         return 1;
868                 if (ad->exit_prob * ad->exit_no_coop > 128*256)
869                         return 1;
870         } else if (aic->ttime_mean > ad->antic_expire) {
871                 /* the process thinks too much between requests */
872                 return 1;
873         }
874
875         return 0;
876 }
877
878 /*
879  * as_can_anticipate indicates weather we should either run arq
880  * or keep anticipating a better request.
881  */
882 static int as_can_anticipate(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
883 {
884         if (!ad->io_context)
885                 /*
886                  * Last request submitted was a write
887                  */
888                 return 0;
889
890         if (ad->antic_status == ANTIC_FINISHED)
891                 /*
892                  * Don't restart if we have just finished. Run the next request
893                  */
894                 return 0;
895
896         if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
897                 /*
898                  * This request is a good candidate. Don't keep anticipating,
899                  * run it.
900                  */
901                 return 0;
902
903         /*
904          * OK from here, we haven't finished, and don't have a decent request!
905          * Status is either ANTIC_OFF so start waiting,
906          * ANTIC_WAIT_REQ so continue waiting for request to finish
907          * or ANTIC_WAIT_NEXT so continue waiting for an acceptable request.
908          */
909
910         return 1;
911 }
912
913 /*
914  * as_update_arq must be called whenever a request (arq) is added to
915  * the sort_list. This function keeps caches up to date, and checks if the
916  * request might be one we are "anticipating"
917  */
918 static void as_update_arq(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
919 {
920         const int data_dir = arq->is_sync;
921
922         /* keep the next_arq cache up to date */
923         ad->next_arq[data_dir] = as_choose_req(ad, arq, ad->next_arq[data_dir]);
924
925         /*
926          * have we been anticipating this request?
927          * or does it come from the same process as the one we are anticipating
928          * for?
929          */
930         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
931                         || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
932                 if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
933                         as_antic_stop(ad);
934         }
935 }
936
937 /*
938  * Gathers timings and resizes the write batch automatically
939  */
940 static void update_write_batch(struct as_data *ad)
941 {
942         unsigned long batch = ad->batch_expire[REQ_ASYNC];
943         long write_time;
944
945         write_time = (jiffies - ad->current_batch_expires) + batch;
946         if (write_time < 0)
947                 write_time = 0;
948
949         if (write_time > batch && !ad->write_batch_idled) {
950                 if (write_time > batch * 3)
951                         ad->write_batch_count /= 2;
952                 else
953                         ad->write_batch_count--;
954         } else if (write_time < batch && ad->current_write_count == 0) {
955                 if (batch > write_time * 3)
956                         ad->write_batch_count *= 2;
957                 else
958                         ad->write_batch_count++;
959         }
960
961         if (ad->write_batch_count < 1)
962                 ad->write_batch_count = 1;
963 }
964
965 /*
966  * as_completed_request is to be called when a request has completed and
967  * returned something to the requesting process, be it an error or data.
968  */
969 static void as_completed_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
970 {
971         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
972         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
973
974         WARN_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
975
976         if (arq->state != AS_RQ_REMOVED) {
977                 printk("arq->state %d\n", arq->state);
978                 WARN_ON(1);
979                 goto out;
980         }
981
982         if (ad->changed_batch && ad->nr_dispatched == 1) {
983                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
984                 ad->changed_batch = 0;
985
986                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
987                         ad->new_batch = 1;
988         }
989         WARN_ON(ad->nr_dispatched == 0);
990         ad->nr_dispatched--;
991
992         /*
993          * Start counting the batch from when a request of that direction is
994          * actually serviced. This should help devices with big TCQ windows
995          * and writeback caches
996          */
997         if (ad->new_batch && ad->batch_data_dir == arq->is_sync) {
998                 update_write_batch(ad);
999                 ad->current_batch_expires = jiffies +
1000                                 ad->batch_expire[REQ_SYNC];
1001                 ad->new_batch = 0;
1002         }
1003
1004         if (ad->io_context == arq->io_context && ad->io_context) {
1005                 ad->antic_start = jiffies;
1006                 ad->ioc_finished = 1;
1007                 if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ) {
1008                         /*
1009                          * We were waiting on this request, now anticipate
1010                          * the next one
1011                          */
1012                         as_antic_waitnext(ad);
1013                 }
1014         }
1015
1016         as_put_io_context(arq);
1017 out:
1018         arq->state = AS_RQ_POSTSCHED;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * as_remove_queued_request removes a request from the pre dispatch queue
1023  * without updating refcounts. It is expected the caller will drop the
1024  * reference unless it replaces the request at somepart of the elevator
1025  * (ie. the dispatch queue)
1026  */
1027 static void as_remove_queued_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1028 {
1029         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1030         const int data_dir = arq->is_sync;
1031         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1032
1033         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1034
1035         if (arq->io_context && arq->io_context->aic) {
1036                 BUG_ON(!atomic_read(&arq->io_context->aic->nr_queued));
1037                 atomic_dec(&arq->io_context->aic->nr_queued);
1038         }
1039
1040         /*
1041          * Update the "next_arq" cache if we are about to remove its
1042          * entry
1043          */
1044         if (ad->next_arq[data_dir] == arq)
1045                 ad->next_arq[data_dir] = as_find_next_arq(ad, arq);
1046
1047         list_del_init(&arq->fifo);
1048         as_del_arq_hash(arq);
1049         as_del_arq_rb(ad, arq);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * as_fifo_expired returns 0 if there are no expired reads on the fifo,
1054  * 1 otherwise.  It is ratelimited so that we only perform the check once per
1055  * `fifo_expire' interval.  Otherwise a large number of expired requests
1056  * would create a hopeless seekstorm.
1057  *
1058  * See as_antic_expired comment.
1059  */
1060 static int as_fifo_expired(struct as_data *ad, int adir)
1061 {
1062         struct as_rq *arq;
1063         long delta_jif;
1064
1065         delta_jif = jiffies - ad->last_check_fifo[adir];
1066         if (unlikely(delta_jif < 0))
1067                 delta_jif = -delta_jif;
1068         if (delta_jif < ad->fifo_expire[adir])
1069                 return 0;
1070
1071         ad->last_check_fifo[adir] = jiffies;
1072
1073         if (list_empty(&ad->fifo_list[adir]))
1074                 return 0;
1075
1076         arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[adir].next);
1077
1078         return time_after(jiffies, arq->expires);
1079 }
1080
1081 /*
1082  * as_batch_expired returns true if the current batch has expired. A batch
1083  * is a set of reads or a set of writes.
1084  */
1085 static inline int as_batch_expired(struct as_data *ad)
1086 {
1087         if (ad->changed_batch || ad->new_batch)
1088                 return 0;
1089
1090         if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
1091                 /* TODO! add a check so a complete fifo gets written? */
1092                 return time_after(jiffies, ad->current_batch_expires);
1093
1094         return time_after(jiffies, ad->current_batch_expires)
1095                 || ad->current_write_count == 0;
1096 }
1097
1098 /*
1099  * move an entry to dispatch queue
1100  */
1101 static void as_move_to_dispatch(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
1102 {
1103         struct request *rq = arq->request;
1104         const int data_dir = arq->is_sync;
1105
1106         BUG_ON(!ON_RB(&arq->rb_node));
1107
1108         as_antic_stop(ad);
1109         ad->antic_status = ANTIC_OFF;
1110
1111         /*
1112          * This has to be set in order to be correctly updated by
1113          * as_find_next_arq
1114          */
1115         ad->last_sector[data_dir] = rq->sector + rq->nr_sectors;
1116
1117         if (data_dir == REQ_SYNC) {
1118                 /* In case we have to anticipate after this */
1119                 copy_io_context(&ad->io_context, &arq->io_context);
1120         } else {
1121                 if (ad->io_context) {
1122                         put_io_context(ad->io_context);
1123                         ad->io_context = NULL;
1124                 }
1125
1126                 if (ad->current_write_count != 0)
1127                         ad->current_write_count--;
1128         }
1129         ad->ioc_finished = 0;
1130
1131         ad->next_arq[data_dir] = as_find_next_arq(ad, arq);
1132
1133         /*
1134          * take it off the sort and fifo list, add to dispatch queue
1135          */
1136         while (!list_empty(&rq->queuelist)) {
1137                 struct request *__rq = list_entry_rq(rq->queuelist.next);
1138                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
1139
1140                 list_del(&__rq->queuelist);
1141
1142                 elv_dispatch_add_tail(ad->q, __rq);
1143
1144                 if (__arq->io_context && __arq->io_context->aic)
1145                         atomic_inc(&__arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1146
1147                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1148                 __arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
1149
1150                 ad->nr_dispatched++;
1151         }
1152
1153         as_remove_queued_request(ad->q, rq);
1154         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1155
1156         elv_dispatch_sort(ad->q, rq);
1157
1158         arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
1159         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
1160                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1161         ad->nr_dispatched++;
1162 }
1163
1164 /*
1165  * as_dispatch_request selects the best request according to
1166  * read/write expire, batch expire, etc, and moves it to the dispatch
1167  * queue. Returns 1 if a request was found, 0 otherwise.
1168  */
1169 static int as_dispatch_request(request_queue_t *q, int force)
1170 {
1171         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1172         struct as_rq *arq;
1173         const int reads = !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
1174         const int writes = !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]);
1175
1176         if (unlikely(force)) {
1177                 /*
1178                  * Forced dispatch, accounting is useless.  Reset
1179                  * accounting states and dump fifo_lists.  Note that
1180                  * batch_data_dir is reset to REQ_SYNC to avoid
1181                  * screwing write batch accounting as write batch
1182                  * accounting occurs on W->R transition.
1183                  */
1184                 int dispatched = 0;
1185
1186                 ad->batch_data_dir = REQ_SYNC;
1187                 ad->changed_batch = 0;
1188                 ad->new_batch = 0;
1189
1190                 while (ad->next_arq[REQ_SYNC]) {
1191                         as_move_to_dispatch(ad, ad->next_arq[REQ_SYNC]);
1192                         dispatched++;
1193                 }
1194                 ad->last_check_fifo[REQ_SYNC] = jiffies;
1195
1196                 while (ad->next_arq[REQ_ASYNC]) {
1197                         as_move_to_dispatch(ad, ad->next_arq[REQ_ASYNC]);
1198                         dispatched++;
1199                 }
1200                 ad->last_check_fifo[REQ_ASYNC] = jiffies;
1201
1202                 return dispatched;
1203         }
1204
1205         /* Signal that the write batch was uncontended, so we can't time it */
1206         if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC && !reads) {
1207                 if (ad->current_write_count == 0 || !writes)
1208                         ad->write_batch_idled = 1;
1209         }
1210
1211         if (!(reads || writes)
1212                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
1213                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT
1214                 || ad->changed_batch)
1215                 return 0;
1216
1217         if (!(reads && writes && as_batch_expired(ad))) {
1218                 /*
1219                  * batch is still running or no reads or no writes
1220                  */
1221                 arq = ad->next_arq[ad->batch_data_dir];
1222
1223                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC && ad->antic_expire) {
1224                         if (as_fifo_expired(ad, REQ_SYNC))
1225                                 goto fifo_expired;
1226
1227                         if (as_can_anticipate(ad, arq)) {
1228                                 as_antic_waitreq(ad);
1229                                 return 0;
1230                         }
1231                 }
1232
1233                 if (arq) {
1234                         /* we have a "next request" */
1235                         if (reads && !writes)
1236                                 ad->current_batch_expires =
1237                                         jiffies + ad->batch_expire[REQ_SYNC];
1238                         goto dispatch_request;
1239                 }
1240         }
1241
1242         /*
1243          * at this point we are not running a batch. select the appropriate
1244          * data direction (read / write)
1245          */
1246
1247         if (reads) {
1248                 BUG_ON(RB_EMPTY(&ad->sort_list[REQ_SYNC]));
1249
1250                 if (writes && ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
1251                         /*
1252                          * Last batch was a read, switch to writes
1253                          */
1254                         goto dispatch_writes;
1255
1256                 if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC) {
1257                         WARN_ON(ad->new_batch);
1258                         ad->changed_batch = 1;
1259                 }
1260                 ad->batch_data_dir = REQ_SYNC;
1261                 arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[ad->batch_data_dir].next);
1262                 ad->last_check_fifo[ad->batch_data_dir] = jiffies;
1263                 goto dispatch_request;
1264         }
1265
1266         /*
1267          * the last batch was a read
1268          */
1269
1270         if (writes) {
1271 dispatch_writes:
1272                 BUG_ON(RB_EMPTY(&ad->sort_list[REQ_ASYNC]));
1273
1274                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC) {
1275                         ad->changed_batch = 1;
1276
1277                         /*
1278                          * new_batch might be 1 when the queue runs out of
1279                          * reads. A subsequent submission of a write might
1280                          * cause a change of batch before the read is finished.
1281                          */
1282                         ad->new_batch = 0;
1283                 }
1284                 ad->batch_data_dir = REQ_ASYNC;
1285                 ad->current_write_count = ad->write_batch_count;
1286                 ad->write_batch_idled = 0;
1287                 arq = ad->next_arq[ad->batch_data_dir];
1288                 goto dispatch_request;
1289         }
1290
1291         BUG();
1292         return 0;
1293
1294 dispatch_request:
1295         /*
1296          * If a request has expired, service it.
1297          */
1298
1299         if (as_fifo_expired(ad, ad->batch_data_dir)) {
1300 fifo_expired:
1301                 arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[ad->batch_data_dir].next);
1302                 BUG_ON(arq == NULL);
1303         }
1304
1305         if (ad->changed_batch) {
1306                 WARN_ON(ad->new_batch);
1307
1308                 if (ad->nr_dispatched)
1309                         return 0;
1310
1311                 if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC)
1312                         ad->current_batch_expires = jiffies +
1313                                         ad->batch_expire[REQ_ASYNC];
1314                 else
1315                         ad->new_batch = 1;
1316
1317                 ad->changed_batch = 0;
1318         }
1319
1320         /*
1321          * arq is the selected appropriate request.
1322          */
1323         as_move_to_dispatch(ad, arq);
1324
1325         return 1;
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Add arq to a list behind alias
1330  */
1331 static inline void
1332 as_add_aliased_request(struct as_data *ad, struct as_rq *arq,
1333                                 struct as_rq *alias)
1334 {
1335         struct request  *req = arq->request;
1336         struct list_head *insert = alias->request->queuelist.prev;
1337
1338         /*
1339          * Transfer list of aliases
1340          */
1341         while (!list_empty(&req->queuelist)) {
1342                 struct request *__rq = list_entry_rq(req->queuelist.next);
1343                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
1344
1345                 list_move_tail(&__rq->queuelist, &alias->request->queuelist);
1346
1347                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1348         }
1349
1350         /*
1351          * Another request with the same start sector on the rbtree.
1352          * Link this request to that sector. They are untangled in
1353          * as_move_to_dispatch
1354          */
1355         list_add(&arq->request->queuelist, insert);
1356
1357         /*
1358          * Don't want to have to handle merges.
1359          */
1360         as_del_arq_hash(arq);
1361         arq->request->flags |= REQ_NOMERGE;
1362 }
1363
1364 /*
1365  * add arq to rbtree and fifo
1366  */
1367 static void as_add_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1368 {
1369         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1370         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1371         struct as_rq *alias;
1372         int data_dir;
1373
1374         arq->state = AS_RQ_NEW;
1375
1376         if (rq_data_dir(arq->request) == READ
1377                         || current->flags&PF_SYNCWRITE)
1378                 arq->is_sync = 1;
1379         else
1380                 arq->is_sync = 0;
1381         data_dir = arq->is_sync;
1382
1383         arq->io_context = as_get_io_context();
1384
1385         if (arq->io_context) {
1386                 as_update_iohist(ad, arq->io_context->aic, arq->request);
1387                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_queued);
1388         }
1389
1390         alias = as_add_arq_rb(ad, arq);
1391         if (!alias) {
1392                 /*
1393                  * set expire time (only used for reads) and add to fifo list
1394                  */
1395                 arq->expires = jiffies + ad->fifo_expire[data_dir];
1396                 list_add_tail(&arq->fifo, &ad->fifo_list[data_dir]);
1397
1398                 if (rq_mergeable(arq->request))
1399                         as_add_arq_hash(ad, arq);
1400                 as_update_arq(ad, arq); /* keep state machine up to date */
1401
1402         } else {
1403                 as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
1404
1405                 /*
1406                  * have we been anticipating this request?
1407                  * or does it come from the same process as the one we are
1408                  * anticipating for?
1409                  */
1410                 if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
1411                                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
1412                         if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
1413                                 as_antic_stop(ad);
1414                 }
1415         }
1416
1417         arq->state = AS_RQ_QUEUED;
1418 }
1419
1420 static void as_activate_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1421 {
1422         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1423
1424         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_DISPATCHED);
1425         arq->state = AS_RQ_REMOVED;
1426         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
1427                 atomic_dec(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1428 }
1429
1430 static void as_deactivate_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1431 {
1432         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1433
1434         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_REMOVED);
1435         arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
1436         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
1437                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * as_queue_empty tells us if there are requests left in the device. It may
1442  * not be the case that a driver can get the next request even if the queue
1443  * is not empty - it is used in the block layer to check for plugging and
1444  * merging opportunities
1445  */
1446 static int as_queue_empty(request_queue_t *q)
1447 {
1448         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1449
1450         return list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC])
1451                 && list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
1452 }
1453
1454 static struct request *as_former_request(request_queue_t *q,
1455                                         struct request *rq)
1456 {
1457         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1458         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&arq->rb_node);
1459         struct request *ret = NULL;
1460
1461         if (rbprev)
1462                 ret = rb_entry_arq(rbprev)->request;
1463
1464         return ret;
1465 }
1466
1467 static struct request *as_latter_request(request_queue_t *q,
1468                                         struct request *rq)
1469 {
1470         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1471         struct rb_node *rbnext = rb_next(&arq->rb_node);
1472         struct request *ret = NULL;
1473
1474         if (rbnext)
1475                 ret = rb_entry_arq(rbnext)->request;
1476
1477         return ret;
1478 }
1479
1480 static int
1481 as_merge(request_queue_t *q, struct request **req, struct bio *bio)
1482 {
1483         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1484         sector_t rb_key = bio->bi_sector + bio_sectors(bio);
1485         struct request *__rq;
1486         int ret;
1487
1488         /*
1489          * see if the merge hash can satisfy a back merge
1490          */
1491         __rq = as_find_arq_hash(ad, bio->bi_sector);
1492         if (__rq) {
1493                 BUG_ON(__rq->sector + __rq->nr_sectors != bio->bi_sector);
1494
1495                 if (elv_rq_merge_ok(__rq, bio)) {
1496                         ret = ELEVATOR_BACK_MERGE;
1497                         goto out;
1498                 }
1499         }
1500
1501         /*
1502          * check for front merge
1503          */
1504         __rq = as_find_arq_rb(ad, rb_key, bio_data_dir(bio));
1505         if (__rq) {
1506                 BUG_ON(rb_key != rq_rb_key(__rq));
1507
1508                 if (elv_rq_merge_ok(__rq, bio)) {
1509                         ret = ELEVATOR_FRONT_MERGE;
1510                         goto out;
1511                 }
1512         }
1513
1514         return ELEVATOR_NO_MERGE;
1515 out:
1516         if (ret) {
1517                 if (rq_mergeable(__rq))
1518                         as_hot_arq_hash(ad, RQ_DATA(__rq));
1519         }
1520         *req = __rq;
1521         return ret;
1522 }
1523
1524 static void as_merged_request(request_queue_t *q, struct request *req)
1525 {
1526         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1527         struct as_rq *arq = RQ_DATA(req);
1528
1529         /*
1530          * hash always needs to be repositioned, key is end sector
1531          */
1532         as_del_arq_hash(arq);
1533         as_add_arq_hash(ad, arq);
1534
1535         /*
1536          * if the merge was a front merge, we need to reposition request
1537          */
1538         if (rq_rb_key(req) != arq->rb_key) {
1539                 struct as_rq *alias, *next_arq = NULL;
1540
1541                 if (ad->next_arq[arq->is_sync] == arq)
1542                         next_arq = as_find_next_arq(ad, arq);
1543
1544                 /*
1545                  * Note! We should really be moving any old aliased requests
1546                  * off this request and try to insert them into the rbtree. We
1547                  * currently don't bother. Ditto the next function.
1548                  */
1549                 as_del_arq_rb(ad, arq);
1550                 if ((alias = as_add_arq_rb(ad, arq))) {
1551                         list_del_init(&arq->fifo);
1552                         as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
1553                         if (next_arq)
1554                                 ad->next_arq[arq->is_sync] = next_arq;
1555                 }
1556                 /*
1557                  * Note! At this stage of this and the next function, our next
1558                  * request may not be optimal - eg the request may have "grown"
1559                  * behind the disk head. We currently don't bother adjusting.
1560                  */
1561         }
1562 }
1563
1564 static void as_merged_requests(request_queue_t *q, struct request *req,
1565                                 struct request *next)
1566 {
1567         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1568         struct as_rq *arq = RQ_DATA(req);
1569         struct as_rq *anext = RQ_DATA(next);
1570
1571         BUG_ON(!arq);
1572         BUG_ON(!anext);
1573
1574         /*
1575          * reposition arq (this is the merged request) in hash, and in rbtree
1576          * in case of a front merge
1577          */
1578         as_del_arq_hash(arq);
1579         as_add_arq_hash(ad, arq);
1580
1581         if (rq_rb_key(req) != arq->rb_key) {
1582                 struct as_rq *alias, *next_arq = NULL;
1583
1584                 if (ad->next_arq[arq->is_sync] == arq)
1585                         next_arq = as_find_next_arq(ad, arq);
1586
1587                 as_del_arq_rb(ad, arq);
1588                 if ((alias = as_add_arq_rb(ad, arq))) {
1589                         list_del_init(&arq->fifo);
1590                         as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
1591                         if (next_arq)
1592                                 ad->next_arq[arq->is_sync] = next_arq;
1593                 }
1594         }
1595
1596         /*
1597          * if anext expires before arq, assign its expire time to arq
1598          * and move into anext position (anext will be deleted) in fifo
1599          */
1600         if (!list_empty(&arq->fifo) && !list_empty(&anext->fifo)) {
1601                 if (time_before(anext->expires, arq->expires)) {
1602                         list_move(&arq->fifo, &anext->fifo);
1603                         arq->expires = anext->expires;
1604                         /*
1605                          * Don't copy here but swap, because when anext is
1606                          * removed below, it must contain the unused context
1607                          */
1608                         swap_io_context(&arq->io_context, &anext->io_context);
1609                 }
1610         }
1611
1612         /*
1613          * Transfer list of aliases
1614          */
1615         while (!list_empty(&next->queuelist)) {
1616                 struct request *__rq = list_entry_rq(next->queuelist.next);
1617                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
1618
1619                 list_move_tail(&__rq->queuelist, &req->queuelist);
1620
1621                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1622         }
1623
1624         /*
1625          * kill knowledge of next, this one is a goner
1626          */
1627         as_remove_queued_request(q, next);
1628         as_put_io_context(anext);
1629
1630         anext->state = AS_RQ_MERGED;
1631 }
1632
1633 /*
1634  * This is executed in a "deferred" process context, by kblockd. It calls the
1635  * driver's request_fn so the driver can submit that request.
1636  *
1637  * IMPORTANT! This guy will reenter the elevator, so set up all queue global
1638  * state before calling, and don't rely on any state over calls.
1639  *
1640  * FIXME! dispatch queue is not a queue at all!
1641  */
1642 static void as_work_handler(void *data)
1643 {
1644         struct request_queue *q = data;
1645         unsigned long flags;
1646
1647         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
1648         if (!as_queue_empty(q))
1649                 q->request_fn(q);
1650         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
1651 }
1652
1653 static void as_put_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1654 {
1655         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1656         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1657
1658         if (!arq) {
1659                 WARN_ON(1);
1660                 return;
1661         }
1662
1663         if (unlikely(arq->state != AS_RQ_POSTSCHED &&
1664                      arq->state != AS_RQ_PRESCHED &&
1665                      arq->state != AS_RQ_MERGED)) {
1666                 printk("arq->state %d\n", arq->state);
1667                 WARN_ON(1);
1668         }
1669
1670         mempool_free(arq, ad->arq_pool);
1671         rq->elevator_private = NULL;
1672 }
1673
1674 static int as_set_request(request_queue_t *q, struct request *rq,
1675                           struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
1676 {
1677         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1678         struct as_rq *arq = mempool_alloc(ad->arq_pool, gfp_mask);
1679
1680         if (arq) {
1681                 memset(arq, 0, sizeof(*arq));
1682                 RB_CLEAR(&arq->rb_node);
1683                 arq->request = rq;
1684                 arq->state = AS_RQ_PRESCHED;
1685                 arq->io_context = NULL;
1686                 INIT_LIST_HEAD(&arq->hash);
1687                 arq->on_hash = 0;
1688                 INIT_LIST_HEAD(&arq->fifo);
1689                 rq->elevator_private = arq;
1690                 return 0;
1691         }
1692
1693         return 1;
1694 }
1695
1696 static int as_may_queue(request_queue_t *q, int rw, struct bio *bio)
1697 {
1698         int ret = ELV_MQUEUE_MAY;
1699         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1700         struct io_context *ioc;
1701         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ ||
1702                         ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
1703                 ioc = as_get_io_context();
1704                 if (ad->io_context == ioc)
1705                         ret = ELV_MQUEUE_MUST;
1706                 put_io_context(ioc);
1707         }
1708
1709         return ret;
1710 }
1711
1712 static void as_exit_queue(elevator_t *e)
1713 {
1714         struct as_data *ad = e->elevator_data;
1715
1716         del_timer_sync(&ad->antic_timer);
1717         kblockd_flush();
1718
1719         BUG_ON(!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]));
1720         BUG_ON(!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]));
1721
1722         mempool_destroy(ad->arq_pool);
1723         put_io_context(ad->io_context);
1724         kfree(ad->hash);
1725         kfree(ad);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * initialize elevator private data (as_data), and alloc a arq for
1730  * each request on the free lists
1731  */
1732 static int as_init_queue(request_queue_t *q, elevator_t *e)
1733 {
1734         struct as_data *ad;
1735         int i;
1736
1737         if (!arq_pool)
1738                 return -ENOMEM;
1739
1740         ad = kmalloc_node(sizeof(*ad), GFP_KERNEL, q->node);
1741         if (!ad)
1742                 return -ENOMEM;
1743         memset(ad, 0, sizeof(*ad));
1744
1745         ad->q = q; /* Identify what queue the data belongs to */
1746
1747         ad->hash = kmalloc_node(sizeof(struct list_head)*AS_HASH_ENTRIES,
1748                                 GFP_KERNEL, q->node);
1749         if (!ad->hash) {
1750                 kfree(ad);
1751                 return -ENOMEM;
1752         }
1753
1754         ad->arq_pool = mempool_create_node(BLKDEV_MIN_RQ, mempool_alloc_slab,
1755                                 mempool_free_slab, arq_pool, q->node);
1756         if (!ad->arq_pool) {
1757                 kfree(ad->hash);
1758                 kfree(ad);
1759                 return -ENOMEM;
1760         }
1761
1762         /* anticipatory scheduling helpers */
1763         ad->antic_timer.function = as_antic_timeout;
1764         ad->antic_timer.data = (unsigned long)q;
1765         init_timer(&ad->antic_timer);
1766         INIT_WORK(&ad->antic_work, as_work_handler, q);
1767
1768         for (i = 0; i < AS_HASH_ENTRIES; i++)
1769                 INIT_LIST_HEAD(&ad->hash[i]);
1770
1771         INIT_LIST_HEAD(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
1772         INIT_LIST_HEAD(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]);
1773         ad->sort_list[REQ_SYNC] = RB_ROOT;
1774         ad->sort_list[REQ_ASYNC] = RB_ROOT;
1775         ad->fifo_expire[REQ_SYNC] = default_read_expire;
1776         ad->fifo_expire[REQ_ASYNC] = default_write_expire;
1777         ad->antic_expire = default_antic_expire;
1778         ad->batch_expire[REQ_SYNC] = default_read_batch_expire;
1779         ad->batch_expire[REQ_ASYNC] = default_write_batch_expire;
1780         e->elevator_data = ad;
1781
1782         ad->current_batch_expires = jiffies + ad->batch_expire[REQ_SYNC];
1783         ad->write_batch_count = ad->batch_expire[REQ_ASYNC] / 10;
1784         if (ad->write_batch_count < 2)
1785                 ad->write_batch_count = 2;
1786
1787         return 0;
1788 }
1789
1790 /*
1791  * sysfs parts below
1792  */
1793 struct as_fs_entry {
1794         struct attribute attr;
1795         ssize_t (*show)(struct as_data *, char *);
1796         ssize_t (*store)(struct as_data *, const char *, size_t);
1797 };
1798
1799 static ssize_t
1800 as_var_show(unsigned int var, char *page)
1801 {
1802         return sprintf(page, "%d\n", var);
1803 }
1804
1805 static ssize_t
1806 as_var_store(unsigned long *var, const char *page, size_t count)
1807 {
1808         char *p = (char *) page;
1809
1810         *var = simple_strtoul(p, &p, 10);
1811         return count;
1812 }
1813
1814 static ssize_t as_est_show(struct as_data *ad, char *page)
1815 {
1816         int pos = 0;
1817
1818         pos += sprintf(page+pos, "%lu %% exit probability\n",
1819                                 100*ad->exit_prob/256);
1820         pos += sprintf(page+pos, "%lu %% probability of exiting without a "
1821                                 "cooperating process submitting IO\n",
1822                                 100*ad->exit_no_coop/256);
1823         pos += sprintf(page+pos, "%lu ms new thinktime\n", ad->new_ttime_mean);
1824         pos += sprintf(page+pos, "%llu sectors new seek distance\n",
1825                                 (unsigned long long)ad->new_seek_mean);
1826
1827         return pos;
1828 }
1829
1830 #define SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR)                            \
1831 static ssize_t __FUNC(struct as_data *ad, char *page)           \
1832 {                                                               \
1833         return as_var_show(jiffies_to_msecs((__VAR)), (page));  \
1834 }
1835 SHOW_FUNCTION(as_readexpire_show, ad->fifo_expire[REQ_SYNC]);
1836 SHOW_FUNCTION(as_writeexpire_show, ad->fifo_expire[REQ_ASYNC]);
1837 SHOW_FUNCTION(as_anticexpire_show, ad->antic_expire);
1838 SHOW_FUNCTION(as_read_batchexpire_show, ad->batch_expire[REQ_SYNC]);
1839 SHOW_FUNCTION(as_write_batchexpire_show, ad->batch_expire[REQ_ASYNC]);
1840 #undef SHOW_FUNCTION
1841
1842 #define STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX)                         \
1843 static ssize_t __FUNC(struct as_data *ad, const char *page, size_t count)       \
1844 {                                                                       \
1845         int ret = as_var_store(__PTR, (page), count);           \
1846         if (*(__PTR) < (MIN))                                           \
1847                 *(__PTR) = (MIN);                                       \
1848         else if (*(__PTR) > (MAX))                                      \
1849                 *(__PTR) = (MAX);                                       \
1850         *(__PTR) = msecs_to_jiffies(*(__PTR));                          \
1851         return ret;                                                     \
1852 }
1853 STORE_FUNCTION(as_readexpire_store, &ad->fifo_expire[REQ_SYNC], 0, INT_MAX);
1854 STORE_FUNCTION(as_writeexpire_store, &ad->fifo_expire[REQ_ASYNC], 0, INT_MAX);
1855 STORE_FUNCTION(as_anticexpire_store, &ad->antic_expire, 0, INT_MAX);
1856 STORE_FUNCTION(as_read_batchexpire_store,
1857                         &ad->batch_expire[REQ_SYNC], 0, INT_MAX);
1858 STORE_FUNCTION(as_write_batchexpire_store,
1859                         &ad->batch_expire[REQ_ASYNC], 0, INT_MAX);
1860 #undef STORE_FUNCTION
1861
1862 static struct as_fs_entry as_est_entry = {
1863         .attr = {.name = "est_time", .mode = S_IRUGO },
1864         .show = as_est_show,
1865 };
1866 static struct as_fs_entry as_readexpire_entry = {
1867         .attr = {.name = "read_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1868         .show = as_readexpire_show,
1869         .store = as_readexpire_store,
1870 };
1871 static struct as_fs_entry as_writeexpire_entry = {
1872         .attr = {.name = "write_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1873         .show = as_writeexpire_show,
1874         .store = as_writeexpire_store,
1875 };
1876 static struct as_fs_entry as_anticexpire_entry = {
1877         .attr = {.name = "antic_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1878         .show = as_anticexpire_show,
1879         .store = as_anticexpire_store,
1880 };
1881 static struct as_fs_entry as_read_batchexpire_entry = {
1882         .attr = {.name = "read_batch_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1883         .show = as_read_batchexpire_show,
1884         .store = as_read_batchexpire_store,
1885 };
1886 static struct as_fs_entry as_write_batchexpire_entry = {
1887         .attr = {.name = "write_batch_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1888         .show = as_write_batchexpire_show,
1889         .store = as_write_batchexpire_store,
1890 };
1891
1892 static struct attribute *default_attrs[] = {
1893         &as_est_entry.attr,
1894         &as_readexpire_entry.attr,
1895         &as_writeexpire_entry.attr,
1896         &as_anticexpire_entry.attr,
1897         &as_read_batchexpire_entry.attr,
1898         &as_write_batchexpire_entry.attr,
1899         NULL,
1900 };
1901
1902 #define to_as(atr) container_of((atr), struct as_fs_entry, attr)
1903
1904 static ssize_t
1905 as_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *page)
1906 {
1907         elevator_t *e = container_of(kobj, elevator_t, kobj);
1908         struct as_fs_entry *entry = to_as(attr);
1909
1910         if (!entry->show)
1911                 return -EIO;
1912
1913         return entry->show(e->elevator_data, page);
1914 }
1915
1916 static ssize_t
1917 as_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
1918                     const char *page, size_t length)
1919 {
1920         elevator_t *e = container_of(kobj, elevator_t, kobj);
1921         struct as_fs_entry *entry = to_as(attr);
1922
1923         if (!entry->store)
1924                 return -EIO;
1925
1926         return entry->store(e->elevator_data, page, length);
1927 }
1928
1929 static struct sysfs_ops as_sysfs_ops = {
1930         .show   = as_attr_show,
1931         .store  = as_attr_store,
1932 };
1933
1934 static struct kobj_type as_ktype = {
1935         .sysfs_ops      = &as_sysfs_ops,
1936         .default_attrs  = default_attrs,
1937 };
1938
1939 static struct elevator_type iosched_as = {
1940         .ops = {
1941                 .elevator_merge_fn =            as_merge,
1942                 .elevator_merged_fn =           as_merged_request,
1943                 .elevator_merge_req_fn =        as_merged_requests,
1944                 .elevator_dispatch_fn =         as_dispatch_request,
1945                 .elevator_add_req_fn =          as_add_request,
1946                 .elevator_activate_req_fn =     as_activate_request,
1947                 .elevator_deactivate_req_fn =   as_deactivate_request,
1948                 .elevator_queue_empty_fn =      as_queue_empty,
1949                 .elevator_completed_req_fn =    as_completed_request,
1950                 .elevator_former_req_fn =       as_former_request,
1951                 .elevator_latter_req_fn =       as_latter_request,
1952                 .elevator_set_req_fn =          as_set_request,
1953                 .elevator_put_req_fn =          as_put_request,
1954                 .elevator_may_queue_fn =        as_may_queue,
1955                 .elevator_init_fn =             as_init_queue,
1956                 .elevator_exit_fn =             as_exit_queue,
1957         },
1958
1959         .elevator_ktype = &as_ktype,
1960         .elevator_name = "anticipatory",
1961         .elevator_owner = THIS_MODULE,
1962 };
1963
1964 static int __init as_init(void)
1965 {
1966         int ret;
1967
1968         arq_pool = kmem_cache_create("as_arq", sizeof(struct as_rq),
1969                                      0, 0, NULL, NULL);
1970         if (!arq_pool)
1971                 return -ENOMEM;
1972
1973         ret = elv_register(&iosched_as);
1974         if (!ret) {
1975                 /*
1976                  * don't allow AS to get unregistered, since we would have
1977                  * to browse all tasks in the system and release their
1978                  * as_io_context first
1979                  */
1980                 __module_get(THIS_MODULE);
1981                 return 0;
1982         }
1983
1984         kmem_cache_destroy(arq_pool);
1985         return ret;
1986 }
1987
1988 static void __exit as_exit(void)
1989 {
1990         elv_unregister(&iosched_as);
1991         kmem_cache_destroy(arq_pool);
1992 }
1993
1994 module_init(as_init);
1995 module_exit(as_exit);
1996
1997 MODULE_AUTHOR("Nick Piggin");
1998 MODULE_LICENSE("GPL");
1999 MODULE_DESCRIPTION("anticipatory IO scheduler");