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