block/partition/msdos: detect AIX formatted disks even without 55aa
[linux-3.10.git] / block / blk-ioc.c
1 /*
2  * Functions related to io context handling
3  */
4 #include <linux/kernel.h>
5 #include <linux/module.h>
6 #include <linux/init.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/bootmem.h>      /* for max_pfn/max_low_pfn */
10 #include <linux/slab.h>
11
12 #include "blk.h"
13
14 /*
15  * For io context allocations
16  */
17 static struct kmem_cache *iocontext_cachep;
18
19 /**
20  * get_io_context - increment reference count to io_context
21  * @ioc: io_context to get
22  *
23  * Increment reference count to @ioc.
24  */
25 void get_io_context(struct io_context *ioc)
26 {
27         BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
28         atomic_long_inc(&ioc->refcount);
29 }
30 EXPORT_SYMBOL(get_io_context);
31
32 static void icq_free_icq_rcu(struct rcu_head *head)
33 {
34         struct io_cq *icq = container_of(head, struct io_cq, __rcu_head);
35
36         kmem_cache_free(icq->__rcu_icq_cache, icq);
37 }
38
39 /* Exit an icq. Called with both ioc and q locked. */
40 static void ioc_exit_icq(struct io_cq *icq)
41 {
42         struct elevator_type *et = icq->q->elevator->type;
43
44         if (icq->flags & ICQ_EXITED)
45                 return;
46
47         if (et->ops.elevator_exit_icq_fn)
48                 et->ops.elevator_exit_icq_fn(icq);
49
50         icq->flags |= ICQ_EXITED;
51 }
52
53 /* Release an icq.  Called with both ioc and q locked. */
54 static void ioc_destroy_icq(struct io_cq *icq)
55 {
56         struct io_context *ioc = icq->ioc;
57         struct request_queue *q = icq->q;
58         struct elevator_type *et = q->elevator->type;
59
60         lockdep_assert_held(&ioc->lock);
61         lockdep_assert_held(q->queue_lock);
62
63         radix_tree_delete(&ioc->icq_tree, icq->q->id);
64         hlist_del_init(&icq->ioc_node);
65         list_del_init(&icq->q_node);
66
67         /*
68          * Both setting lookup hint to and clearing it from @icq are done
69          * under queue_lock.  If it's not pointing to @icq now, it never
70          * will.  Hint assignment itself can race safely.
71          */
72         if (rcu_dereference_raw(ioc->icq_hint) == icq)
73                 rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, NULL);
74
75         ioc_exit_icq(icq);
76
77         /*
78          * @icq->q might have gone away by the time RCU callback runs
79          * making it impossible to determine icq_cache.  Record it in @icq.
80          */
81         icq->__rcu_icq_cache = et->icq_cache;
82         call_rcu(&icq->__rcu_head, icq_free_icq_rcu);
83 }
84
85 /*
86  * Slow path for ioc release in put_io_context().  Performs double-lock
87  * dancing to unlink all icq's and then frees ioc.
88  */
89 static void ioc_release_fn(struct work_struct *work)
90 {
91         struct io_context *ioc = container_of(work, struct io_context,
92                                               release_work);
93         unsigned long flags;
94
95         /*
96          * Exiting icq may call into put_io_context() through elevator
97          * which will trigger lockdep warning.  The ioc's are guaranteed to
98          * be different, use a different locking subclass here.  Use
99          * irqsave variant as there's no spin_lock_irq_nested().
100          */
101         spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
102
103         while (!hlist_empty(&ioc->icq_list)) {
104                 struct io_cq *icq = hlist_entry(ioc->icq_list.first,
105                                                 struct io_cq, ioc_node);
106                 struct request_queue *q = icq->q;
107
108                 if (spin_trylock(q->queue_lock)) {
109                         ioc_destroy_icq(icq);
110                         spin_unlock(q->queue_lock);
111                 } else {
112                         spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
113                         cpu_relax();
114                         spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
115                 }
116         }
117
118         spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
119
120         kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
121 }
122
123 /**
124  * put_io_context - put a reference of io_context
125  * @ioc: io_context to put
126  *
127  * Decrement reference count of @ioc and release it if the count reaches
128  * zero.
129  */
130 void put_io_context(struct io_context *ioc)
131 {
132         unsigned long flags;
133         bool free_ioc = false;
134
135         if (ioc == NULL)
136                 return;
137
138         BUG_ON(atomic_long_read(&ioc->refcount) <= 0);
139
140         /*
141          * Releasing ioc requires reverse order double locking and we may
142          * already be holding a queue_lock.  Do it asynchronously from wq.
143          */
144         if (atomic_long_dec_and_test(&ioc->refcount)) {
145                 spin_lock_irqsave(&ioc->lock, flags);
146                 if (!hlist_empty(&ioc->icq_list))
147                         schedule_work(&ioc->release_work);
148                 else
149                         free_ioc = true;
150                 spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
151         }
152
153         if (free_ioc)
154                 kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
155 }
156 EXPORT_SYMBOL(put_io_context);
157
158 /**
159  * put_io_context_active - put active reference on ioc
160  * @ioc: ioc of interest
161  *
162  * Undo get_io_context_active().  If active reference reaches zero after
163  * put, @ioc can never issue further IOs and ioscheds are notified.
164  */
165 void put_io_context_active(struct io_context *ioc)
166 {
167         struct hlist_node *n;
168         unsigned long flags;
169         struct io_cq *icq;
170
171         if (!atomic_dec_and_test(&ioc->active_ref)) {
172                 put_io_context(ioc);
173                 return;
174         }
175
176         /*
177          * Need ioc lock to walk icq_list and q lock to exit icq.  Perform
178          * reverse double locking.  Read comment in ioc_release_fn() for
179          * explanation on the nested locking annotation.
180          */
181 retry:
182         spin_lock_irqsave_nested(&ioc->lock, flags, 1);
183         hlist_for_each_entry(icq, n, &ioc->icq_list, ioc_node) {
184                 if (icq->flags & ICQ_EXITED)
185                         continue;
186                 if (spin_trylock(icq->q->queue_lock)) {
187                         ioc_exit_icq(icq);
188                         spin_unlock(icq->q->queue_lock);
189                 } else {
190                         spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
191                         cpu_relax();
192                         goto retry;
193                 }
194         }
195         spin_unlock_irqrestore(&ioc->lock, flags);
196
197         put_io_context(ioc);
198 }
199
200 /* Called by the exiting task */
201 void exit_io_context(struct task_struct *task)
202 {
203         struct io_context *ioc;
204
205         task_lock(task);
206         ioc = task->io_context;
207         task->io_context = NULL;
208         task_unlock(task);
209
210         atomic_dec(&ioc->nr_tasks);
211         put_io_context_active(ioc);
212 }
213
214 /**
215  * ioc_clear_queue - break any ioc association with the specified queue
216  * @q: request_queue being cleared
217  *
218  * Walk @q->icq_list and exit all io_cq's.  Must be called with @q locked.
219  */
220 void ioc_clear_queue(struct request_queue *q)
221 {
222         lockdep_assert_held(q->queue_lock);
223
224         while (!list_empty(&q->icq_list)) {
225                 struct io_cq *icq = list_entry(q->icq_list.next,
226                                                struct io_cq, q_node);
227                 struct io_context *ioc = icq->ioc;
228
229                 spin_lock(&ioc->lock);
230                 ioc_destroy_icq(icq);
231                 spin_unlock(&ioc->lock);
232         }
233 }
234
235 int create_task_io_context(struct task_struct *task, gfp_t gfp_flags, int node)
236 {
237         struct io_context *ioc;
238         int ret;
239
240         ioc = kmem_cache_alloc_node(iocontext_cachep, gfp_flags | __GFP_ZERO,
241                                     node);
242         if (unlikely(!ioc))
243                 return -ENOMEM;
244
245         /* initialize */
246         atomic_long_set(&ioc->refcount, 1);
247         atomic_set(&ioc->nr_tasks, 1);
248         atomic_set(&ioc->active_ref, 1);
249         spin_lock_init(&ioc->lock);
250         INIT_RADIX_TREE(&ioc->icq_tree, GFP_ATOMIC | __GFP_HIGH);
251         INIT_HLIST_HEAD(&ioc->icq_list);
252         INIT_WORK(&ioc->release_work, ioc_release_fn);
253
254         /*
255          * Try to install.  ioc shouldn't be installed if someone else
256          * already did or @task, which isn't %current, is exiting.  Note
257          * that we need to allow ioc creation on exiting %current as exit
258          * path may issue IOs from e.g. exit_files().  The exit path is
259          * responsible for not issuing IO after exit_io_context().
260          */
261         task_lock(task);
262         if (!task->io_context &&
263             (task == current || !(task->flags & PF_EXITING)))
264                 task->io_context = ioc;
265         else
266                 kmem_cache_free(iocontext_cachep, ioc);
267
268         ret = task->io_context ? 0 : -EBUSY;
269
270         task_unlock(task);
271
272         return ret;
273 }
274
275 /**
276  * get_task_io_context - get io_context of a task
277  * @task: task of interest
278  * @gfp_flags: allocation flags, used if allocation is necessary
279  * @node: allocation node, used if allocation is necessary
280  *
281  * Return io_context of @task.  If it doesn't exist, it is created with
282  * @gfp_flags and @node.  The returned io_context has its reference count
283  * incremented.
284  *
285  * This function always goes through task_lock() and it's better to use
286  * %current->io_context + get_io_context() for %current.
287  */
288 struct io_context *get_task_io_context(struct task_struct *task,
289                                        gfp_t gfp_flags, int node)
290 {
291         struct io_context *ioc;
292
293         might_sleep_if(gfp_flags & __GFP_WAIT);
294
295         do {
296                 task_lock(task);
297                 ioc = task->io_context;
298                 if (likely(ioc)) {
299                         get_io_context(ioc);
300                         task_unlock(task);
301                         return ioc;
302                 }
303                 task_unlock(task);
304         } while (!create_task_io_context(task, gfp_flags, node));
305
306         return NULL;
307 }
308 EXPORT_SYMBOL(get_task_io_context);
309
310 /**
311  * ioc_lookup_icq - lookup io_cq from ioc
312  * @ioc: the associated io_context
313  * @q: the associated request_queue
314  *
315  * Look up io_cq associated with @ioc - @q pair from @ioc.  Must be called
316  * with @q->queue_lock held.
317  */
318 struct io_cq *ioc_lookup_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q)
319 {
320         struct io_cq *icq;
321
322         lockdep_assert_held(q->queue_lock);
323
324         /*
325          * icq's are indexed from @ioc using radix tree and hint pointer,
326          * both of which are protected with RCU.  All removals are done
327          * holding both q and ioc locks, and we're holding q lock - if we
328          * find a icq which points to us, it's guaranteed to be valid.
329          */
330         rcu_read_lock();
331         icq = rcu_dereference(ioc->icq_hint);
332         if (icq && icq->q == q)
333                 goto out;
334
335         icq = radix_tree_lookup(&ioc->icq_tree, q->id);
336         if (icq && icq->q == q)
337                 rcu_assign_pointer(ioc->icq_hint, icq); /* allowed to race */
338         else
339                 icq = NULL;
340 out:
341         rcu_read_unlock();
342         return icq;
343 }
344 EXPORT_SYMBOL(ioc_lookup_icq);
345
346 /**
347  * ioc_create_icq - create and link io_cq
348  * @ioc: io_context of interest
349  * @q: request_queue of interest
350  * @gfp_mask: allocation mask
351  *
352  * Make sure io_cq linking @ioc and @q exists.  If icq doesn't exist, they
353  * will be created using @gfp_mask.
354  *
355  * The caller is responsible for ensuring @ioc won't go away and @q is
356  * alive and will stay alive until this function returns.
357  */
358 struct io_cq *ioc_create_icq(struct io_context *ioc, struct request_queue *q,
359                              gfp_t gfp_mask)
360 {
361         struct elevator_type *et = q->elevator->type;
362         struct io_cq *icq;
363
364         /* allocate stuff */
365         icq = kmem_cache_alloc_node(et->icq_cache, gfp_mask | __GFP_ZERO,
366                                     q->node);
367         if (!icq)
368                 return NULL;
369
370         if (radix_tree_preload(gfp_mask) < 0) {
371                 kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
372                 return NULL;
373         }
374
375         icq->ioc = ioc;
376         icq->q = q;
377         INIT_LIST_HEAD(&icq->q_node);
378         INIT_HLIST_NODE(&icq->ioc_node);
379
380         /* lock both q and ioc and try to link @icq */
381         spin_lock_irq(q->queue_lock);
382         spin_lock(&ioc->lock);
383
384         if (likely(!radix_tree_insert(&ioc->icq_tree, q->id, icq))) {
385                 hlist_add_head(&icq->ioc_node, &ioc->icq_list);
386                 list_add(&icq->q_node, &q->icq_list);
387                 if (et->ops.elevator_init_icq_fn)
388                         et->ops.elevator_init_icq_fn(icq);
389         } else {
390                 kmem_cache_free(et->icq_cache, icq);
391                 icq = ioc_lookup_icq(ioc, q);
392                 if (!icq)
393                         printk(KERN_ERR "cfq: icq link failed!\n");
394         }
395
396         spin_unlock(&ioc->lock);
397         spin_unlock_irq(q->queue_lock);
398         radix_tree_preload_end();
399         return icq;
400 }
401
402 static int __init blk_ioc_init(void)
403 {
404         iocontext_cachep = kmem_cache_create("blkdev_ioc",
405                         sizeof(struct io_context), 0, SLAB_PANIC, NULL);
406         return 0;
407 }
408 subsys_initcall(blk_ioc_init);