elevator: Fix a race in elevator switching and md device initialization
[linux-3.10.git] / block / elevator.c
index f016855..02d4390 100644 (file)
 #include <linux/blktrace_api.h>
 #include <linux/hash.h>
 #include <linux/uaccess.h>
+#include <linux/pm_runtime.h>
 
 #include <trace/events/block.h>
 
 #include "blk.h"
+#include "blk-cgroup.h"
 
 static DEFINE_SPINLOCK(elv_list_lock);
 static LIST_HEAD(elv_list);
@@ -45,11 +47,6 @@ static LIST_HEAD(elv_list);
 /*
  * Merge hash stuff.
  */
-static const int elv_hash_shift = 6;
-#define ELV_HASH_BLOCK(sec)    ((sec) >> 3)
-#define ELV_HASH_FN(sec)       \
-               (hash_long(ELV_HASH_BLOCK((sec)), elv_hash_shift))
-#define ELV_HASH_ENTRIES       (1 << elv_hash_shift)
 #define rq_hash_key(rq)                (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq))
 
 /*
@@ -99,14 +96,14 @@ static void elevator_put(struct elevator_type *e)
        module_put(e->elevator_owner);
 }
 
-static struct elevator_type *elevator_get(const char *name)
+static struct elevator_type *elevator_get(const char *name, bool try_loading)
 {
        struct elevator_type *e;
 
        spin_lock(&elv_list_lock);
 
        e = elevator_find(name);
-       if (!e) {
+       if (!e && try_loading) {
                spin_unlock(&elv_list_lock);
                request_module("%s-iosched", name);
                spin_lock(&elv_list_lock);
@@ -121,15 +118,6 @@ static struct elevator_type *elevator_get(const char *name)
        return e;
 }
 
-static int elevator_init_queue(struct request_queue *q,
-                              struct elevator_queue *eq)
-{
-       eq->elevator_data = eq->type->ops.elevator_init_fn(q);
-       if (eq->elevator_data)
-               return 0;
-       return -ENOMEM;
-}
-
 static char chosen_elevator[ELV_NAME_MAX];
 
 static int __init elevator_setup(char *str)
@@ -144,13 +132,28 @@ static int __init elevator_setup(char *str)
 
 __setup("elevator=", elevator_setup);
 
+/* called during boot to load the elevator chosen by the elevator param */
+void __init load_default_elevator_module(void)
+{
+       struct elevator_type *e;
+
+       if (!chosen_elevator[0])
+               return;
+
+       spin_lock(&elv_list_lock);
+       e = elevator_find(chosen_elevator);
+       spin_unlock(&elv_list_lock);
+
+       if (!e)
+               request_module("%s-iosched", chosen_elevator);
+}
+
 static struct kobj_type elv_ktype;
 
-static struct elevator_queue *elevator_alloc(struct request_queue *q,
+struct elevator_queue *elevator_alloc(struct request_queue *q,
                                  struct elevator_type *e)
 {
        struct elevator_queue *eq;
-       int i;
 
        eq = kmalloc_node(sizeof(*eq), GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, q->node);
        if (unlikely(!eq))
@@ -159,14 +162,7 @@ static struct elevator_queue *elevator_alloc(struct request_queue *q,
        eq->type = e;
        kobject_init(&eq->kobj, &elv_ktype);
        mutex_init(&eq->sysfs_lock);
-
-       eq->hash = kmalloc_node(sizeof(struct hlist_head) * ELV_HASH_ENTRIES,
-                                       GFP_KERNEL, q->node);
-       if (!eq->hash)
-               goto err;
-
-       for (i = 0; i < ELV_HASH_ENTRIES; i++)
-               INIT_HLIST_HEAD(&eq->hash[i]);
+       hash_init(eq->hash);
 
        return eq;
 err:
@@ -174,6 +170,7 @@ err:
        elevator_put(e);
        return NULL;
 }
+EXPORT_SYMBOL(elevator_alloc);
 
 static void elevator_release(struct kobject *kobj)
 {
@@ -181,16 +178,20 @@ static void elevator_release(struct kobject *kobj)
 
        e = container_of(kobj, struct elevator_queue, kobj);
        elevator_put(e->type);
-       kfree(e->hash);
        kfree(e);
 }
 
 int elevator_init(struct request_queue *q, char *name)
 {
        struct elevator_type *e = NULL;
-       struct elevator_queue *eq;
        int err;
 
+       /*
+        * q->sysfs_lock must be held to provide mutual exclusion between
+        * elevator_switch() and here.
+        */
+       lockdep_assert_held(&q->sysfs_lock);
+
        if (unlikely(q->elevator))
                return 0;
 
@@ -200,39 +201,34 @@ int elevator_init(struct request_queue *q, char *name)
        q->boundary_rq = NULL;
 
        if (name) {
-               e = elevator_get(name);
+               e = elevator_get(name, true);
                if (!e)
                        return -EINVAL;
        }
 
+       /*
+        * Use the default elevator specified by config boot param or
+        * config option.  Don't try to load modules as we could be running
+        * off async and request_module() isn't allowed from async.
+        */
        if (!e && *chosen_elevator) {
-               e = elevator_get(chosen_elevator);
+               e = elevator_get(chosen_elevator, false);
                if (!e)
                        printk(KERN_ERR "I/O scheduler %s not found\n",
                                                        chosen_elevator);
        }
 
        if (!e) {
-               e = elevator_get(CONFIG_DEFAULT_IOSCHED);
+               e = elevator_get(CONFIG_DEFAULT_IOSCHED, false);
                if (!e) {
                        printk(KERN_ERR
                                "Default I/O scheduler not found. " \
                                "Using noop.\n");
-                       e = elevator_get("noop");
+                       e = elevator_get("noop", false);
                }
        }
 
-       eq = elevator_alloc(q, e);
-       if (!eq)
-               return -ENOMEM;
-
-       err = elevator_init_queue(q, eq);
-       if (err) {
-               kobject_put(&eq->kobj);
-               return err;
-       }
-
-       q->elevator = eq;
+       err = e->ops.elevator_init_fn(q, e);
        return 0;
 }
 EXPORT_SYMBOL(elevator_init);
@@ -250,7 +246,7 @@ EXPORT_SYMBOL(elevator_exit);
 
 static inline void __elv_rqhash_del(struct request *rq)
 {
-       hlist_del_init(&rq->hash);
+       hash_del(&rq->hash);
 }
 
 static void elv_rqhash_del(struct request_queue *q, struct request *rq)
@@ -264,7 +260,7 @@ static void elv_rqhash_add(struct request_queue *q, struct request *rq)
        struct elevator_queue *e = q->elevator;
 
        BUG_ON(ELV_ON_HASH(rq));
-       hlist_add_head(&rq->hash, &e->hash[ELV_HASH_FN(rq_hash_key(rq))]);
+       hash_add(e->hash, &rq->hash, rq_hash_key(rq));
 }
 
 static void elv_rqhash_reposition(struct request_queue *q, struct request *rq)
@@ -276,11 +272,10 @@ static void elv_rqhash_reposition(struct request_queue *q, struct request *rq)
 static struct request *elv_rqhash_find(struct request_queue *q, sector_t offset)
 {
        struct elevator_queue *e = q->elevator;
-       struct hlist_head *hash_list = &e->hash[ELV_HASH_FN(offset)];
-       struct hlist_node *entry, *next;
+       struct hlist_node *next;
        struct request *rq;
 
-       hlist_for_each_entry_safe(rq, entry, next, hash_list, hash) {
+       hash_for_each_possible_safe(e->hash, rq, next, hash, offset) {
                BUG_ON(!ELV_ON_HASH(rq));
 
                if (unlikely(!rq_mergeable(rq))) {
@@ -468,6 +463,7 @@ static bool elv_attempt_insert_merge(struct request_queue *q,
                                     struct request *rq)
 {
        struct request *__rq;
+       bool ret;
 
        if (blk_queue_nomerges(q))
                return false;
@@ -481,14 +477,21 @@ static bool elv_attempt_insert_merge(struct request_queue *q,
        if (blk_queue_noxmerges(q))
                return false;
 
+       ret = false;
        /*
         * See if our hash lookup can find a potential backmerge.
         */
-       __rq = elv_rqhash_find(q, blk_rq_pos(rq));
-       if (__rq && blk_attempt_req_merge(q, __rq, rq))
-               return true;
+       while (1) {
+               __rq = elv_rqhash_find(q, blk_rq_pos(rq));
+               if (!__rq || !blk_attempt_req_merge(q, __rq, rq))
+                       break;
 
-       return false;
+               /* The merged request could be merged with others, try again */
+               ret = true;
+               rq = __rq;
+       }
+
+       return ret;
 }
 
 void elv_merged_request(struct request_queue *q, struct request *rq, int type)
@@ -532,6 +535,27 @@ void elv_bio_merged(struct request_queue *q, struct request *rq,
                e->type->ops.elevator_bio_merged_fn(q, rq, bio);
 }
 
+#ifdef CONFIG_PM_RUNTIME
+static void blk_pm_requeue_request(struct request *rq)
+{
+       if (rq->q->dev && !(rq->cmd_flags & REQ_PM))
+               rq->q->nr_pending--;
+}
+
+static void blk_pm_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
+{
+       if (q->dev && !(rq->cmd_flags & REQ_PM) && q->nr_pending++ == 0 &&
+           (q->rpm_status == RPM_SUSPENDED || q->rpm_status == RPM_SUSPENDING))
+               pm_request_resume(q->dev);
+}
+#else
+static inline void blk_pm_requeue_request(struct request *rq) {}
+static inline void blk_pm_add_request(struct request_queue *q,
+                                     struct request *rq)
+{
+}
+#endif
+
 void elv_requeue_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 {
        /*
@@ -546,6 +570,8 @@ void elv_requeue_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
 
        rq->cmd_flags &= ~REQ_STARTED;
 
+       blk_pm_requeue_request(rq);
+
        __elv_add_request(q, rq, ELEVATOR_INSERT_REQUEUE);
 }
 
@@ -564,35 +590,17 @@ void elv_drain_elevator(struct request_queue *q)
        }
 }
 
-void elv_quiesce_start(struct request_queue *q)
-{
-       if (!q->elevator)
-               return;
-
-       spin_lock_irq(q->queue_lock);
-       queue_flag_set(QUEUE_FLAG_ELVSWITCH, q);
-       spin_unlock_irq(q->queue_lock);
-
-       blk_drain_queue(q, false);
-}
-
-void elv_quiesce_end(struct request_queue *q)
-{
-       spin_lock_irq(q->queue_lock);
-       queue_flag_clear(QUEUE_FLAG_ELVSWITCH, q);
-       spin_unlock_irq(q->queue_lock);
-}
-
 void __elv_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq, int where)
 {
        trace_block_rq_insert(q, rq);
 
+       blk_pm_add_request(q, rq);
+
        rq->q = q;
 
        if (rq->cmd_flags & REQ_SOFTBARRIER) {
                /* barriers are scheduling boundary, update end_sector */
-               if (rq->cmd_type == REQ_TYPE_FS ||
-                   (rq->cmd_flags & REQ_DISCARD)) {
+               if (rq->cmd_type == REQ_TYPE_FS) {
                        q->end_sector = rq_end_sector(rq);
                        q->boundary_rq = rq;
                }
@@ -634,8 +642,7 @@ void __elv_add_request(struct request_queue *q, struct request *rq, int where)
                if (elv_attempt_insert_merge(q, rq))
                        break;
        case ELEVATOR_INSERT_SORT:
-               BUG_ON(rq->cmd_type != REQ_TYPE_FS &&
-                      !(rq->cmd_flags & REQ_DISCARD));
+               BUG_ON(rq->cmd_type != REQ_TYPE_FS);
                rq->cmd_flags |= REQ_SORTED;
                q->nr_sorted++;
                if (rq_mergeable(rq)) {
@@ -692,12 +699,13 @@ struct request *elv_former_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
        return NULL;
 }
 
-int elv_set_request(struct request_queue *q, struct request *rq, gfp_t gfp_mask)
+int elv_set_request(struct request_queue *q, struct request *rq,
+                   struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
 {
        struct elevator_queue *e = q->elevator;
 
        if (e->type->ops.elevator_set_req_fn)
-               return e->type->ops.elevator_set_req_fn(q, rq, gfp_mask);
+               return e->type->ops.elevator_set_req_fn(q, rq, bio, gfp_mask);
        return 0;
 }
 
@@ -801,8 +809,9 @@ static struct kobj_type elv_ktype = {
        .release        = elevator_release,
 };
 
-int __elv_register_queue(struct request_queue *q, struct elevator_queue *e)
+int elv_register_queue(struct request_queue *q)
 {
+       struct elevator_queue *e = q->elevator;
        int error;
 
        error = kobject_add(&e->kobj, &q->kobj, "%s", "iosched");
@@ -820,11 +829,6 @@ int __elv_register_queue(struct request_queue *q, struct elevator_queue *e)
        }
        return error;
 }
-
-int elv_register_queue(struct request_queue *q)
-{
-       return __elv_register_queue(q, q->elevator);
-}
 EXPORT_SYMBOL(elv_register_queue);
 
 void elv_unregister_queue(struct request_queue *q)
@@ -907,53 +911,53 @@ EXPORT_SYMBOL_GPL(elv_unregister);
  */
 static int elevator_switch(struct request_queue *q, struct elevator_type *new_e)
 {
-       struct elevator_queue *old_elevator, *e;
+       struct elevator_queue *old = q->elevator;
+       bool registered = old->registered;
        int err;
 
-       /* allocate new elevator */
-       e = elevator_alloc(q, new_e);
-       if (!e)
-               return -ENOMEM;
-
-       err = elevator_init_queue(q, e);
-       if (err) {
-               kobject_put(&e->kobj);
-               return err;
-       }
-
-       /* turn on BYPASS and drain all requests w/ elevator private data */
-       elv_quiesce_start(q);
+       /*
+        * Turn on BYPASS and drain all requests w/ elevator private data.
+        * Block layer doesn't call into a quiesced elevator - all requests
+        * are directly put on the dispatch list without elevator data
+        * using INSERT_BACK.  All requests have SOFTBARRIER set and no
+        * merge happens either.
+        */
+       blk_queue_bypass_start(q);
 
-       /* unregister old queue, register new one and kill old elevator */
-       if (q->elevator->registered) {
+       /* unregister and clear all auxiliary data of the old elevator */
+       if (registered)
                elv_unregister_queue(q);
-               err = __elv_register_queue(q, e);
-               if (err)
-                       goto fail_register;
-       }
 
-       /* done, clear io_cq's, switch elevators and turn off BYPASS */
        spin_lock_irq(q->queue_lock);
        ioc_clear_queue(q);
-       old_elevator = q->elevator;
-       q->elevator = e;
        spin_unlock_irq(q->queue_lock);
 
-       elevator_exit(old_elevator);
-       elv_quiesce_end(q);
+       /* allocate, init and register new elevator */
+       err = new_e->ops.elevator_init_fn(q, new_e);
+       if (err)
+               goto fail_init;
+
+       if (registered) {
+               err = elv_register_queue(q);
+               if (err)
+                       goto fail_register;
+       }
+
+       /* done, kill the old one and finish */
+       elevator_exit(old);
+       blk_queue_bypass_end(q);
 
-       blk_add_trace_msg(q, "elv switch: %s", e->type->elevator_name);
+       blk_add_trace_msg(q, "elv switch: %s", new_e->elevator_name);
 
        return 0;
 
 fail_register:
-       /*
-        * switch failed, exit the new io scheduler and reattach the old
-        * one again (along with re-adding the sysfs dir)
-        */
-       elevator_exit(e);
+       elevator_exit(q->elevator);
+fail_init:
+       /* switch failed, restore and re-register old elevator */
+       q->elevator = old;
        elv_register_queue(q);
-       elv_quiesce_end(q);
+       blk_queue_bypass_end(q);
 
        return err;
 }
@@ -970,7 +974,7 @@ int elevator_change(struct request_queue *q, const char *name)
                return -ENXIO;
 
        strlcpy(elevator_name, name, sizeof(elevator_name));
-       e = elevator_get(strstrip(elevator_name));
+       e = elevator_get(strstrip(elevator_name), true);
        if (!e) {
                printk(KERN_ERR "elevator: type %s not found\n", elevator_name);
                return -EINVAL;