[PATCH] ppc: Fix ARCH=ppc build with xmon
[linux-3.10.git] / block / as-iosched.c
1 /*
2  *  linux/drivers/block/as-iosched.c
3  *
4  *  Anticipatory & deadline i/o scheduler.
5  *
6  *  Copyright (C) 2002 Jens Axboe <axboe@suse.de>
7  *                     Nick Piggin <nickpiggin@yahoo.com.au>
8  *
9  */
10 #include <linux/kernel.h>
11 #include <linux/fs.h>
12 #include <linux/blkdev.h>
13 #include <linux/elevator.h>
14 #include <linux/bio.h>
15 #include <linux/config.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/init.h>
19 #include <linux/compiler.h>
20 #include <linux/hash.h>
21 #include <linux/rbtree.h>
22 #include <linux/interrupt.h>
23
24 #define REQ_SYNC        1
25 #define REQ_ASYNC       0
26
27 /*
28  * See Documentation/block/as-iosched.txt
29  */
30
31 /*
32  * max time before a read is submitted.
33  */
34 #define default_read_expire (HZ / 8)
35
36 /*
37  * ditto for writes, these limits are not hard, even
38  * if the disk is capable of satisfying them.
39  */
40 #define default_write_expire (HZ / 4)
41
42 /*
43  * read_batch_expire describes how long we will allow a stream of reads to
44  * persist before looking to see whether it is time to switch over to writes.
45  */
46 #define default_read_batch_expire (HZ / 2)
47
48 /*
49  * write_batch_expire describes how long we want a stream of writes to run for.
50  * This is not a hard limit, but a target we set for the auto-tuning thingy.
51  * See, the problem is: we can send a lot of writes to disk cache / TCQ in
52  * a short amount of time...
53  */
54 #define default_write_batch_expire (HZ / 8)
55
56 /*
57  * max time we may wait to anticipate a read (default around 6ms)
58  */
59 #define default_antic_expire ((HZ / 150) ? HZ / 150 : 1)
60
61 /*
62  * Keep track of up to 20ms thinktimes. We can go as big as we like here,
63  * however huge values tend to interfere and not decay fast enough. A program
64  * might be in a non-io phase of operation. Waiting on user input for example,
65  * or doing a lengthy computation. A small penalty can be justified there, and
66  * will still catch out those processes that constantly have large thinktimes.
67  */
68 #define MAX_THINKTIME (HZ/50UL)
69
70 /* Bits in as_io_context.state */
71 enum as_io_states {
72         AS_TASK_RUNNING=0,      /* Process has not exited */
73         AS_TASK_IOSTARTED,      /* Process has started some IO */
74         AS_TASK_IORUNNING,      /* Process has completed some IO */
75 };
76
77 enum anticipation_status {
78         ANTIC_OFF=0,            /* Not anticipating (normal operation)  */
79         ANTIC_WAIT_REQ,         /* The last read has not yet completed  */
80         ANTIC_WAIT_NEXT,        /* Currently anticipating a request vs
81                                    last read (which has completed) */
82         ANTIC_FINISHED,         /* Anticipating but have found a candidate
83                                  * or timed out */
84 };
85
86 struct as_data {
87         /*
88          * run time data
89          */
90
91         struct request_queue *q;        /* the "owner" queue */
92
93         /*
94          * requests (as_rq s) are present on both sort_list and fifo_list
95          */
96         struct rb_root sort_list[2];
97         struct list_head fifo_list[2];
98
99         struct as_rq *next_arq[2];      /* next in sort order */
100         sector_t last_sector[2];        /* last REQ_SYNC & REQ_ASYNC sectors */
101         struct list_head *hash;         /* request hash */
102
103         unsigned long exit_prob;        /* probability a task will exit while
104                                            being waited on */
105         unsigned long exit_no_coop;     /* probablility an exited task will
106                                            not be part of a later cooperating
107                                            request */
108         unsigned long new_ttime_total;  /* mean thinktime on new proc */
109         unsigned long new_ttime_mean;
110         u64 new_seek_total;             /* mean seek on new proc */
111         sector_t new_seek_mean;
112
113         unsigned long current_batch_expires;
114         unsigned long last_check_fifo[2];
115         int changed_batch;              /* 1: waiting for old batch to end */
116         int new_batch;                  /* 1: waiting on first read complete */
117         int batch_data_dir;             /* current batch REQ_SYNC / REQ_ASYNC */
118         int write_batch_count;          /* max # of reqs in a write batch */
119         int current_write_count;        /* how many requests left this batch */
120         int write_batch_idled;          /* has the write batch gone idle? */
121         mempool_t *arq_pool;
122
123         enum anticipation_status antic_status;
124         unsigned long antic_start;      /* jiffies: when it started */
125         struct timer_list antic_timer;  /* anticipatory scheduling timer */
126         struct work_struct antic_work;  /* Deferred unplugging */
127         struct io_context *io_context;  /* Identify the expected process */
128         int ioc_finished; /* IO associated with io_context is finished */
129         int nr_dispatched;
130
131         /*
132          * settings that change how the i/o scheduler behaves
133          */
134         unsigned long fifo_expire[2];
135         unsigned long batch_expire[2];
136         unsigned long antic_expire;
137 };
138
139 #define list_entry_fifo(ptr)    list_entry((ptr), struct as_rq, fifo)
140
141 /*
142  * per-request data.
143  */
144 enum arq_state {
145         AS_RQ_NEW=0,            /* New - not referenced and not on any lists */
146         AS_RQ_QUEUED,           /* In the request queue. It belongs to the
147                                    scheduler */
148         AS_RQ_DISPATCHED,       /* On the dispatch list. It belongs to the
149                                    driver now */
150         AS_RQ_PRESCHED,         /* Debug poisoning for requests being used */
151         AS_RQ_REMOVED,
152         AS_RQ_MERGED,
153         AS_RQ_POSTSCHED,        /* when they shouldn't be */
154 };
155
156 struct as_rq {
157         /*
158          * rbtree index, key is the starting offset
159          */
160         struct rb_node rb_node;
161         sector_t rb_key;
162
163         struct request *request;
164
165         struct io_context *io_context;  /* The submitting task */
166
167         /*
168          * request hash, key is the ending offset (for back merge lookup)
169          */
170         struct list_head hash;
171         unsigned int on_hash;
172
173         /*
174          * expire fifo
175          */
176         struct list_head fifo;
177         unsigned long expires;
178
179         unsigned int is_sync;
180         enum arq_state state;
181 };
182
183 #define RQ_DATA(rq)     ((struct as_rq *) (rq)->elevator_private)
184
185 static kmem_cache_t *arq_pool;
186
187 /*
188  * IO Context helper functions
189  */
190
191 /* Called to deallocate the as_io_context */
192 static void free_as_io_context(struct as_io_context *aic)
193 {
194         kfree(aic);
195 }
196
197 /* Called when the task exits */
198 static void exit_as_io_context(struct as_io_context *aic)
199 {
200         WARN_ON(!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state));
201         clear_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state);
202 }
203
204 static struct as_io_context *alloc_as_io_context(void)
205 {
206         struct as_io_context *ret;
207
208         ret = kmalloc(sizeof(*ret), GFP_ATOMIC);
209         if (ret) {
210                 ret->dtor = free_as_io_context;
211                 ret->exit = exit_as_io_context;
212                 ret->state = 1 << AS_TASK_RUNNING;
213                 atomic_set(&ret->nr_queued, 0);
214                 atomic_set(&ret->nr_dispatched, 0);
215                 spin_lock_init(&ret->lock);
216                 ret->ttime_total = 0;
217                 ret->ttime_samples = 0;
218                 ret->ttime_mean = 0;
219                 ret->seek_total = 0;
220                 ret->seek_samples = 0;
221                 ret->seek_mean = 0;
222         }
223
224         return ret;
225 }
226
227 /*
228  * If the current task has no AS IO context then create one and initialise it.
229  * Then take a ref on the task's io context and return it.
230  */
231 static struct io_context *as_get_io_context(void)
232 {
233         struct io_context *ioc = get_io_context(GFP_ATOMIC);
234         if (ioc && !ioc->aic) {
235                 ioc->aic = alloc_as_io_context();
236                 if (!ioc->aic) {
237                         put_io_context(ioc);
238                         ioc = NULL;
239                 }
240         }
241         return ioc;
242 }
243
244 static void as_put_io_context(struct as_rq *arq)
245 {
246         struct as_io_context *aic;
247
248         if (unlikely(!arq->io_context))
249                 return;
250
251         aic = arq->io_context->aic;
252
253         if (arq->is_sync == REQ_SYNC && aic) {
254                 spin_lock(&aic->lock);
255                 set_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state);
256                 aic->last_end_request = jiffies;
257                 spin_unlock(&aic->lock);
258         }
259
260         put_io_context(arq->io_context);
261 }
262
263 /*
264  * the back merge hash support functions
265  */
266 static const int as_hash_shift = 6;
267 #define AS_HASH_BLOCK(sec)      ((sec) >> 3)
268 #define AS_HASH_FN(sec)         (hash_long(AS_HASH_BLOCK((sec)), as_hash_shift))
269 #define AS_HASH_ENTRIES         (1 << as_hash_shift)
270 #define rq_hash_key(rq)         ((rq)->sector + (rq)->nr_sectors)
271 #define list_entry_hash(ptr)    list_entry((ptr), struct as_rq, hash)
272
273 static inline void __as_del_arq_hash(struct as_rq *arq)
274 {
275         arq->on_hash = 0;
276         list_del_init(&arq->hash);
277 }
278
279 static inline void as_del_arq_hash(struct as_rq *arq)
280 {
281         if (arq->on_hash)
282                 __as_del_arq_hash(arq);
283 }
284
285 static void as_add_arq_hash(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
286 {
287         struct request *rq = arq->request;
288
289         BUG_ON(arq->on_hash);
290
291         arq->on_hash = 1;
292         list_add(&arq->hash, &ad->hash[AS_HASH_FN(rq_hash_key(rq))]);
293 }
294
295 /*
296  * move hot entry to front of chain
297  */
298 static inline void as_hot_arq_hash(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
299 {
300         struct request *rq = arq->request;
301         struct list_head *head = &ad->hash[AS_HASH_FN(rq_hash_key(rq))];
302
303         if (!arq->on_hash) {
304                 WARN_ON(1);
305                 return;
306         }
307
308         if (arq->hash.prev != head) {
309                 list_del(&arq->hash);
310                 list_add(&arq->hash, head);
311         }
312 }
313
314 static struct request *as_find_arq_hash(struct as_data *ad, sector_t offset)
315 {
316         struct list_head *hash_list = &ad->hash[AS_HASH_FN(offset)];
317         struct list_head *entry, *next = hash_list->next;
318
319         while ((entry = next) != hash_list) {
320                 struct as_rq *arq = list_entry_hash(entry);
321                 struct request *__rq = arq->request;
322
323                 next = entry->next;
324
325                 BUG_ON(!arq->on_hash);
326
327                 if (!rq_mergeable(__rq)) {
328                         as_del_arq_hash(arq);
329                         continue;
330                 }
331
332                 if (rq_hash_key(__rq) == offset)
333                         return __rq;
334         }
335
336         return NULL;
337 }
338
339 /*
340  * rb tree support functions
341  */
342 #define RB_NONE         (2)
343 #define RB_EMPTY(root)  ((root)->rb_node == NULL)
344 #define ON_RB(node)     ((node)->rb_color != RB_NONE)
345 #define RB_CLEAR(node)  ((node)->rb_color = RB_NONE)
346 #define rb_entry_arq(node)      rb_entry((node), struct as_rq, rb_node)
347 #define ARQ_RB_ROOT(ad, arq)    (&(ad)->sort_list[(arq)->is_sync])
348 #define rq_rb_key(rq)           (rq)->sector
349
350 /*
351  * as_find_first_arq finds the first (lowest sector numbered) request
352  * for the specified data_dir. Used to sweep back to the start of the disk
353  * (1-way elevator) after we process the last (highest sector) request.
354  */
355 static struct as_rq *as_find_first_arq(struct as_data *ad, int data_dir)
356 {
357         struct rb_node *n = ad->sort_list[data_dir].rb_node;
358
359         if (n == NULL)
360                 return NULL;
361
362         for (;;) {
363                 if (n->rb_left == NULL)
364                         return rb_entry_arq(n);
365
366                 n = n->rb_left;
367         }
368 }
369
370 /*
371  * Add the request to the rb tree if it is unique.  If there is an alias (an
372  * existing request against the same sector), which can happen when using
373  * direct IO, then return the alias.
374  */
375 static struct as_rq *as_add_arq_rb(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
376 {
377         struct rb_node **p = &ARQ_RB_ROOT(ad, arq)->rb_node;
378         struct rb_node *parent = NULL;
379         struct as_rq *__arq;
380         struct request *rq = arq->request;
381
382         arq->rb_key = rq_rb_key(rq);
383
384         while (*p) {
385                 parent = *p;
386                 __arq = rb_entry_arq(parent);
387
388                 if (arq->rb_key < __arq->rb_key)
389                         p = &(*p)->rb_left;
390                 else if (arq->rb_key > __arq->rb_key)
391                         p = &(*p)->rb_right;
392                 else
393                         return __arq;
394         }
395
396         rb_link_node(&arq->rb_node, parent, p);
397         rb_insert_color(&arq->rb_node, ARQ_RB_ROOT(ad, arq));
398
399         return NULL;
400 }
401
402 static inline void as_del_arq_rb(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
403 {
404         if (!ON_RB(&arq->rb_node)) {
405                 WARN_ON(1);
406                 return;
407         }
408
409         rb_erase(&arq->rb_node, ARQ_RB_ROOT(ad, arq));
410         RB_CLEAR(&arq->rb_node);
411 }
412
413 static struct request *
414 as_find_arq_rb(struct as_data *ad, sector_t sector, int data_dir)
415 {
416         struct rb_node *n = ad->sort_list[data_dir].rb_node;
417         struct as_rq *arq;
418
419         while (n) {
420                 arq = rb_entry_arq(n);
421
422                 if (sector < arq->rb_key)
423                         n = n->rb_left;
424                 else if (sector > arq->rb_key)
425                         n = n->rb_right;
426                 else
427                         return arq->request;
428         }
429
430         return NULL;
431 }
432
433 /*
434  * IO Scheduler proper
435  */
436
437 #define MAXBACK (1024 * 1024)   /*
438                                  * Maximum distance the disk will go backward
439                                  * for a request.
440                                  */
441
442 #define BACK_PENALTY    2
443
444 /*
445  * as_choose_req selects the preferred one of two requests of the same data_dir
446  * ignoring time - eg. timeouts, which is the job of as_dispatch_request
447  */
448 static struct as_rq *
449 as_choose_req(struct as_data *ad, struct as_rq *arq1, struct as_rq *arq2)
450 {
451         int data_dir;
452         sector_t last, s1, s2, d1, d2;
453         int r1_wrap=0, r2_wrap=0;       /* requests are behind the disk head */
454         const sector_t maxback = MAXBACK;
455
456         if (arq1 == NULL || arq1 == arq2)
457                 return arq2;
458         if (arq2 == NULL)
459                 return arq1;
460
461         data_dir = arq1->is_sync;
462
463         last = ad->last_sector[data_dir];
464         s1 = arq1->request->sector;
465         s2 = arq2->request->sector;
466
467         BUG_ON(data_dir != arq2->is_sync);
468
469         /*
470          * Strict one way elevator _except_ in the case where we allow
471          * short backward seeks which are biased as twice the cost of a
472          * similar forward seek.
473          */
474         if (s1 >= last)
475                 d1 = s1 - last;
476         else if (s1+maxback >= last)
477                 d1 = (last - s1)*BACK_PENALTY;
478         else {
479                 r1_wrap = 1;
480                 d1 = 0; /* shut up, gcc */
481         }
482
483         if (s2 >= last)
484                 d2 = s2 - last;
485         else if (s2+maxback >= last)
486                 d2 = (last - s2)*BACK_PENALTY;
487         else {
488                 r2_wrap = 1;
489                 d2 = 0;
490         }
491
492         /* Found required data */
493         if (!r1_wrap && r2_wrap)
494                 return arq1;
495         else if (!r2_wrap && r1_wrap)
496                 return arq2;
497         else if (r1_wrap && r2_wrap) {
498                 /* both behind the head */
499                 if (s1 <= s2)
500                         return arq1;
501                 else
502                         return arq2;
503         }
504
505         /* Both requests in front of the head */
506         if (d1 < d2)
507                 return arq1;
508         else if (d2 < d1)
509                 return arq2;
510         else {
511                 if (s1 >= s2)
512                         return arq1;
513                 else
514                         return arq2;
515         }
516 }
517
518 /*
519  * as_find_next_arq finds the next request after @prev in elevator order.
520  * this with as_choose_req form the basis for how the scheduler chooses
521  * what request to process next. Anticipation works on top of this.
522  */
523 static struct as_rq *as_find_next_arq(struct as_data *ad, struct as_rq *last)
524 {
525         const int data_dir = last->is_sync;
526         struct as_rq *ret;
527         struct rb_node *rbnext = rb_next(&last->rb_node);
528         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&last->rb_node);
529         struct as_rq *arq_next, *arq_prev;
530
531         BUG_ON(!ON_RB(&last->rb_node));
532
533         if (rbprev)
534                 arq_prev = rb_entry_arq(rbprev);
535         else
536                 arq_prev = NULL;
537
538         if (rbnext)
539                 arq_next = rb_entry_arq(rbnext);
540         else {
541                 arq_next = as_find_first_arq(ad, data_dir);
542                 if (arq_next == last)
543                         arq_next = NULL;
544         }
545
546         ret = as_choose_req(ad, arq_next, arq_prev);
547
548         return ret;
549 }
550
551 /*
552  * anticipatory scheduling functions follow
553  */
554
555 /*
556  * as_antic_expired tells us when we have anticipated too long.
557  * The funny "absolute difference" math on the elapsed time is to handle
558  * jiffy wraps, and disks which have been idle for 0x80000000 jiffies.
559  */
560 static int as_antic_expired(struct as_data *ad)
561 {
562         long delta_jif;
563
564         delta_jif = jiffies - ad->antic_start;
565         if (unlikely(delta_jif < 0))
566                 delta_jif = -delta_jif;
567         if (delta_jif < ad->antic_expire)
568                 return 0;
569
570         return 1;
571 }
572
573 /*
574  * as_antic_waitnext starts anticipating that a nice request will soon be
575  * submitted. See also as_antic_waitreq
576  */
577 static void as_antic_waitnext(struct as_data *ad)
578 {
579         unsigned long timeout;
580
581         BUG_ON(ad->antic_status != ANTIC_OFF
582                         && ad->antic_status != ANTIC_WAIT_REQ);
583
584         timeout = ad->antic_start + ad->antic_expire;
585
586         mod_timer(&ad->antic_timer, timeout);
587
588         ad->antic_status = ANTIC_WAIT_NEXT;
589 }
590
591 /*
592  * as_antic_waitreq starts anticipating. We don't start timing the anticipation
593  * until the request that we're anticipating on has finished. This means we
594  * are timing from when the candidate process wakes up hopefully.
595  */
596 static void as_antic_waitreq(struct as_data *ad)
597 {
598         BUG_ON(ad->antic_status == ANTIC_FINISHED);
599         if (ad->antic_status == ANTIC_OFF) {
600                 if (!ad->io_context || ad->ioc_finished)
601                         as_antic_waitnext(ad);
602                 else
603                         ad->antic_status = ANTIC_WAIT_REQ;
604         }
605 }
606
607 /*
608  * This is called directly by the functions in this file to stop anticipation.
609  * We kill the timer and schedule a call to the request_fn asap.
610  */
611 static void as_antic_stop(struct as_data *ad)
612 {
613         int status = ad->antic_status;
614
615         if (status == ANTIC_WAIT_REQ || status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
616                 if (status == ANTIC_WAIT_NEXT)
617                         del_timer(&ad->antic_timer);
618                 ad->antic_status = ANTIC_FINISHED;
619                 /* see as_work_handler */
620                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
621         }
622 }
623
624 /*
625  * as_antic_timeout is the timer function set by as_antic_waitnext.
626  */
627 static void as_antic_timeout(unsigned long data)
628 {
629         struct request_queue *q = (struct request_queue *)data;
630         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
631         unsigned long flags;
632
633         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
634         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
635                         || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
636                 struct as_io_context *aic = ad->io_context->aic;
637
638                 ad->antic_status = ANTIC_FINISHED;
639                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
640
641                 if (aic->ttime_samples == 0) {
642                         /* process anticipated on has exited or timed out*/
643                         ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
644                 }
645                 if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
646                         /* process not "saved" by a cooperating request */
647                         ad->exit_no_coop = (7*ad->exit_no_coop + 256)/8;
648                 }
649         }
650         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
651 }
652
653 static void as_update_thinktime(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
654                                 unsigned long ttime)
655 {
656         /* fixed point: 1.0 == 1<<8 */
657         if (aic->ttime_samples == 0) {
658                 ad->new_ttime_total = (7*ad->new_ttime_total + 256*ttime) / 8;
659                 ad->new_ttime_mean = ad->new_ttime_total / 256;
660
661                 ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob)/8;
662         }
663         aic->ttime_samples = (7*aic->ttime_samples + 256) / 8;
664         aic->ttime_total = (7*aic->ttime_total + 256*ttime) / 8;
665         aic->ttime_mean = (aic->ttime_total + 128) / aic->ttime_samples;
666 }
667
668 static void as_update_seekdist(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
669                                 sector_t sdist)
670 {
671         u64 total;
672
673         if (aic->seek_samples == 0) {
674                 ad->new_seek_total = (7*ad->new_seek_total + 256*(u64)sdist)/8;
675                 ad->new_seek_mean = ad->new_seek_total / 256;
676         }
677
678         /*
679          * Don't allow the seek distance to get too large from the
680          * odd fragment, pagein, etc
681          */
682         if (aic->seek_samples <= 60) /* second&third seek */
683                 sdist = min(sdist, (aic->seek_mean * 4) + 2*1024*1024);
684         else
685                 sdist = min(sdist, (aic->seek_mean * 4) + 2*1024*64);
686
687         aic->seek_samples = (7*aic->seek_samples + 256) / 8;
688         aic->seek_total = (7*aic->seek_total + (u64)256*sdist) / 8;
689         total = aic->seek_total + (aic->seek_samples/2);
690         do_div(total, aic->seek_samples);
691         aic->seek_mean = (sector_t)total;
692 }
693
694 /*
695  * as_update_iohist keeps a decaying histogram of IO thinktimes, and
696  * updates @aic->ttime_mean based on that. It is called when a new
697  * request is queued.
698  */
699 static void as_update_iohist(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
700                                 struct request *rq)
701 {
702         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
703         int data_dir = arq->is_sync;
704         unsigned long thinktime = 0;
705         sector_t seek_dist;
706
707         if (aic == NULL)
708                 return;
709
710         if (data_dir == REQ_SYNC) {
711                 unsigned long in_flight = atomic_read(&aic->nr_queued)
712                                         + atomic_read(&aic->nr_dispatched);
713                 spin_lock(&aic->lock);
714                 if (test_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state) ||
715                         test_bit(AS_TASK_IOSTARTED, &aic->state)) {
716                         /* Calculate read -> read thinktime */
717                         if (test_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state)
718                                                         && in_flight == 0) {
719                                 thinktime = jiffies - aic->last_end_request;
720                                 thinktime = min(thinktime, MAX_THINKTIME-1);
721                         }
722                         as_update_thinktime(ad, aic, thinktime);
723
724                         /* Calculate read -> read seek distance */
725                         if (aic->last_request_pos < rq->sector)
726                                 seek_dist = rq->sector - aic->last_request_pos;
727                         else
728                                 seek_dist = aic->last_request_pos - rq->sector;
729                         as_update_seekdist(ad, aic, seek_dist);
730                 }
731                 aic->last_request_pos = rq->sector + rq->nr_sectors;
732                 set_bit(AS_TASK_IOSTARTED, &aic->state);
733                 spin_unlock(&aic->lock);
734         }
735 }
736
737 /*
738  * as_close_req decides if one request is considered "close" to the
739  * previous one issued.
740  */
741 static int as_close_req(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic,
742                                 struct as_rq *arq)
743 {
744         unsigned long delay;    /* milliseconds */
745         sector_t last = ad->last_sector[ad->batch_data_dir];
746         sector_t next = arq->request->sector;
747         sector_t delta; /* acceptable close offset (in sectors) */
748         sector_t s;
749
750         if (ad->antic_status == ANTIC_OFF || !ad->ioc_finished)
751                 delay = 0;
752         else
753                 delay = ((jiffies - ad->antic_start) * 1000) / HZ;
754
755         if (delay == 0)
756                 delta = 8192;
757         else if (delay <= 20 && delay <= ad->antic_expire)
758                 delta = 8192 << delay;
759         else
760                 return 1;
761
762         if ((last <= next + (delta>>1)) && (next <= last + delta))
763                 return 1;
764
765         if (last < next)
766                 s = next - last;
767         else
768                 s = last - next;
769
770         if (aic->seek_samples == 0) {
771                 /*
772                  * Process has just started IO. Use past statistics to
773                  * gauge success possibility
774                  */
775                 if (ad->new_seek_mean > s) {
776                         /* this request is better than what we're expecting */
777                         return 1;
778                 }
779
780         } else {
781                 if (aic->seek_mean > s) {
782                         /* this request is better than what we're expecting */
783                         return 1;
784                 }
785         }
786
787         return 0;
788 }
789
790 /*
791  * as_can_break_anticipation returns true if we have been anticipating this
792  * request.
793  *
794  * It also returns true if the process against which we are anticipating
795  * submits a write - that's presumably an fsync, O_SYNC write, etc. We want to
796  * dispatch it ASAP, because we know that application will not be submitting
797  * any new reads.
798  *
799  * If the task which has submitted the request has exited, break anticipation.
800  *
801  * If this task has queued some other IO, do not enter enticipation.
802  */
803 static int as_can_break_anticipation(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
804 {
805         struct io_context *ioc;
806         struct as_io_context *aic;
807
808         ioc = ad->io_context;
809         BUG_ON(!ioc);
810
811         if (arq && ioc == arq->io_context) {
812                 /* request from same process */
813                 return 1;
814         }
815
816         if (ad->ioc_finished && as_antic_expired(ad)) {
817                 /*
818                  * In this situation status should really be FINISHED,
819                  * however the timer hasn't had the chance to run yet.
820                  */
821                 return 1;
822         }
823
824         aic = ioc->aic;
825         if (!aic)
826                 return 0;
827
828         if (atomic_read(&aic->nr_queued) > 0) {
829                 /* process has more requests queued */
830                 return 1;
831         }
832
833         if (atomic_read(&aic->nr_dispatched) > 0) {
834                 /* process has more requests dispatched */
835                 return 1;
836         }
837
838         if (arq && arq->is_sync == REQ_SYNC && as_close_req(ad, aic, arq)) {
839                 /*
840                  * Found a close request that is not one of ours.
841                  *
842                  * This makes close requests from another process update
843                  * our IO history. Is generally useful when there are
844                  * two or more cooperating processes working in the same
845                  * area.
846                  */
847                 if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
848                         if (aic->ttime_samples == 0)
849                                 ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
850
851                         ad->exit_no_coop = (7*ad->exit_no_coop)/8;
852                 }
853
854                 as_update_iohist(ad, aic, arq->request);
855                 return 1;
856         }
857
858         if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
859                 /* process anticipated on has exited */
860                 if (aic->ttime_samples == 0)
861                         ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
862
863                 if (ad->exit_no_coop > 128)
864                         return 1;
865         }
866
867         if (aic->ttime_samples == 0) {
868                 if (ad->new_ttime_mean > ad->antic_expire)
869                         return 1;
870                 if (ad->exit_prob * ad->exit_no_coop > 128*256)
871                         return 1;
872         } else if (aic->ttime_mean > ad->antic_expire) {
873                 /* the process thinks too much between requests */
874                 return 1;
875         }
876
877         return 0;
878 }
879
880 /*
881  * as_can_anticipate indicates weather we should either run arq
882  * or keep anticipating a better request.
883  */
884 static int as_can_anticipate(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
885 {
886         if (!ad->io_context)
887                 /*
888                  * Last request submitted was a write
889                  */
890                 return 0;
891
892         if (ad->antic_status == ANTIC_FINISHED)
893                 /*
894                  * Don't restart if we have just finished. Run the next request
895                  */
896                 return 0;
897
898         if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
899                 /*
900                  * This request is a good candidate. Don't keep anticipating,
901                  * run it.
902                  */
903                 return 0;
904
905         /*
906          * OK from here, we haven't finished, and don't have a decent request!
907          * Status is either ANTIC_OFF so start waiting,
908          * ANTIC_WAIT_REQ so continue waiting for request to finish
909          * or ANTIC_WAIT_NEXT so continue waiting for an acceptable request.
910          */
911
912         return 1;
913 }
914
915 /*
916  * as_update_arq must be called whenever a request (arq) is added to
917  * the sort_list. This function keeps caches up to date, and checks if the
918  * request might be one we are "anticipating"
919  */
920 static void as_update_arq(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
921 {
922         const int data_dir = arq->is_sync;
923
924         /* keep the next_arq cache up to date */
925         ad->next_arq[data_dir] = as_choose_req(ad, arq, ad->next_arq[data_dir]);
926
927         /*
928          * have we been anticipating this request?
929          * or does it come from the same process as the one we are anticipating
930          * for?
931          */
932         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
933                         || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
934                 if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
935                         as_antic_stop(ad);
936         }
937 }
938
939 /*
940  * Gathers timings and resizes the write batch automatically
941  */
942 static void update_write_batch(struct as_data *ad)
943 {
944         unsigned long batch = ad->batch_expire[REQ_ASYNC];
945         long write_time;
946
947         write_time = (jiffies - ad->current_batch_expires) + batch;
948         if (write_time < 0)
949                 write_time = 0;
950
951         if (write_time > batch && !ad->write_batch_idled) {
952                 if (write_time > batch * 3)
953                         ad->write_batch_count /= 2;
954                 else
955                         ad->write_batch_count--;
956         } else if (write_time < batch && ad->current_write_count == 0) {
957                 if (batch > write_time * 3)
958                         ad->write_batch_count *= 2;
959                 else
960                         ad->write_batch_count++;
961         }
962
963         if (ad->write_batch_count < 1)
964                 ad->write_batch_count = 1;
965 }
966
967 /*
968  * as_completed_request is to be called when a request has completed and
969  * returned something to the requesting process, be it an error or data.
970  */
971 static void as_completed_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
972 {
973         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
974         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
975
976         WARN_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
977
978         if (arq->state != AS_RQ_REMOVED) {
979                 printk("arq->state %d\n", arq->state);
980                 WARN_ON(1);
981                 goto out;
982         }
983
984         if (ad->changed_batch && ad->nr_dispatched == 1) {
985                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
986                 ad->changed_batch = 0;
987
988                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
989                         ad->new_batch = 1;
990         }
991         WARN_ON(ad->nr_dispatched == 0);
992         ad->nr_dispatched--;
993
994         /*
995          * Start counting the batch from when a request of that direction is
996          * actually serviced. This should help devices with big TCQ windows
997          * and writeback caches
998          */
999         if (ad->new_batch && ad->batch_data_dir == arq->is_sync) {
1000                 update_write_batch(ad);
1001                 ad->current_batch_expires = jiffies +
1002                                 ad->batch_expire[REQ_SYNC];
1003                 ad->new_batch = 0;
1004         }
1005
1006         if (ad->io_context == arq->io_context && ad->io_context) {
1007                 ad->antic_start = jiffies;
1008                 ad->ioc_finished = 1;
1009                 if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ) {
1010                         /*
1011                          * We were waiting on this request, now anticipate
1012                          * the next one
1013                          */
1014                         as_antic_waitnext(ad);
1015                 }
1016         }
1017
1018         as_put_io_context(arq);
1019 out:
1020         arq->state = AS_RQ_POSTSCHED;
1021 }
1022
1023 /*
1024  * as_remove_queued_request removes a request from the pre dispatch queue
1025  * without updating refcounts. It is expected the caller will drop the
1026  * reference unless it replaces the request at somepart of the elevator
1027  * (ie. the dispatch queue)
1028  */
1029 static void as_remove_queued_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1030 {
1031         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1032         const int data_dir = arq->is_sync;
1033         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1034
1035         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1036
1037         if (arq->io_context && arq->io_context->aic) {
1038                 BUG_ON(!atomic_read(&arq->io_context->aic->nr_queued));
1039                 atomic_dec(&arq->io_context->aic->nr_queued);
1040         }
1041
1042         /*
1043          * Update the "next_arq" cache if we are about to remove its
1044          * entry
1045          */
1046         if (ad->next_arq[data_dir] == arq)
1047                 ad->next_arq[data_dir] = as_find_next_arq(ad, arq);
1048
1049         list_del_init(&arq->fifo);
1050         as_del_arq_hash(arq);
1051         as_del_arq_rb(ad, arq);
1052 }
1053
1054 /*
1055  * as_fifo_expired returns 0 if there are no expired reads on the fifo,
1056  * 1 otherwise.  It is ratelimited so that we only perform the check once per
1057  * `fifo_expire' interval.  Otherwise a large number of expired requests
1058  * would create a hopeless seekstorm.
1059  *
1060  * See as_antic_expired comment.
1061  */
1062 static int as_fifo_expired(struct as_data *ad, int adir)
1063 {
1064         struct as_rq *arq;
1065         long delta_jif;
1066
1067         delta_jif = jiffies - ad->last_check_fifo[adir];
1068         if (unlikely(delta_jif < 0))
1069                 delta_jif = -delta_jif;
1070         if (delta_jif < ad->fifo_expire[adir])
1071                 return 0;
1072
1073         ad->last_check_fifo[adir] = jiffies;
1074
1075         if (list_empty(&ad->fifo_list[adir]))
1076                 return 0;
1077
1078         arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[adir].next);
1079
1080         return time_after(jiffies, arq->expires);
1081 }
1082
1083 /*
1084  * as_batch_expired returns true if the current batch has expired. A batch
1085  * is a set of reads or a set of writes.
1086  */
1087 static inline int as_batch_expired(struct as_data *ad)
1088 {
1089         if (ad->changed_batch || ad->new_batch)
1090                 return 0;
1091
1092         if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
1093                 /* TODO! add a check so a complete fifo gets written? */
1094                 return time_after(jiffies, ad->current_batch_expires);
1095
1096         return time_after(jiffies, ad->current_batch_expires)
1097                 || ad->current_write_count == 0;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * move an entry to dispatch queue
1102  */
1103 static void as_move_to_dispatch(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
1104 {
1105         struct request *rq = arq->request;
1106         const int data_dir = arq->is_sync;
1107
1108         BUG_ON(!ON_RB(&arq->rb_node));
1109
1110         as_antic_stop(ad);
1111         ad->antic_status = ANTIC_OFF;
1112
1113         /*
1114          * This has to be set in order to be correctly updated by
1115          * as_find_next_arq
1116          */
1117         ad->last_sector[data_dir] = rq->sector + rq->nr_sectors;
1118
1119         if (data_dir == REQ_SYNC) {
1120                 /* In case we have to anticipate after this */
1121                 copy_io_context(&ad->io_context, &arq->io_context);
1122         } else {
1123                 if (ad->io_context) {
1124                         put_io_context(ad->io_context);
1125                         ad->io_context = NULL;
1126                 }
1127
1128                 if (ad->current_write_count != 0)
1129                         ad->current_write_count--;
1130         }
1131         ad->ioc_finished = 0;
1132
1133         ad->next_arq[data_dir] = as_find_next_arq(ad, arq);
1134
1135         /*
1136          * take it off the sort and fifo list, add to dispatch queue
1137          */
1138         while (!list_empty(&rq->queuelist)) {
1139                 struct request *__rq = list_entry_rq(rq->queuelist.next);
1140                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
1141
1142                 list_del(&__rq->queuelist);
1143
1144                 elv_dispatch_add_tail(ad->q, __rq);
1145
1146                 if (__arq->io_context && __arq->io_context->aic)
1147                         atomic_inc(&__arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1148
1149                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1150                 __arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
1151
1152                 ad->nr_dispatched++;
1153         }
1154
1155         as_remove_queued_request(ad->q, rq);
1156         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1157
1158         elv_dispatch_sort(ad->q, rq);
1159
1160         arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
1161         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
1162                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1163         ad->nr_dispatched++;
1164 }
1165
1166 /*
1167  * as_dispatch_request selects the best request according to
1168  * read/write expire, batch expire, etc, and moves it to the dispatch
1169  * queue. Returns 1 if a request was found, 0 otherwise.
1170  */
1171 static int as_dispatch_request(request_queue_t *q, int force)
1172 {
1173         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1174         struct as_rq *arq;
1175         const int reads = !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
1176         const int writes = !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]);
1177
1178         if (unlikely(force)) {
1179                 /*
1180                  * Forced dispatch, accounting is useless.  Reset
1181                  * accounting states and dump fifo_lists.  Note that
1182                  * batch_data_dir is reset to REQ_SYNC to avoid
1183                  * screwing write batch accounting as write batch
1184                  * accounting occurs on W->R transition.
1185                  */
1186                 int dispatched = 0;
1187
1188                 ad->batch_data_dir = REQ_SYNC;
1189                 ad->changed_batch = 0;
1190                 ad->new_batch = 0;
1191
1192                 while (ad->next_arq[REQ_SYNC]) {
1193                         as_move_to_dispatch(ad, ad->next_arq[REQ_SYNC]);
1194                         dispatched++;
1195                 }
1196                 ad->last_check_fifo[REQ_SYNC] = jiffies;
1197
1198                 while (ad->next_arq[REQ_ASYNC]) {
1199                         as_move_to_dispatch(ad, ad->next_arq[REQ_ASYNC]);
1200                         dispatched++;
1201                 }
1202                 ad->last_check_fifo[REQ_ASYNC] = jiffies;
1203
1204                 return dispatched;
1205         }
1206
1207         /* Signal that the write batch was uncontended, so we can't time it */
1208         if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC && !reads) {
1209                 if (ad->current_write_count == 0 || !writes)
1210                         ad->write_batch_idled = 1;
1211         }
1212
1213         if (!(reads || writes)
1214                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
1215                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT
1216                 || ad->changed_batch)
1217                 return 0;
1218
1219         if (!(reads && writes && as_batch_expired(ad))) {
1220                 /*
1221                  * batch is still running or no reads or no writes
1222                  */
1223                 arq = ad->next_arq[ad->batch_data_dir];
1224
1225                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC && ad->antic_expire) {
1226                         if (as_fifo_expired(ad, REQ_SYNC))
1227                                 goto fifo_expired;
1228
1229                         if (as_can_anticipate(ad, arq)) {
1230                                 as_antic_waitreq(ad);
1231                                 return 0;
1232                         }
1233                 }
1234
1235                 if (arq) {
1236                         /* we have a "next request" */
1237                         if (reads && !writes)
1238                                 ad->current_batch_expires =
1239                                         jiffies + ad->batch_expire[REQ_SYNC];
1240                         goto dispatch_request;
1241                 }
1242         }
1243
1244         /*
1245          * at this point we are not running a batch. select the appropriate
1246          * data direction (read / write)
1247          */
1248
1249         if (reads) {
1250                 BUG_ON(RB_EMPTY(&ad->sort_list[REQ_SYNC]));
1251
1252                 if (writes && ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
1253                         /*
1254                          * Last batch was a read, switch to writes
1255                          */
1256                         goto dispatch_writes;
1257
1258                 if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC) {
1259                         WARN_ON(ad->new_batch);
1260                         ad->changed_batch = 1;
1261                 }
1262                 ad->batch_data_dir = REQ_SYNC;
1263                 arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[ad->batch_data_dir].next);
1264                 ad->last_check_fifo[ad->batch_data_dir] = jiffies;
1265                 goto dispatch_request;
1266         }
1267
1268         /*
1269          * the last batch was a read
1270          */
1271
1272         if (writes) {
1273 dispatch_writes:
1274                 BUG_ON(RB_EMPTY(&ad->sort_list[REQ_ASYNC]));
1275
1276                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC) {
1277                         ad->changed_batch = 1;
1278
1279                         /*
1280                          * new_batch might be 1 when the queue runs out of
1281                          * reads. A subsequent submission of a write might
1282                          * cause a change of batch before the read is finished.
1283                          */
1284                         ad->new_batch = 0;
1285                 }
1286                 ad->batch_data_dir = REQ_ASYNC;
1287                 ad->current_write_count = ad->write_batch_count;
1288                 ad->write_batch_idled = 0;
1289                 arq = ad->next_arq[ad->batch_data_dir];
1290                 goto dispatch_request;
1291         }
1292
1293         BUG();
1294         return 0;
1295
1296 dispatch_request:
1297         /*
1298          * If a request has expired, service it.
1299          */
1300
1301         if (as_fifo_expired(ad, ad->batch_data_dir)) {
1302 fifo_expired:
1303                 arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[ad->batch_data_dir].next);
1304                 BUG_ON(arq == NULL);
1305         }
1306
1307         if (ad->changed_batch) {
1308                 WARN_ON(ad->new_batch);
1309
1310                 if (ad->nr_dispatched)
1311                         return 0;
1312
1313                 if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC)
1314                         ad->current_batch_expires = jiffies +
1315                                         ad->batch_expire[REQ_ASYNC];
1316                 else
1317                         ad->new_batch = 1;
1318
1319                 ad->changed_batch = 0;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * arq is the selected appropriate request.
1324          */
1325         as_move_to_dispatch(ad, arq);
1326
1327         return 1;
1328 }
1329
1330 /*
1331  * Add arq to a list behind alias
1332  */
1333 static inline void
1334 as_add_aliased_request(struct as_data *ad, struct as_rq *arq,
1335                                 struct as_rq *alias)
1336 {
1337         struct request  *req = arq->request;
1338         struct list_head *insert = alias->request->queuelist.prev;
1339
1340         /*
1341          * Transfer list of aliases
1342          */
1343         while (!list_empty(&req->queuelist)) {
1344                 struct request *__rq = list_entry_rq(req->queuelist.next);
1345                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
1346
1347                 list_move_tail(&__rq->queuelist, &alias->request->queuelist);
1348
1349                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1350         }
1351
1352         /*
1353          * Another request with the same start sector on the rbtree.
1354          * Link this request to that sector. They are untangled in
1355          * as_move_to_dispatch
1356          */
1357         list_add(&arq->request->queuelist, insert);
1358
1359         /*
1360          * Don't want to have to handle merges.
1361          */
1362         as_del_arq_hash(arq);
1363         arq->request->flags |= REQ_NOMERGE;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * add arq to rbtree and fifo
1368  */
1369 static void as_add_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1370 {
1371         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1372         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1373         struct as_rq *alias;
1374         int data_dir;
1375
1376         if (arq->state != AS_RQ_PRESCHED) {
1377                 printk("arq->state: %d\n", arq->state);
1378                 WARN_ON(1);
1379         }
1380         arq->state = AS_RQ_NEW;
1381
1382         if (rq_data_dir(arq->request) == READ
1383                         || current->flags&PF_SYNCWRITE)
1384                 arq->is_sync = 1;
1385         else
1386                 arq->is_sync = 0;
1387         data_dir = arq->is_sync;
1388
1389         arq->io_context = as_get_io_context();
1390
1391         if (arq->io_context) {
1392                 as_update_iohist(ad, arq->io_context->aic, arq->request);
1393                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_queued);
1394         }
1395
1396         alias = as_add_arq_rb(ad, arq);
1397         if (!alias) {
1398                 /*
1399                  * set expire time (only used for reads) and add to fifo list
1400                  */
1401                 arq->expires = jiffies + ad->fifo_expire[data_dir];
1402                 list_add_tail(&arq->fifo, &ad->fifo_list[data_dir]);
1403
1404                 if (rq_mergeable(arq->request))
1405                         as_add_arq_hash(ad, arq);
1406                 as_update_arq(ad, arq); /* keep state machine up to date */
1407
1408         } else {
1409                 as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
1410
1411                 /*
1412                  * have we been anticipating this request?
1413                  * or does it come from the same process as the one we are
1414                  * anticipating for?
1415                  */
1416                 if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
1417                                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
1418                         if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
1419                                 as_antic_stop(ad);
1420                 }
1421         }
1422
1423         arq->state = AS_RQ_QUEUED;
1424 }
1425
1426 static void as_activate_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1427 {
1428         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1429
1430         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_DISPATCHED);
1431         arq->state = AS_RQ_REMOVED;
1432         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
1433                 atomic_dec(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1434 }
1435
1436 static void as_deactivate_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1437 {
1438         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1439
1440         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_REMOVED);
1441         arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
1442         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
1443                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
1444 }
1445
1446 /*
1447  * as_queue_empty tells us if there are requests left in the device. It may
1448  * not be the case that a driver can get the next request even if the queue
1449  * is not empty - it is used in the block layer to check for plugging and
1450  * merging opportunities
1451  */
1452 static int as_queue_empty(request_queue_t *q)
1453 {
1454         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1455
1456         return list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC])
1457                 && list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
1458 }
1459
1460 static struct request *as_former_request(request_queue_t *q,
1461                                         struct request *rq)
1462 {
1463         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1464         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&arq->rb_node);
1465         struct request *ret = NULL;
1466
1467         if (rbprev)
1468                 ret = rb_entry_arq(rbprev)->request;
1469
1470         return ret;
1471 }
1472
1473 static struct request *as_latter_request(request_queue_t *q,
1474                                         struct request *rq)
1475 {
1476         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1477         struct rb_node *rbnext = rb_next(&arq->rb_node);
1478         struct request *ret = NULL;
1479
1480         if (rbnext)
1481                 ret = rb_entry_arq(rbnext)->request;
1482
1483         return ret;
1484 }
1485
1486 static int
1487 as_merge(request_queue_t *q, struct request **req, struct bio *bio)
1488 {
1489         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1490         sector_t rb_key = bio->bi_sector + bio_sectors(bio);
1491         struct request *__rq;
1492         int ret;
1493
1494         /*
1495          * see if the merge hash can satisfy a back merge
1496          */
1497         __rq = as_find_arq_hash(ad, bio->bi_sector);
1498         if (__rq) {
1499                 BUG_ON(__rq->sector + __rq->nr_sectors != bio->bi_sector);
1500
1501                 if (elv_rq_merge_ok(__rq, bio)) {
1502                         ret = ELEVATOR_BACK_MERGE;
1503                         goto out;
1504                 }
1505         }
1506
1507         /*
1508          * check for front merge
1509          */
1510         __rq = as_find_arq_rb(ad, rb_key, bio_data_dir(bio));
1511         if (__rq) {
1512                 BUG_ON(rb_key != rq_rb_key(__rq));
1513
1514                 if (elv_rq_merge_ok(__rq, bio)) {
1515                         ret = ELEVATOR_FRONT_MERGE;
1516                         goto out;
1517                 }
1518         }
1519
1520         return ELEVATOR_NO_MERGE;
1521 out:
1522         if (ret) {
1523                 if (rq_mergeable(__rq))
1524                         as_hot_arq_hash(ad, RQ_DATA(__rq));
1525         }
1526         *req = __rq;
1527         return ret;
1528 }
1529
1530 static void as_merged_request(request_queue_t *q, struct request *req)
1531 {
1532         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1533         struct as_rq *arq = RQ_DATA(req);
1534
1535         /*
1536          * hash always needs to be repositioned, key is end sector
1537          */
1538         as_del_arq_hash(arq);
1539         as_add_arq_hash(ad, arq);
1540
1541         /*
1542          * if the merge was a front merge, we need to reposition request
1543          */
1544         if (rq_rb_key(req) != arq->rb_key) {
1545                 struct as_rq *alias, *next_arq = NULL;
1546
1547                 if (ad->next_arq[arq->is_sync] == arq)
1548                         next_arq = as_find_next_arq(ad, arq);
1549
1550                 /*
1551                  * Note! We should really be moving any old aliased requests
1552                  * off this request and try to insert them into the rbtree. We
1553                  * currently don't bother. Ditto the next function.
1554                  */
1555                 as_del_arq_rb(ad, arq);
1556                 if ((alias = as_add_arq_rb(ad, arq))) {
1557                         list_del_init(&arq->fifo);
1558                         as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
1559                         if (next_arq)
1560                                 ad->next_arq[arq->is_sync] = next_arq;
1561                 }
1562                 /*
1563                  * Note! At this stage of this and the next function, our next
1564                  * request may not be optimal - eg the request may have "grown"
1565                  * behind the disk head. We currently don't bother adjusting.
1566                  */
1567         }
1568 }
1569
1570 static void as_merged_requests(request_queue_t *q, struct request *req,
1571                                 struct request *next)
1572 {
1573         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1574         struct as_rq *arq = RQ_DATA(req);
1575         struct as_rq *anext = RQ_DATA(next);
1576
1577         BUG_ON(!arq);
1578         BUG_ON(!anext);
1579
1580         /*
1581          * reposition arq (this is the merged request) in hash, and in rbtree
1582          * in case of a front merge
1583          */
1584         as_del_arq_hash(arq);
1585         as_add_arq_hash(ad, arq);
1586
1587         if (rq_rb_key(req) != arq->rb_key) {
1588                 struct as_rq *alias, *next_arq = NULL;
1589
1590                 if (ad->next_arq[arq->is_sync] == arq)
1591                         next_arq = as_find_next_arq(ad, arq);
1592
1593                 as_del_arq_rb(ad, arq);
1594                 if ((alias = as_add_arq_rb(ad, arq))) {
1595                         list_del_init(&arq->fifo);
1596                         as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
1597                         if (next_arq)
1598                                 ad->next_arq[arq->is_sync] = next_arq;
1599                 }
1600         }
1601
1602         /*
1603          * if anext expires before arq, assign its expire time to arq
1604          * and move into anext position (anext will be deleted) in fifo
1605          */
1606         if (!list_empty(&arq->fifo) && !list_empty(&anext->fifo)) {
1607                 if (time_before(anext->expires, arq->expires)) {
1608                         list_move(&arq->fifo, &anext->fifo);
1609                         arq->expires = anext->expires;
1610                         /*
1611                          * Don't copy here but swap, because when anext is
1612                          * removed below, it must contain the unused context
1613                          */
1614                         swap_io_context(&arq->io_context, &anext->io_context);
1615                 }
1616         }
1617
1618         /*
1619          * Transfer list of aliases
1620          */
1621         while (!list_empty(&next->queuelist)) {
1622                 struct request *__rq = list_entry_rq(next->queuelist.next);
1623                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
1624
1625                 list_move_tail(&__rq->queuelist, &req->queuelist);
1626
1627                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
1628         }
1629
1630         /*
1631          * kill knowledge of next, this one is a goner
1632          */
1633         as_remove_queued_request(q, next);
1634         as_put_io_context(anext);
1635
1636         anext->state = AS_RQ_MERGED;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * This is executed in a "deferred" process context, by kblockd. It calls the
1641  * driver's request_fn so the driver can submit that request.
1642  *
1643  * IMPORTANT! This guy will reenter the elevator, so set up all queue global
1644  * state before calling, and don't rely on any state over calls.
1645  *
1646  * FIXME! dispatch queue is not a queue at all!
1647  */
1648 static void as_work_handler(void *data)
1649 {
1650         struct request_queue *q = data;
1651         unsigned long flags;
1652
1653         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
1654         if (!as_queue_empty(q))
1655                 q->request_fn(q);
1656         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
1657 }
1658
1659 static void as_put_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
1660 {
1661         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1662         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
1663
1664         if (!arq) {
1665                 WARN_ON(1);
1666                 return;
1667         }
1668
1669         if (unlikely(arq->state != AS_RQ_POSTSCHED &&
1670                      arq->state != AS_RQ_PRESCHED &&
1671                      arq->state != AS_RQ_MERGED)) {
1672                 printk("arq->state %d\n", arq->state);
1673                 WARN_ON(1);
1674         }
1675
1676         mempool_free(arq, ad->arq_pool);
1677         rq->elevator_private = NULL;
1678 }
1679
1680 static int as_set_request(request_queue_t *q, struct request *rq,
1681                           struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
1682 {
1683         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1684         struct as_rq *arq = mempool_alloc(ad->arq_pool, gfp_mask);
1685
1686         if (arq) {
1687                 memset(arq, 0, sizeof(*arq));
1688                 RB_CLEAR(&arq->rb_node);
1689                 arq->request = rq;
1690                 arq->state = AS_RQ_PRESCHED;
1691                 arq->io_context = NULL;
1692                 INIT_LIST_HEAD(&arq->hash);
1693                 arq->on_hash = 0;
1694                 INIT_LIST_HEAD(&arq->fifo);
1695                 rq->elevator_private = arq;
1696                 return 0;
1697         }
1698
1699         return 1;
1700 }
1701
1702 static int as_may_queue(request_queue_t *q, int rw, struct bio *bio)
1703 {
1704         int ret = ELV_MQUEUE_MAY;
1705         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
1706         struct io_context *ioc;
1707         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ ||
1708                         ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
1709                 ioc = as_get_io_context();
1710                 if (ad->io_context == ioc)
1711                         ret = ELV_MQUEUE_MUST;
1712                 put_io_context(ioc);
1713         }
1714
1715         return ret;
1716 }
1717
1718 static void as_exit_queue(elevator_t *e)
1719 {
1720         struct as_data *ad = e->elevator_data;
1721
1722         del_timer_sync(&ad->antic_timer);
1723         kblockd_flush();
1724
1725         BUG_ON(!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]));
1726         BUG_ON(!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]));
1727
1728         mempool_destroy(ad->arq_pool);
1729         put_io_context(ad->io_context);
1730         kfree(ad->hash);
1731         kfree(ad);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * initialize elevator private data (as_data), and alloc a arq for
1736  * each request on the free lists
1737  */
1738 static int as_init_queue(request_queue_t *q, elevator_t *e)
1739 {
1740         struct as_data *ad;
1741         int i;
1742
1743         if (!arq_pool)
1744                 return -ENOMEM;
1745
1746         ad = kmalloc_node(sizeof(*ad), GFP_KERNEL, q->node);
1747         if (!ad)
1748                 return -ENOMEM;
1749         memset(ad, 0, sizeof(*ad));
1750
1751         ad->q = q; /* Identify what queue the data belongs to */
1752
1753         ad->hash = kmalloc_node(sizeof(struct list_head)*AS_HASH_ENTRIES,
1754                                 GFP_KERNEL, q->node);
1755         if (!ad->hash) {
1756                 kfree(ad);
1757                 return -ENOMEM;
1758         }
1759
1760         ad->arq_pool = mempool_create_node(BLKDEV_MIN_RQ, mempool_alloc_slab,
1761                                 mempool_free_slab, arq_pool, q->node);
1762         if (!ad->arq_pool) {
1763                 kfree(ad->hash);
1764                 kfree(ad);
1765                 return -ENOMEM;
1766         }
1767
1768         /* anticipatory scheduling helpers */
1769         ad->antic_timer.function = as_antic_timeout;
1770         ad->antic_timer.data = (unsigned long)q;
1771         init_timer(&ad->antic_timer);
1772         INIT_WORK(&ad->antic_work, as_work_handler, q);
1773
1774         for (i = 0; i < AS_HASH_ENTRIES; i++)
1775                 INIT_LIST_HEAD(&ad->hash[i]);
1776
1777         INIT_LIST_HEAD(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
1778         INIT_LIST_HEAD(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]);
1779         ad->sort_list[REQ_SYNC] = RB_ROOT;
1780         ad->sort_list[REQ_ASYNC] = RB_ROOT;
1781         ad->fifo_expire[REQ_SYNC] = default_read_expire;
1782         ad->fifo_expire[REQ_ASYNC] = default_write_expire;
1783         ad->antic_expire = default_antic_expire;
1784         ad->batch_expire[REQ_SYNC] = default_read_batch_expire;
1785         ad->batch_expire[REQ_ASYNC] = default_write_batch_expire;
1786         e->elevator_data = ad;
1787
1788         ad->current_batch_expires = jiffies + ad->batch_expire[REQ_SYNC];
1789         ad->write_batch_count = ad->batch_expire[REQ_ASYNC] / 10;
1790         if (ad->write_batch_count < 2)
1791                 ad->write_batch_count = 2;
1792
1793         return 0;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * sysfs parts below
1798  */
1799 struct as_fs_entry {
1800         struct attribute attr;
1801         ssize_t (*show)(struct as_data *, char *);
1802         ssize_t (*store)(struct as_data *, const char *, size_t);
1803 };
1804
1805 static ssize_t
1806 as_var_show(unsigned int var, char *page)
1807 {
1808         return sprintf(page, "%d\n", var);
1809 }
1810
1811 static ssize_t
1812 as_var_store(unsigned long *var, const char *page, size_t count)
1813 {
1814         char *p = (char *) page;
1815
1816         *var = simple_strtoul(p, &p, 10);
1817         return count;
1818 }
1819
1820 static ssize_t as_est_show(struct as_data *ad, char *page)
1821 {
1822         int pos = 0;
1823
1824         pos += sprintf(page+pos, "%lu %% exit probability\n",
1825                                 100*ad->exit_prob/256);
1826         pos += sprintf(page+pos, "%lu %% probability of exiting without a "
1827                                 "cooperating process submitting IO\n",
1828                                 100*ad->exit_no_coop/256);
1829         pos += sprintf(page+pos, "%lu ms new thinktime\n", ad->new_ttime_mean);
1830         pos += sprintf(page+pos, "%llu sectors new seek distance\n",
1831                                 (unsigned long long)ad->new_seek_mean);
1832
1833         return pos;
1834 }
1835
1836 #define SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR)                            \
1837 static ssize_t __FUNC(struct as_data *ad, char *page)           \
1838 {                                                               \
1839         return as_var_show(jiffies_to_msecs((__VAR)), (page));  \
1840 }
1841 SHOW_FUNCTION(as_readexpire_show, ad->fifo_expire[REQ_SYNC]);
1842 SHOW_FUNCTION(as_writeexpire_show, ad->fifo_expire[REQ_ASYNC]);
1843 SHOW_FUNCTION(as_anticexpire_show, ad->antic_expire);
1844 SHOW_FUNCTION(as_read_batchexpire_show, ad->batch_expire[REQ_SYNC]);
1845 SHOW_FUNCTION(as_write_batchexpire_show, ad->batch_expire[REQ_ASYNC]);
1846 #undef SHOW_FUNCTION
1847
1848 #define STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX)                         \
1849 static ssize_t __FUNC(struct as_data *ad, const char *page, size_t count)       \
1850 {                                                                       \
1851         int ret = as_var_store(__PTR, (page), count);           \
1852         if (*(__PTR) < (MIN))                                           \
1853                 *(__PTR) = (MIN);                                       \
1854         else if (*(__PTR) > (MAX))                                      \
1855                 *(__PTR) = (MAX);                                       \
1856         *(__PTR) = msecs_to_jiffies(*(__PTR));                          \
1857         return ret;                                                     \
1858 }
1859 STORE_FUNCTION(as_readexpire_store, &ad->fifo_expire[REQ_SYNC], 0, INT_MAX);
1860 STORE_FUNCTION(as_writeexpire_store, &ad->fifo_expire[REQ_ASYNC], 0, INT_MAX);
1861 STORE_FUNCTION(as_anticexpire_store, &ad->antic_expire, 0, INT_MAX);
1862 STORE_FUNCTION(as_read_batchexpire_store,
1863                         &ad->batch_expire[REQ_SYNC], 0, INT_MAX);
1864 STORE_FUNCTION(as_write_batchexpire_store,
1865                         &ad->batch_expire[REQ_ASYNC], 0, INT_MAX);
1866 #undef STORE_FUNCTION
1867
1868 static struct as_fs_entry as_est_entry = {
1869         .attr = {.name = "est_time", .mode = S_IRUGO },
1870         .show = as_est_show,
1871 };
1872 static struct as_fs_entry as_readexpire_entry = {
1873         .attr = {.name = "read_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1874         .show = as_readexpire_show,
1875         .store = as_readexpire_store,
1876 };
1877 static struct as_fs_entry as_writeexpire_entry = {
1878         .attr = {.name = "write_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1879         .show = as_writeexpire_show,
1880         .store = as_writeexpire_store,
1881 };
1882 static struct as_fs_entry as_anticexpire_entry = {
1883         .attr = {.name = "antic_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1884         .show = as_anticexpire_show,
1885         .store = as_anticexpire_store,
1886 };
1887 static struct as_fs_entry as_read_batchexpire_entry = {
1888         .attr = {.name = "read_batch_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1889         .show = as_read_batchexpire_show,
1890         .store = as_read_batchexpire_store,
1891 };
1892 static struct as_fs_entry as_write_batchexpire_entry = {
1893         .attr = {.name = "write_batch_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
1894         .show = as_write_batchexpire_show,
1895         .store = as_write_batchexpire_store,
1896 };
1897
1898 static struct attribute *default_attrs[] = {
1899         &as_est_entry.attr,
1900         &as_readexpire_entry.attr,
1901         &as_writeexpire_entry.attr,
1902         &as_anticexpire_entry.attr,
1903         &as_read_batchexpire_entry.attr,
1904         &as_write_batchexpire_entry.attr,
1905         NULL,
1906 };
1907
1908 #define to_as(atr) container_of((atr), struct as_fs_entry, attr)
1909
1910 static ssize_t
1911 as_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *page)
1912 {
1913         elevator_t *e = container_of(kobj, elevator_t, kobj);
1914         struct as_fs_entry *entry = to_as(attr);
1915
1916         if (!entry->show)
1917                 return -EIO;
1918
1919         return entry->show(e->elevator_data, page);
1920 }
1921
1922 static ssize_t
1923 as_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
1924                     const char *page, size_t length)
1925 {
1926         elevator_t *e = container_of(kobj, elevator_t, kobj);
1927         struct as_fs_entry *entry = to_as(attr);
1928
1929         if (!entry->store)
1930                 return -EIO;
1931
1932         return entry->store(e->elevator_data, page, length);
1933 }
1934
1935 static struct sysfs_ops as_sysfs_ops = {
1936         .show   = as_attr_show,
1937         .store  = as_attr_store,
1938 };
1939
1940 static struct kobj_type as_ktype = {
1941         .sysfs_ops      = &as_sysfs_ops,
1942         .default_attrs  = default_attrs,
1943 };
1944
1945 static struct elevator_type iosched_as = {
1946         .ops = {
1947                 .elevator_merge_fn =            as_merge,
1948                 .elevator_merged_fn =           as_merged_request,
1949                 .elevator_merge_req_fn =        as_merged_requests,
1950                 .elevator_dispatch_fn =         as_dispatch_request,
1951                 .elevator_add_req_fn =          as_add_request,
1952                 .elevator_activate_req_fn =     as_activate_request,
1953                 .elevator_deactivate_req_fn =   as_deactivate_request,
1954                 .elevator_queue_empty_fn =      as_queue_empty,
1955                 .elevator_completed_req_fn =    as_completed_request,
1956                 .elevator_former_req_fn =       as_former_request,
1957                 .elevator_latter_req_fn =       as_latter_request,
1958                 .elevator_set_req_fn =          as_set_request,
1959                 .elevator_put_req_fn =          as_put_request,
1960                 .elevator_may_queue_fn =        as_may_queue,
1961                 .elevator_init_fn =             as_init_queue,
1962                 .elevator_exit_fn =             as_exit_queue,
1963         },
1964
1965         .elevator_ktype = &as_ktype,
1966         .elevator_name = "anticipatory",
1967         .elevator_owner = THIS_MODULE,
1968 };
1969
1970 static int __init as_init(void)
1971 {
1972         int ret;
1973
1974         arq_pool = kmem_cache_create("as_arq", sizeof(struct as_rq),
1975                                      0, 0, NULL, NULL);
1976         if (!arq_pool)
1977                 return -ENOMEM;
1978
1979         ret = elv_register(&iosched_as);
1980         if (!ret) {
1981                 /*
1982                  * don't allow AS to get unregistered, since we would have
1983                  * to browse all tasks in the system and release their
1984                  * as_io_context first
1985                  */
1986                 __module_get(THIS_MODULE);
1987                 return 0;
1988         }
1989
1990         kmem_cache_destroy(arq_pool);
1991         return ret;
1992 }
1993
1994 static void __exit as_exit(void)
1995 {
1996         elv_unregister(&iosched_as);
1997         kmem_cache_destroy(arq_pool);
1998 }
1999
2000 module_init(as_init);
2001 module_exit(as_exit);
2002
2003 MODULE_AUTHOR("Nick Piggin");
2004 MODULE_LICENSE("GPL");
2005 MODULE_DESCRIPTION("anticipatory IO scheduler");