block/blk-cgroup.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _BLK_CGROUP_PRIVATE_H
   3 #define _BLK_CGROUP_PRIVATE_H
   4 /*
   5  * block cgroup private header
   6  *
   7  * Based on ideas and code from CFQ, CFS and BFQ:
   8  * Copyright (C) 2003 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   9  *
  10  * Copyright (C) 2008 Fabio Checconi <fabio@gandalf.sssup.it>
  11  *                    Paolo Valente <paolo.valente@unimore.it>
  12  *
  13  * Copyright (C) 2009 Vivek Goyal <vgoyal@redhat.com>
  14  *                    Nauman Rafique <nauman@google.com>
  15  */
  16
  17 #include <linux/blk-cgroup.h>
  18 #include <linux/cgroup.h>
  19 #include <linux/kthread.h>
  20 #include <linux/blk-mq.h>
  21 #include <linux/llist.h>
  22 #include "blk.h"
  23
  24 struct blkcg_gq;
  25 struct blkg_policy_data;
  26
  27
  28 /* percpu_counter batch for blkg_[rw]stats, per-cpu drift doesn't matter */
  29 #define BLKG_STAT_CPU_BATCH     (INT_MAX / 2)
  30
  31 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
  32
  33 enum blkg_iostat_type {
  34         BLKG_IOSTAT_READ,
  35         BLKG_IOSTAT_WRITE,
  36         BLKG_IOSTAT_DISCARD,
  37
  38         BLKG_IOSTAT_NR,
  39 };
  40
  41 struct blkg_iostat {
  42         u64                             bytes[BLKG_IOSTAT_NR];
  43         u64                             ios[BLKG_IOSTAT_NR];
  44 };
  45
  46 struct blkg_iostat_set {
  47         struct u64_stats_sync           sync;
  48         struct blkcg_gq                *blkg;
  49         struct llist_node               lnode;
  50         int                             lqueued;        /* queued in llist */
  51         struct blkg_iostat              cur;
  52         struct blkg_iostat              last;
  53 };
  54
  55 /* association between a blk cgroup and a request queue */
  56 struct blkcg_gq {
  57         /* Pointer to the associated request_queue */
  58         struct request_queue            *q;
  59         struct list_head                q_node;
  60         struct hlist_node               blkcg_node;
  61         struct blkcg                    *blkcg;
  62
  63         /* all non-root blkcg_gq's are guaranteed to have access to parent */
  64         struct blkcg_gq                 *parent;
  65
  66         /* reference count */
  67         struct percpu_ref               refcnt;
  68
  69         /* is this blkg online? protected by both blkcg and q locks */
  70         bool                            online;
  71
  72         struct blkg_iostat_set __percpu *iostat_cpu;
  73         struct blkg_iostat_set          iostat;
  74
  75         struct blkg_policy_data         *pd[BLKCG_MAX_POLS];
  76 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_PUNT_BIO
  77         spinlock_t                      async_bio_lock;
  78         struct bio_list                 async_bios;
  79 #endif
  80         union {
  81                 struct work_struct      async_bio_work;
  82                 struct work_struct      free_work;
  83         };
  84
  85         atomic_t                        use_delay;
  86         atomic64_t                      delay_nsec;
  87         atomic64_t                      delay_start;
  88         u64                             last_delay;
  89         int                             last_use;
  90
  91         struct rcu_head                 rcu_head;
  92 };
  93
  94 struct blkcg {
  95         struct cgroup_subsys_state      css;
  96         spinlock_t                      lock;
  97         refcount_t                      online_pin;
  98
  99         struct radix_tree_root          blkg_tree;
 100         struct blkcg_gq __rcu           *blkg_hint;
 101         struct hlist_head               blkg_list;
 102
 103         struct blkcg_policy_data        *cpd[BLKCG_MAX_POLS];
 104
 105         struct list_head                all_blkcgs_node;
 106
 107         /*
 108          * List of updated percpu blkg_iostat_set's since the last flush.
 109          */
 110         struct llist_head __percpu      *lhead;
 111
 112 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_FC_APPID
 113         char                            fc_app_id[FC_APPID_LEN];
 114 #endif
 115 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
 116         struct list_head                cgwb_list;
 117 #endif
 118 };
 119
 120 static inline struct blkcg *css_to_blkcg(struct cgroup_subsys_state *css)
 121 {
 122         return css ? container_of(css, struct blkcg, css) : NULL;
 123 }
 124
 125 /*
 126  * A blkcg_gq (blkg) is association between a block cgroup (blkcg) and a
 127  * request_queue (q).  This is used by blkcg policies which need to track
 128  * information per blkcg - q pair.
 129  *
 130  * There can be multiple active blkcg policies and each blkg:policy pair is
 131  * represented by a blkg_policy_data which is allocated and freed by each
 132  * policy's pd_alloc/free_fn() methods.  A policy can allocate private data
 133  * area by allocating larger data structure which embeds blkg_policy_data
 134  * at the beginning.
 135  */
 136 struct blkg_policy_data {
 137         /* the blkg and policy id this per-policy data belongs to */
 138         struct blkcg_gq                 *blkg;
 139         int                             plid;
 140         bool                            online;
 141 };
 142
 143 /*
 144  * Policies that need to keep per-blkcg data which is independent from any
 145  * request_queue associated to it should implement cpd_alloc/free_fn()
 146  * methods.  A policy can allocate private data area by allocating larger
 147  * data structure which embeds blkcg_policy_data at the beginning.
 148  * cpd_init() is invoked to let each policy handle per-blkcg data.
 149  */
 150 struct blkcg_policy_data {
 151         /* the blkcg and policy id this per-policy data belongs to */
 152         struct blkcg                    *blkcg;
 153         int                             plid;
 154 };
 155
 156 typedef struct blkcg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_cpd_fn)(gfp_t gfp);
 157 typedef void (blkcg_pol_init_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 158 typedef void (blkcg_pol_free_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 159 typedef void (blkcg_pol_bind_cpd_fn)(struct blkcg_policy_data *cpd);
 160 typedef struct blkg_policy_data *(blkcg_pol_alloc_pd_fn)(struct gendisk *disk,
 161                 struct blkcg *blkcg, gfp_t gfp);
 162 typedef void (blkcg_pol_init_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 163 typedef void (blkcg_pol_online_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 164 typedef void (blkcg_pol_offline_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 165 typedef void (blkcg_pol_free_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 166 typedef void (blkcg_pol_reset_pd_stats_fn)(struct blkg_policy_data *pd);
 167 typedef void (blkcg_pol_stat_pd_fn)(struct blkg_policy_data *pd,
 168                                 struct seq_file *s);
 169
 170 struct blkcg_policy {
 171         int                             plid;
 172         /* cgroup files for the policy */
 173         struct cftype                   *dfl_cftypes;
 174         struct cftype                   *legacy_cftypes;
 175
 176         /* operations */
 177         blkcg_pol_alloc_cpd_fn          *cpd_alloc_fn;
 178         blkcg_pol_free_cpd_fn           *cpd_free_fn;
 179
 180         blkcg_pol_alloc_pd_fn           *pd_alloc_fn;
 181         blkcg_pol_init_pd_fn            *pd_init_fn;
 182         blkcg_pol_online_pd_fn          *pd_online_fn;
 183         blkcg_pol_offline_pd_fn         *pd_offline_fn;
 184         blkcg_pol_free_pd_fn            *pd_free_fn;
 185         blkcg_pol_reset_pd_stats_fn     *pd_reset_stats_fn;
 186         blkcg_pol_stat_pd_fn            *pd_stat_fn;
 187 };
 188
 189 extern struct blkcg blkcg_root;
 190 extern bool blkcg_debug_stats;
 191
 192 int blkcg_init_disk(struct gendisk *disk);
 193 void blkcg_exit_disk(struct gendisk *disk);
 194
 195 /* Blkio controller policy registration */
 196 int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol);
 197 void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol);
 198 int blkcg_activate_policy(struct gendisk *disk, const struct blkcg_policy *pol);
 199 void blkcg_deactivate_policy(struct gendisk *disk,
 200                              const struct blkcg_policy *pol);
 201
 202 const char *blkg_dev_name(struct blkcg_gq *blkg);
 203 void blkcg_print_blkgs(struct seq_file *sf, struct blkcg *blkcg,
 204                        u64 (*prfill)(struct seq_file *,
 205                                      struct blkg_policy_data *, int),
 206                        const struct blkcg_policy *pol, int data,
 207                        bool show_total);
 208 u64 __blkg_prfill_u64(struct seq_file *sf, struct blkg_policy_data *pd, u64 v);
 209
 210 struct blkg_conf_ctx {
 211         char                            *input;
 212         char                            *body;
 213         struct block_device             *bdev;
 214         struct blkcg_gq                 *blkg;
 215 };
 216
 217 void blkg_conf_init(struct blkg_conf_ctx *ctx, char *input);
 218 int blkg_conf_open_bdev(struct blkg_conf_ctx *ctx);
 219 int blkg_conf_prep(struct blkcg *blkcg, const struct blkcg_policy *pol,
 220                    struct blkg_conf_ctx *ctx);
 221 void blkg_conf_exit(struct blkg_conf_ctx *ctx);
 222
 223 /**
 224  * bio_issue_as_root_blkg - see if this bio needs to be issued as root blkg
 225  * @return: true if this bio needs to be submitted with the root blkg context.
 226  *
 227  * In order to avoid priority inversions we sometimes need to issue a bio as if
 228  * it were attached to the root blkg, and then backcharge to the actual owning
 229  * blkg.  The idea is we do bio_blkcg_css() to look up the actual context for
 230  * the bio and attach the appropriate blkg to the bio.  Then we call this helper
 231  * and if it is true run with the root blkg for that queue and then do any
 232  * backcharging to the originating cgroup once the io is complete.
 233  */
 234 static inline bool bio_issue_as_root_blkg(struct bio *bio)
 235 {
 236         return (bio->bi_opf & (REQ_META | REQ_SWAP)) != 0;
 237 }
 238
 239 /**
 240  * blkg_lookup - lookup blkg for the specified blkcg - q pair
 241  * @blkcg: blkcg of interest
 242  * @q: request_queue of interest
 243  *
 244  * Lookup blkg for the @blkcg - @q pair.
 245
 246  * Must be called in a RCU critical section.
 247  */
 248 static inline struct blkcg_gq *blkg_lookup(struct blkcg *blkcg,
 249                                            struct request_queue *q)
 250 {
 251         struct blkcg_gq *blkg;
 252
 253         if (blkcg == &blkcg_root)
 254                 return q->root_blkg;
 255
 256         blkg = rcu_dereference_check(blkcg->blkg_hint,
 257                         lockdep_is_held(&q->queue_lock));
 258         if (blkg && blkg->q == q)
 259                 return blkg;
 260
 261         blkg = radix_tree_lookup(&blkcg->blkg_tree, q->id);
 262         if (blkg && blkg->q != q)
 263                 blkg = NULL;
 264         return blkg;
 265 }
 266
 267 /**
 268  * blkg_to_pdata - get policy private data
 269  * @blkg: blkg of interest
 270  * @pol: policy of interest
 271  *
 272  * Return pointer to private data associated with the @blkg-@pol pair.
 273  */
 274 static inline struct blkg_policy_data *blkg_to_pd(struct blkcg_gq *blkg,
 275                                                   struct blkcg_policy *pol)
 276 {
 277         return blkg ? blkg->pd[pol->plid] : NULL;
 278 }
 279
 280 static inline struct blkcg_policy_data *blkcg_to_cpd(struct blkcg *blkcg,
 281                                                      struct blkcg_policy *pol)
 282 {
 283         return blkcg ? blkcg->cpd[pol->plid] : NULL;
 284 }
 285
 286 /**
 287  * pdata_to_blkg - get blkg associated with policy private data
 288  * @pd: policy private data of interest
 289  *
 290  * @pd is policy private data.  Determine the blkg it's associated with.
 291  */
 292 static inline struct blkcg_gq *pd_to_blkg(struct blkg_policy_data *pd)
 293 {
 294         return pd ? pd->blkg : NULL;
 295 }
 296
 297 static inline struct blkcg *cpd_to_blkcg(struct blkcg_policy_data *cpd)
 298 {
 299         return cpd ? cpd->blkcg : NULL;
 300 }
 301
 302 /**
 303  * blkg_path - format cgroup path of blkg
 304  * @blkg: blkg of interest
 305  * @buf: target buffer
 306  * @buflen: target buffer length
 307  *
 308  * Format the path of the cgroup of @blkg into @buf.
 309  */
 310 static inline int blkg_path(struct blkcg_gq *blkg, char *buf, int buflen)
 311 {
 312         return cgroup_path(blkg->blkcg->css.cgroup, buf, buflen);
 313 }
 314
 315 /**
 316  * blkg_get - get a blkg reference
 317  * @blkg: blkg to get
 318  *
 319  * The caller should be holding an existing reference.
 320  */
 321 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg)
 322 {
 323         percpu_ref_get(&blkg->refcnt);
 324 }
 325
 326 /**
 327  * blkg_tryget - try and get a blkg reference
 328  * @blkg: blkg to get
 329  *
 330  * This is for use when doing an RCU lookup of the blkg.  We may be in the midst
 331  * of freeing this blkg, so we can only use it if the refcnt is not zero.
 332  */
 333 static inline bool blkg_tryget(struct blkcg_gq *blkg)
 334 {
 335         return blkg && percpu_ref_tryget(&blkg->refcnt);
 336 }
 337
 338 /**
 339  * blkg_put - put a blkg reference
 340  * @blkg: blkg to put
 341  */
 342 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg)
 343 {
 344         percpu_ref_put(&blkg->refcnt);
 345 }
 346
 347 /**
 348  * blkg_for_each_descendant_pre - pre-order walk of a blkg's descendants
 349  * @d_blkg: loop cursor pointing to the current descendant
 350  * @pos_css: used for iteration
 351  * @p_blkg: target blkg to walk descendants of
 352  *
 353  * Walk @c_blkg through the descendants of @p_blkg.  Must be used with RCU
 354  * read locked.  If called under either blkcg or queue lock, the iteration
 355  * is guaranteed to include all and only online blkgs.  The caller may
 356  * update @pos_css by calling css_rightmost_descendant() to skip subtree.
 357  * @p_blkg is included in the iteration and the first node to be visited.
 358  */
 359 #define blkg_for_each_descendant_pre(d_blkg, pos_css, p_blkg)           \
 360         css_for_each_descendant_pre((pos_css), &(p_blkg)->blkcg->css)   \
 361                 if (((d_blkg) = blkg_lookup(css_to_blkcg(pos_css),      \
 362                                             (p_blkg)->q)))
 363
 364 /**
 365  * blkg_for_each_descendant_post - post-order walk of a blkg's descendants
 366  * @d_blkg: loop cursor pointing to the current descendant
 367  * @pos_css: used for iteration
 368  * @p_blkg: target blkg to walk descendants of
 369  *
 370  * Similar to blkg_for_each_descendant_pre() but performs post-order
 371  * traversal instead.  Synchronization rules are the same.  @p_blkg is
 372  * included in the iteration and the last node to be visited.
 373  */
 374 #define blkg_for_each_descendant_post(d_blkg, pos_css, p_blkg)          \
 375         css_for_each_descendant_post((pos_css), &(p_blkg)->blkcg->css)  \
 376                 if (((d_blkg) = blkg_lookup(css_to_blkcg(pos_css),      \
 377                                             (p_blkg)->q)))
 378
 379 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio)
 380 {
 381         bio_issue_init(&bio->bi_issue, bio_sectors(bio));
 382 }
 383
 384 static inline void blkcg_use_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 385 {
 386         if (WARN_ON_ONCE(atomic_read(&blkg->use_delay) < 0))
 387                 return;
 388         if (atomic_add_return(1, &blkg->use_delay) == 1)
 389                 atomic_inc(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 390 }
 391
 392 static inline int blkcg_unuse_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 393 {
 394         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 395
 396         if (WARN_ON_ONCE(old < 0))
 397                 return 0;
 398         if (old == 0)
 399                 return 0;
 400
 401         /*
 402          * We do this song and dance because we can race with somebody else
 403          * adding or removing delay.  If we just did an atomic_dec we'd end up
 404          * negative and we'd already be in trouble.  We need to subtract 1 and
 405          * then check to see if we were the last delay so we can drop the
 406          * congestion count on the cgroup.
 407          */
 408         while (old && !atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, old - 1))
 409                 ;
 410
 411         if (old == 0)
 412                 return 0;
 413         if (old == 1)
 414                 atomic_dec(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 415         return 1;
 416 }
 417
 418 /**
 419  * blkcg_set_delay - Enable allocator delay mechanism with the specified delay amount
 420  * @blkg: target blkg
 421  * @delay: delay duration in nsecs
 422  *
 423  * When enabled with this function, the delay is not decayed and must be
 424  * explicitly cleared with blkcg_clear_delay(). Must not be mixed with
 425  * blkcg_[un]use_delay() and blkcg_add_delay() usages.
 426  */
 427 static inline void blkcg_set_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 delay)
 428 {
 429         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 430
 431         /* We only want 1 person setting the congestion count for this blkg. */
 432         if (!old && atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, -1))
 433                 atomic_inc(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 434
 435         atomic64_set(&blkg->delay_nsec, delay);
 436 }
 437
 438 /**
 439  * blkcg_clear_delay - Disable allocator delay mechanism
 440  * @blkg: target blkg
 441  *
 442  * Disable use_delay mechanism. See blkcg_set_delay().
 443  */
 444 static inline void blkcg_clear_delay(struct blkcg_gq *blkg)
 445 {
 446         int old = atomic_read(&blkg->use_delay);
 447
 448         /* We only want 1 person clearing the congestion count for this blkg. */
 449         if (old && atomic_try_cmpxchg(&blkg->use_delay, &old, 0))
 450                 atomic_dec(&blkg->blkcg->css.cgroup->congestion_count);
 451 }
 452
 453 /**
 454  * blk_cgroup_mergeable - Determine whether to allow or disallow merges
 455  * @rq: request to merge into
 456  * @bio: bio to merge
 457  *
 458  * @bio and @rq should belong to the same cgroup and their issue_as_root should
 459  * match. The latter is necessary as we don't want to throttle e.g. a metadata
 460  * update because it happens to be next to a regular IO.
 461  */
 462 static inline bool blk_cgroup_mergeable(struct request *rq, struct bio *bio)
 463 {
 464         return rq->bio->bi_blkg == bio->bi_blkg &&
 465                 bio_issue_as_root_blkg(rq->bio) == bio_issue_as_root_blkg(bio);
 466 }
 467
 468 void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio);
 469 void blkcg_add_delay(struct blkcg_gq *blkg, u64 now, u64 delta);
 470 #else   /* CONFIG_BLK_CGROUP */
 471
 472 struct blkg_policy_data {
 473 };
 474
 475 struct blkcg_policy_data {
 476 };
 477
 478 struct blkcg_policy {
 479 };
 480
 481 struct blkcg {
 482 };
 483
 484 static inline struct blkcg_gq *blkg_lookup(struct blkcg *blkcg, void *key) { return NULL; }
 485 static inline int blkcg_init_disk(struct gendisk *disk) { return 0; }
 486 static inline void blkcg_exit_disk(struct gendisk *disk) { }
 487 static inline int blkcg_policy_register(struct blkcg_policy *pol) { return 0; }
 488 static inline void blkcg_policy_unregister(struct blkcg_policy *pol) { }
 489 static inline int blkcg_activate_policy(struct gendisk *disk,
 490                                         const struct blkcg_policy *pol) { return 0; }
 491 static inline void blkcg_deactivate_policy(struct gendisk *disk,
 492                                            const struct blkcg_policy *pol) { }
 493
 494 static inline struct blkg_policy_data *blkg_to_pd(struct blkcg_gq *blkg,
 495                                                   struct blkcg_policy *pol) { return NULL; }
 496 static inline struct blkcg_gq *pd_to_blkg(struct blkg_policy_data *pd) { return NULL; }
 497 static inline char *blkg_path(struct blkcg_gq *blkg) { return NULL; }
 498 static inline void blkg_get(struct blkcg_gq *blkg) { }
 499 static inline void blkg_put(struct blkcg_gq *blkg) { }
 500 static inline void blkcg_bio_issue_init(struct bio *bio) { }
 501 static inline void blk_cgroup_bio_start(struct bio *bio) { }
 502 static inline bool blk_cgroup_mergeable(struct request *rq, struct bio *bio) { return true; }
 503
 504 #define blk_queue_for_each_rl(rl, q)    \
 505         for ((rl) = &(q)->root_rl; (rl); (rl) = NULL)
 506
 507 #endif  /* CONFIG_BLK_CGROUP */
 508
 509 #endif /* _BLK_CGROUP_PRIVATE_H */