2  *  linux/drivers/block/as-iosched.c
 
   4  *  Anticipatory & deadline i/o scheduler.
 
   6  *  Copyright (C) 2002 Jens Axboe <axboe@suse.de>
 
   7  *                     Nick Piggin <piggin@cyberone.com.au>
 
  10 #include <linux/kernel.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>
 
  28  * See Documentation/block/as-iosched.txt
 
  32  * max time before a read is submitted.
 
  34 #define default_read_expire (HZ / 8)
 
  37  * ditto for writes, these limits are not hard, even
 
  38  * if the disk is capable of satisfying them.
 
  40 #define default_write_expire (HZ / 4)
 
  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.
 
  46 #define default_read_batch_expire (HZ / 2)
 
  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...
 
  54 #define default_write_batch_expire (HZ / 8)
 
  57  * max time we may wait to anticipate a read (default around 6ms)
 
  59 #define default_antic_expire ((HZ / 150) ? HZ / 150 : 1)
 
  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.
 
  68 #define MAX_THINKTIME (HZ/50UL)
 
  70 /* Bits in as_io_context.state */
 
  72         AS_TASK_RUNNING=0,      /* Process has not exitted */
 
  73         AS_TASK_IOSTARTED,      /* Process has started some IO */
 
  74         AS_TASK_IORUNNING,      /* Process has completed some IO */
 
  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
 
  91         struct request_queue *q;        /* the "owner" queue */
 
  94          * requests (as_rq s) are present on both sort_list and fifo_list
 
  96         struct rb_root sort_list[2];
 
  97         struct list_head fifo_list[2];
 
  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 *dispatch;     /* driver dispatch queue */
 
 102         struct list_head *hash;         /* request hash */
 
 104         unsigned long exit_prob;        /* probability a task will exit while
 
 106         unsigned long new_ttime_total;  /* mean thinktime on new proc */
 
 107         unsigned long new_ttime_mean;
 
 108         u64 new_seek_total;             /* mean seek on new proc */
 
 109         sector_t new_seek_mean;
 
 111         unsigned long current_batch_expires;
 
 112         unsigned long last_check_fifo[2];
 
 113         int changed_batch;              /* 1: waiting for old batch to end */
 
 114         int new_batch;                  /* 1: waiting on first read complete */
 
 115         int batch_data_dir;             /* current batch REQ_SYNC / REQ_ASYNC */
 
 116         int write_batch_count;          /* max # of reqs in a write batch */
 
 117         int current_write_count;        /* how many requests left this batch */
 
 118         int write_batch_idled;          /* has the write batch gone idle? */
 
 121         enum anticipation_status antic_status;
 
 122         unsigned long antic_start;      /* jiffies: when it started */
 
 123         struct timer_list antic_timer;  /* anticipatory scheduling timer */
 
 124         struct work_struct antic_work;  /* Deferred unplugging */
 
 125         struct io_context *io_context;  /* Identify the expected process */
 
 126         int ioc_finished; /* IO associated with io_context is finished */
 
 130          * settings that change how the i/o scheduler behaves
 
 132         unsigned long fifo_expire[2];
 
 133         unsigned long batch_expire[2];
 
 134         unsigned long antic_expire;
 
 137 #define list_entry_fifo(ptr)    list_entry((ptr), struct as_rq, fifo)
 
 143         AS_RQ_NEW=0,            /* New - not referenced and not on any lists */
 
 144         AS_RQ_QUEUED,           /* In the request queue. It belongs to the
 
 146         AS_RQ_DISPATCHED,       /* On the dispatch list. It belongs to the
 
 148         AS_RQ_PRESCHED,         /* Debug poisoning for requests being used */
 
 151         AS_RQ_POSTSCHED,        /* when they shouldn't be */
 
 156          * rbtree index, key is the starting offset
 
 158         struct rb_node rb_node;
 
 161         struct request *request;
 
 163         struct io_context *io_context;  /* The submitting task */
 
 166          * request hash, key is the ending offset (for back merge lookup)
 
 168         struct list_head hash;
 
 169         unsigned int on_hash;
 
 174         struct list_head fifo;
 
 175         unsigned long expires;
 
 177         unsigned int is_sync;
 
 178         enum arq_state state;
 
 181 #define RQ_DATA(rq)     ((struct as_rq *) (rq)->elevator_private)
 
 183 static kmem_cache_t *arq_pool;
 
 186  * IO Context helper functions
 
 189 /* Called to deallocate the as_io_context */
 
 190 static void free_as_io_context(struct as_io_context *aic)
 
 195 /* Called when the task exits */
 
 196 static void exit_as_io_context(struct as_io_context *aic)
 
 198         WARN_ON(!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state));
 
 199         clear_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state);
 
 202 static struct as_io_context *alloc_as_io_context(void)
 
 204         struct as_io_context *ret;
 
 206         ret = kmalloc(sizeof(*ret), GFP_ATOMIC);
 
 208                 ret->dtor = free_as_io_context;
 
 209                 ret->exit = exit_as_io_context;
 
 210                 ret->state = 1 << AS_TASK_RUNNING;
 
 211                 atomic_set(&ret->nr_queued, 0);
 
 212                 atomic_set(&ret->nr_dispatched, 0);
 
 213                 spin_lock_init(&ret->lock);
 
 214                 ret->ttime_total = 0;
 
 215                 ret->ttime_samples = 0;
 
 218                 ret->seek_samples = 0;
 
 226  * If the current task has no AS IO context then create one and initialise it.
 
 227  * Then take a ref on the task's io context and return it.
 
 229 static struct io_context *as_get_io_context(void)
 
 231         struct io_context *ioc = get_io_context(GFP_ATOMIC);
 
 232         if (ioc && !ioc->aic) {
 
 233                 ioc->aic = alloc_as_io_context();
 
 243  * the back merge hash support functions
 
 245 static const int as_hash_shift = 6;
 
 246 #define AS_HASH_BLOCK(sec)      ((sec) >> 3)
 
 247 #define AS_HASH_FN(sec)         (hash_long(AS_HASH_BLOCK((sec)), as_hash_shift))
 
 248 #define AS_HASH_ENTRIES         (1 << as_hash_shift)
 
 249 #define rq_hash_key(rq)         ((rq)->sector + (rq)->nr_sectors)
 
 250 #define list_entry_hash(ptr)    list_entry((ptr), struct as_rq, hash)
 
 252 static inline void __as_del_arq_hash(struct as_rq *arq)
 
 255         list_del_init(&arq->hash);
 
 258 static inline void as_del_arq_hash(struct as_rq *arq)
 
 261                 __as_del_arq_hash(arq);
 
 264 static void as_remove_merge_hints(request_queue_t *q, struct as_rq *arq)
 
 266         as_del_arq_hash(arq);
 
 268         if (q->last_merge == arq->request)
 
 269                 q->last_merge = NULL;
 
 272 static void as_add_arq_hash(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 274         struct request *rq = arq->request;
 
 276         BUG_ON(arq->on_hash);
 
 279         list_add(&arq->hash, &ad->hash[AS_HASH_FN(rq_hash_key(rq))]);
 
 283  * move hot entry to front of chain
 
 285 static inline void as_hot_arq_hash(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 287         struct request *rq = arq->request;
 
 288         struct list_head *head = &ad->hash[AS_HASH_FN(rq_hash_key(rq))];
 
 295         if (arq->hash.prev != head) {
 
 296                 list_del(&arq->hash);
 
 297                 list_add(&arq->hash, head);
 
 301 static struct request *as_find_arq_hash(struct as_data *ad, sector_t offset)
 
 303         struct list_head *hash_list = &ad->hash[AS_HASH_FN(offset)];
 
 304         struct list_head *entry, *next = hash_list->next;
 
 306         while ((entry = next) != hash_list) {
 
 307                 struct as_rq *arq = list_entry_hash(entry);
 
 308                 struct request *__rq = arq->request;
 
 312                 BUG_ON(!arq->on_hash);
 
 314                 if (!rq_mergeable(__rq)) {
 
 315                         as_remove_merge_hints(ad->q, arq);
 
 319                 if (rq_hash_key(__rq) == offset)
 
 327  * rb tree support functions
 
 330 #define RB_EMPTY(root)  ((root)->rb_node == NULL)
 
 331 #define ON_RB(node)     ((node)->rb_color != RB_NONE)
 
 332 #define RB_CLEAR(node)  ((node)->rb_color = RB_NONE)
 
 333 #define rb_entry_arq(node)      rb_entry((node), struct as_rq, rb_node)
 
 334 #define ARQ_RB_ROOT(ad, arq)    (&(ad)->sort_list[(arq)->is_sync])
 
 335 #define rq_rb_key(rq)           (rq)->sector
 
 338  * as_find_first_arq finds the first (lowest sector numbered) request
 
 339  * for the specified data_dir. Used to sweep back to the start of the disk
 
 340  * (1-way elevator) after we process the last (highest sector) request.
 
 342 static struct as_rq *as_find_first_arq(struct as_data *ad, int data_dir)
 
 344         struct rb_node *n = ad->sort_list[data_dir].rb_node;
 
 350                 if (n->rb_left == NULL)
 
 351                         return rb_entry_arq(n);
 
 358  * Add the request to the rb tree if it is unique.  If there is an alias (an
 
 359  * existing request against the same sector), which can happen when using
 
 360  * direct IO, then return the alias.
 
 362 static struct as_rq *as_add_arq_rb(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 364         struct rb_node **p = &ARQ_RB_ROOT(ad, arq)->rb_node;
 
 365         struct rb_node *parent = NULL;
 
 367         struct request *rq = arq->request;
 
 369         arq->rb_key = rq_rb_key(rq);
 
 373                 __arq = rb_entry_arq(parent);
 
 375                 if (arq->rb_key < __arq->rb_key)
 
 377                 else if (arq->rb_key > __arq->rb_key)
 
 383         rb_link_node(&arq->rb_node, parent, p);
 
 384         rb_insert_color(&arq->rb_node, ARQ_RB_ROOT(ad, arq));
 
 389 static inline void as_del_arq_rb(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 391         if (!ON_RB(&arq->rb_node)) {
 
 396         rb_erase(&arq->rb_node, ARQ_RB_ROOT(ad, arq));
 
 397         RB_CLEAR(&arq->rb_node);
 
 400 static struct request *
 
 401 as_find_arq_rb(struct as_data *ad, sector_t sector, int data_dir)
 
 403         struct rb_node *n = ad->sort_list[data_dir].rb_node;
 
 407                 arq = rb_entry_arq(n);
 
 409                 if (sector < arq->rb_key)
 
 411                 else if (sector > arq->rb_key)
 
 421  * IO Scheduler proper
 
 424 #define MAXBACK (1024 * 1024)   /*
 
 425                                  * Maximum distance the disk will go backward
 
 429 #define BACK_PENALTY    2
 
 432  * as_choose_req selects the preferred one of two requests of the same data_dir
 
 433  * ignoring time - eg. timeouts, which is the job of as_dispatch_request
 
 435 static struct as_rq *
 
 436 as_choose_req(struct as_data *ad, struct as_rq *arq1, struct as_rq *arq2)
 
 439         sector_t last, s1, s2, d1, d2;
 
 440         int r1_wrap=0, r2_wrap=0;       /* requests are behind the disk head */
 
 441         const sector_t maxback = MAXBACK;
 
 443         if (arq1 == NULL || arq1 == arq2)
 
 448         data_dir = arq1->is_sync;
 
 450         last = ad->last_sector[data_dir];
 
 451         s1 = arq1->request->sector;
 
 452         s2 = arq2->request->sector;
 
 454         BUG_ON(data_dir != arq2->is_sync);
 
 457          * Strict one way elevator _except_ in the case where we allow
 
 458          * short backward seeks which are biased as twice the cost of a
 
 459          * similar forward seek.
 
 463         else if (s1+maxback >= last)
 
 464                 d1 = (last - s1)*BACK_PENALTY;
 
 467                 d1 = 0; /* shut up, gcc */
 
 472         else if (s2+maxback >= last)
 
 473                 d2 = (last - s2)*BACK_PENALTY;
 
 479         /* Found required data */
 
 480         if (!r1_wrap && r2_wrap)
 
 482         else if (!r2_wrap && r1_wrap)
 
 484         else if (r1_wrap && r2_wrap) {
 
 485                 /* both behind the head */
 
 492         /* Both requests in front of the head */
 
 506  * as_find_next_arq finds the next request after @prev in elevator order.
 
 507  * this with as_choose_req form the basis for how the scheduler chooses
 
 508  * what request to process next. Anticipation works on top of this.
 
 510 static struct as_rq *as_find_next_arq(struct as_data *ad, struct as_rq *last)
 
 512         const int data_dir = last->is_sync;
 
 514         struct rb_node *rbnext = rb_next(&last->rb_node);
 
 515         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&last->rb_node);
 
 516         struct as_rq *arq_next, *arq_prev;
 
 518         BUG_ON(!ON_RB(&last->rb_node));
 
 521                 arq_prev = rb_entry_arq(rbprev);
 
 526                 arq_next = rb_entry_arq(rbnext);
 
 528                 arq_next = as_find_first_arq(ad, data_dir);
 
 529                 if (arq_next == last)
 
 533         ret = as_choose_req(ad, arq_next, arq_prev);
 
 539  * anticipatory scheduling functions follow
 
 543  * as_antic_expired tells us when we have anticipated too long.
 
 544  * The funny "absolute difference" math on the elapsed time is to handle
 
 545  * jiffy wraps, and disks which have been idle for 0x80000000 jiffies.
 
 547 static int as_antic_expired(struct as_data *ad)
 
 551         delta_jif = jiffies - ad->antic_start;
 
 552         if (unlikely(delta_jif < 0))
 
 553                 delta_jif = -delta_jif;
 
 554         if (delta_jif < ad->antic_expire)
 
 561  * as_antic_waitnext starts anticipating that a nice request will soon be
 
 562  * submitted. See also as_antic_waitreq
 
 564 static void as_antic_waitnext(struct as_data *ad)
 
 566         unsigned long timeout;
 
 568         BUG_ON(ad->antic_status != ANTIC_OFF
 
 569                         && ad->antic_status != ANTIC_WAIT_REQ);
 
 571         timeout = ad->antic_start + ad->antic_expire;
 
 573         mod_timer(&ad->antic_timer, timeout);
 
 575         ad->antic_status = ANTIC_WAIT_NEXT;
 
 579  * as_antic_waitreq starts anticipating. We don't start timing the anticipation
 
 580  * until the request that we're anticipating on has finished. This means we
 
 581  * are timing from when the candidate process wakes up hopefully.
 
 583 static void as_antic_waitreq(struct as_data *ad)
 
 585         BUG_ON(ad->antic_status == ANTIC_FINISHED);
 
 586         if (ad->antic_status == ANTIC_OFF) {
 
 587                 if (!ad->io_context || ad->ioc_finished)
 
 588                         as_antic_waitnext(ad);
 
 590                         ad->antic_status = ANTIC_WAIT_REQ;
 
 595  * This is called directly by the functions in this file to stop anticipation.
 
 596  * We kill the timer and schedule a call to the request_fn asap.
 
 598 static void as_antic_stop(struct as_data *ad)
 
 600         int status = ad->antic_status;
 
 602         if (status == ANTIC_WAIT_REQ || status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
 
 603                 if (status == ANTIC_WAIT_NEXT)
 
 604                         del_timer(&ad->antic_timer);
 
 605                 ad->antic_status = ANTIC_FINISHED;
 
 606                 /* see as_work_handler */
 
 607                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
 
 612  * as_antic_timeout is the timer function set by as_antic_waitnext.
 
 614 static void as_antic_timeout(unsigned long data)
 
 616         struct request_queue *q = (struct request_queue *)data;
 
 617         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
 620         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
 
 621         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
 
 622                         || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
 
 623                 struct as_io_context *aic = ad->io_context->aic;
 
 625                 ad->antic_status = ANTIC_FINISHED;
 
 626                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
 
 628                 if (aic->ttime_samples == 0) {
 
 629                         /* process anticipated on has exitted or timed out*/
 
 630                         ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
 
 633         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
 
 637  * as_close_req decides if one request is considered "close" to the
 
 638  * previous one issued.
 
 640 static int as_close_req(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 642         unsigned long delay;    /* milliseconds */
 
 643         sector_t last = ad->last_sector[ad->batch_data_dir];
 
 644         sector_t next = arq->request->sector;
 
 645         sector_t delta; /* acceptable close offset (in sectors) */
 
 647         if (ad->antic_status == ANTIC_OFF || !ad->ioc_finished)
 
 650                 delay = ((jiffies - ad->antic_start) * 1000) / HZ;
 
 654         else if (delay <= 20 && delay <= ad->antic_expire)
 
 655                 delta = 64 << (delay-1);
 
 659         return (last - (delta>>1) <= next) && (next <= last + delta);
 
 663  * as_can_break_anticipation returns true if we have been anticipating this
 
 666  * It also returns true if the process against which we are anticipating
 
 667  * submits a write - that's presumably an fsync, O_SYNC write, etc. We want to
 
 668  * dispatch it ASAP, because we know that application will not be submitting
 
 671  * If the task which has submitted the request has exitted, break anticipation.
 
 673  * If this task has queued some other IO, do not enter enticipation.
 
 675 static int as_can_break_anticipation(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 677         struct io_context *ioc;
 
 678         struct as_io_context *aic;
 
 681         ioc = ad->io_context;
 
 684         if (arq && ioc == arq->io_context) {
 
 685                 /* request from same process */
 
 689         if (ad->ioc_finished && as_antic_expired(ad)) {
 
 691                  * In this situation status should really be FINISHED,
 
 692                  * however the timer hasn't had the chance to run yet.
 
 701         if (!test_bit(AS_TASK_RUNNING, &aic->state)) {
 
 702                 /* process anticipated on has exitted */
 
 703                 if (aic->ttime_samples == 0)
 
 704                         ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob + 256)/8;
 
 708         if (atomic_read(&aic->nr_queued) > 0) {
 
 709                 /* process has more requests queued */
 
 713         if (atomic_read(&aic->nr_dispatched) > 0) {
 
 714                 /* process has more requests dispatched */
 
 718         if (arq && arq->is_sync == REQ_SYNC && as_close_req(ad, arq)) {
 
 720                  * Found a close request that is not one of ours.
 
 722                  * This makes close requests from another process reset
 
 723                  * our thinktime delay. Is generally useful when there are
 
 724                  * two or more cooperating processes working in the same
 
 727                 spin_lock(&aic->lock);
 
 728                 aic->last_end_request = jiffies;
 
 729                 spin_unlock(&aic->lock);
 
 734         if (aic->ttime_samples == 0) {
 
 735                 if (ad->new_ttime_mean > ad->antic_expire)
 
 737                 if (ad->exit_prob > 128)
 
 739         } else if (aic->ttime_mean > ad->antic_expire) {
 
 740                 /* the process thinks too much between requests */
 
 747         if (ad->last_sector[REQ_SYNC] < arq->request->sector)
 
 748                 s = arq->request->sector - ad->last_sector[REQ_SYNC];
 
 750                 s = ad->last_sector[REQ_SYNC] - arq->request->sector;
 
 752         if (aic->seek_samples == 0) {
 
 754                  * Process has just started IO. Use past statistics to
 
 755                  * guage success possibility
 
 757                 if (ad->new_seek_mean > s) {
 
 758                         /* this request is better than what we're expecting */
 
 763                 if (aic->seek_mean > s) {
 
 764                         /* this request is better than what we're expecting */
 
 773  * as_can_anticipate indicates weather we should either run arq
 
 774  * or keep anticipating a better request.
 
 776 static int as_can_anticipate(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 780                  * Last request submitted was a write
 
 784         if (ad->antic_status == ANTIC_FINISHED)
 
 786                  * Don't restart if we have just finished. Run the next request
 
 790         if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
 
 792                  * This request is a good candidate. Don't keep anticipating,
 
 798          * OK from here, we haven't finished, and don't have a decent request!
 
 799          * Status is either ANTIC_OFF so start waiting,
 
 800          * ANTIC_WAIT_REQ so continue waiting for request to finish
 
 801          * or ANTIC_WAIT_NEXT so continue waiting for an acceptable request.
 
 808 static void as_update_thinktime(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic, unsigned long ttime)
 
 810         /* fixed point: 1.0 == 1<<8 */
 
 811         if (aic->ttime_samples == 0) {
 
 812                 ad->new_ttime_total = (7*ad->new_ttime_total + 256*ttime) / 8;
 
 813                 ad->new_ttime_mean = ad->new_ttime_total / 256;
 
 815                 ad->exit_prob = (7*ad->exit_prob)/8;
 
 817         aic->ttime_samples = (7*aic->ttime_samples + 256) / 8;
 
 818         aic->ttime_total = (7*aic->ttime_total + 256*ttime) / 8;
 
 819         aic->ttime_mean = (aic->ttime_total + 128) / aic->ttime_samples;
 
 822 static void as_update_seekdist(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic, sector_t sdist)
 
 826         if (aic->seek_samples == 0) {
 
 827                 ad->new_seek_total = (7*ad->new_seek_total + 256*(u64)sdist)/8;
 
 828                 ad->new_seek_mean = ad->new_seek_total / 256;
 
 832          * Don't allow the seek distance to get too large from the
 
 833          * odd fragment, pagein, etc
 
 835         if (aic->seek_samples <= 60) /* second&third seek */
 
 836                 sdist = min(sdist, (aic->seek_mean * 4) + 2*1024*1024);
 
 838                 sdist = min(sdist, (aic->seek_mean * 4) + 2*1024*64);
 
 840         aic->seek_samples = (7*aic->seek_samples + 256) / 8;
 
 841         aic->seek_total = (7*aic->seek_total + (u64)256*sdist) / 8;
 
 842         total = aic->seek_total + (aic->seek_samples/2);
 
 843         do_div(total, aic->seek_samples);
 
 844         aic->seek_mean = (sector_t)total;
 
 848  * as_update_iohist keeps a decaying histogram of IO thinktimes, and
 
 849  * updates @aic->ttime_mean based on that. It is called when a new
 
 852 static void as_update_iohist(struct as_data *ad, struct as_io_context *aic, struct request *rq)
 
 854         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
 855         int data_dir = arq->is_sync;
 
 856         unsigned long thinktime;
 
 862         if (data_dir == REQ_SYNC) {
 
 863                 unsigned long in_flight = atomic_read(&aic->nr_queued)
 
 864                                         + atomic_read(&aic->nr_dispatched);
 
 865                 spin_lock(&aic->lock);
 
 866                 if (test_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state) ||
 
 867                         test_bit(AS_TASK_IOSTARTED, &aic->state)) {
 
 868                         /* Calculate read -> read thinktime */
 
 869                         if (test_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state)
 
 871                                 thinktime = jiffies - aic->last_end_request;
 
 872                                 thinktime = min(thinktime, MAX_THINKTIME-1);
 
 875                         as_update_thinktime(ad, aic, thinktime);
 
 877                         /* Calculate read -> read seek distance */
 
 878                         if (aic->last_request_pos < rq->sector)
 
 879                                 seek_dist = rq->sector - aic->last_request_pos;
 
 881                                 seek_dist = aic->last_request_pos - rq->sector;
 
 882                         as_update_seekdist(ad, aic, seek_dist);
 
 884                 aic->last_request_pos = rq->sector + rq->nr_sectors;
 
 885                 set_bit(AS_TASK_IOSTARTED, &aic->state);
 
 886                 spin_unlock(&aic->lock);
 
 891  * as_update_arq must be called whenever a request (arq) is added to
 
 892  * the sort_list. This function keeps caches up to date, and checks if the
 
 893  * request might be one we are "anticipating"
 
 895 static void as_update_arq(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
 897         const int data_dir = arq->is_sync;
 
 899         /* keep the next_arq cache up to date */
 
 900         ad->next_arq[data_dir] = as_choose_req(ad, arq, ad->next_arq[data_dir]);
 
 903          * have we been anticipating this request?
 
 904          * or does it come from the same process as the one we are anticipating
 
 907         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
 
 908                         || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
 
 909                 if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
 
 915  * Gathers timings and resizes the write batch automatically
 
 917 static void update_write_batch(struct as_data *ad)
 
 919         unsigned long batch = ad->batch_expire[REQ_ASYNC];
 
 922         write_time = (jiffies - ad->current_batch_expires) + batch;
 
 926         if (write_time > batch && !ad->write_batch_idled) {
 
 927                 if (write_time > batch * 3)
 
 928                         ad->write_batch_count /= 2;
 
 930                         ad->write_batch_count--;
 
 931         } else if (write_time < batch && ad->current_write_count == 0) {
 
 932                 if (batch > write_time * 3)
 
 933                         ad->write_batch_count *= 2;
 
 935                         ad->write_batch_count++;
 
 938         if (ad->write_batch_count < 1)
 
 939                 ad->write_batch_count = 1;
 
 943  * as_completed_request is to be called when a request has completed and
 
 944  * returned something to the requesting process, be it an error or data.
 
 946 static void as_completed_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
 948         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
 949         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
 951         WARN_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
 
 953         if (arq->state == AS_RQ_PRESCHED) {
 
 954                 WARN_ON(arq->io_context);
 
 958         if (arq->state == AS_RQ_MERGED)
 
 961         if (arq->state != AS_RQ_REMOVED) {
 
 962                 printk("arq->state %d\n", arq->state);
 
 967         if (!blk_fs_request(rq))
 
 970         if (ad->changed_batch && ad->nr_dispatched == 1) {
 
 971                 kblockd_schedule_work(&ad->antic_work);
 
 972                 ad->changed_batch = 0;
 
 974                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
 
 977         WARN_ON(ad->nr_dispatched == 0);
 
 981          * Start counting the batch from when a request of that direction is
 
 982          * actually serviced. This should help devices with big TCQ windows
 
 983          * and writeback caches
 
 985         if (ad->new_batch && ad->batch_data_dir == arq->is_sync) {
 
 986                 update_write_batch(ad);
 
 987                 ad->current_batch_expires = jiffies +
 
 988                                 ad->batch_expire[REQ_SYNC];
 
 992         if (ad->io_context == arq->io_context && ad->io_context) {
 
 993                 ad->antic_start = jiffies;
 
 994                 ad->ioc_finished = 1;
 
 995                 if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ) {
 
 997                          * We were waiting on this request, now anticipate
 
1000                         as_antic_waitnext(ad);
 
1005         if (!arq->io_context)
 
1008         if (arq->is_sync == REQ_SYNC) {
 
1009                 struct as_io_context *aic = arq->io_context->aic;
 
1011                         spin_lock(&aic->lock);
 
1012                         set_bit(AS_TASK_IORUNNING, &aic->state);
 
1013                         aic->last_end_request = jiffies;
 
1014                         spin_unlock(&aic->lock);
 
1018         put_io_context(arq->io_context);
 
1020         arq->state = AS_RQ_POSTSCHED;
 
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)
 
1029 static void as_remove_queued_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
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;
 
1035         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_QUEUED);
 
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);
 
1043          * Update the "next_arq" cache if we are about to remove its
 
1046         if (ad->next_arq[data_dir] == arq)
 
1047                 ad->next_arq[data_dir] = as_find_next_arq(ad, arq);
 
1049         list_del_init(&arq->fifo);
 
1050         as_remove_merge_hints(q, arq);
 
1051         as_del_arq_rb(ad, arq);
 
1055  * as_remove_dispatched_request is called to remove a request which has gone
 
1056  * to the dispatch list.
 
1058 static void as_remove_dispatched_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1060         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1061         struct as_io_context *aic;
 
1068         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_DISPATCHED);
 
1069         WARN_ON(ON_RB(&arq->rb_node));
 
1070         if (arq->io_context && arq->io_context->aic) {
 
1071                 aic = arq->io_context->aic;
 
1073                         WARN_ON(!atomic_read(&aic->nr_dispatched));
 
1074                         atomic_dec(&aic->nr_dispatched);
 
1080  * as_remove_request is called when a driver has finished with a request.
 
1081  * This should be only called for dispatched requests, but for some reason
 
1082  * a POWER4 box running hwscan it does not.
 
1084 static void as_remove_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1086         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1088         if (unlikely(arq->state == AS_RQ_NEW))
 
1091         if (ON_RB(&arq->rb_node)) {
 
1092                 if (arq->state != AS_RQ_QUEUED) {
 
1093                         printk("arq->state %d\n", arq->state);
 
1098                  * We'll lose the aliased request(s) here. I don't think this
 
1099                  * will ever happen, but if it does, hopefully someone will
 
1102                 WARN_ON(!list_empty(&rq->queuelist));
 
1103                 as_remove_queued_request(q, rq);
 
1105                 if (arq->state != AS_RQ_DISPATCHED) {
 
1106                         printk("arq->state %d\n", arq->state);
 
1110                 as_remove_dispatched_request(q, rq);
 
1113         arq->state = AS_RQ_REMOVED;
 
1117  * as_fifo_expired returns 0 if there are no expired reads on the fifo,
 
1118  * 1 otherwise.  It is ratelimited so that we only perform the check once per
 
1119  * `fifo_expire' interval.  Otherwise a large number of expired requests
 
1120  * would create a hopeless seekstorm.
 
1122  * See as_antic_expired comment.
 
1124 static int as_fifo_expired(struct as_data *ad, int adir)
 
1129         delta_jif = jiffies - ad->last_check_fifo[adir];
 
1130         if (unlikely(delta_jif < 0))
 
1131                 delta_jif = -delta_jif;
 
1132         if (delta_jif < ad->fifo_expire[adir])
 
1135         ad->last_check_fifo[adir] = jiffies;
 
1137         if (list_empty(&ad->fifo_list[adir]))
 
1140         arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[adir].next);
 
1142         return time_after(jiffies, arq->expires);
 
1146  * as_batch_expired returns true if the current batch has expired. A batch
 
1147  * is a set of reads or a set of writes.
 
1149 static inline int as_batch_expired(struct as_data *ad)
 
1151         if (ad->changed_batch || ad->new_batch)
 
1154         if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
 
1155                 /* TODO! add a check so a complete fifo gets written? */
 
1156                 return time_after(jiffies, ad->current_batch_expires);
 
1158         return time_after(jiffies, ad->current_batch_expires)
 
1159                 || ad->current_write_count == 0;
 
1163  * move an entry to dispatch queue
 
1165 static void as_move_to_dispatch(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
1167         struct request *rq = arq->request;
 
1168         struct list_head *insert;
 
1169         const int data_dir = arq->is_sync;
 
1171         BUG_ON(!ON_RB(&arq->rb_node));
 
1174         ad->antic_status = ANTIC_OFF;
 
1177          * This has to be set in order to be correctly updated by
 
1180         ad->last_sector[data_dir] = rq->sector + rq->nr_sectors;
 
1182         if (data_dir == REQ_SYNC) {
 
1183                 /* In case we have to anticipate after this */
 
1184                 copy_io_context(&ad->io_context, &arq->io_context);
 
1186                 if (ad->io_context) {
 
1187                         put_io_context(ad->io_context);
 
1188                         ad->io_context = NULL;
 
1191                 if (ad->current_write_count != 0)
 
1192                         ad->current_write_count--;
 
1194         ad->ioc_finished = 0;
 
1196         ad->next_arq[data_dir] = as_find_next_arq(ad, arq);
 
1199          * take it off the sort and fifo list, add to dispatch queue
 
1201         insert = ad->dispatch->prev;
 
1203         while (!list_empty(&rq->queuelist)) {
 
1204                 struct request *__rq = list_entry_rq(rq->queuelist.next);
 
1205                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
 
1207                 list_move_tail(&__rq->queuelist, ad->dispatch);
 
1209                 if (__arq->io_context && __arq->io_context->aic)
 
1210                         atomic_inc(&__arq->io_context->aic->nr_dispatched);
 
1212                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
 
1213                 __arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
 
1215                 ad->nr_dispatched++;
 
1218         as_remove_queued_request(ad->q, rq);
 
1219         WARN_ON(arq->state != AS_RQ_QUEUED);
 
1221         list_add(&rq->queuelist, insert);
 
1222         arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
 
1223         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
 
1224                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
 
1225         ad->nr_dispatched++;
 
1229  * as_dispatch_request selects the best request according to
 
1230  * read/write expire, batch expire, etc, and moves it to the dispatch
 
1231  * queue. Returns 1 if a request was found, 0 otherwise.
 
1233 static int as_dispatch_request(struct as_data *ad)
 
1236         const int reads = !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
 
1237         const int writes = !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]);
 
1239         /* Signal that the write batch was uncontended, so we can't time it */
 
1240         if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC && !reads) {
 
1241                 if (ad->current_write_count == 0 || !writes)
 
1242                         ad->write_batch_idled = 1;
 
1245         if (!(reads || writes)
 
1246                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
 
1247                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT
 
1248                 || ad->changed_batch)
 
1251         if (!(reads && writes && as_batch_expired(ad)) ) {
 
1253                  * batch is still running or no reads or no writes
 
1255                 arq = ad->next_arq[ad->batch_data_dir];
 
1257                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC && ad->antic_expire) {
 
1258                         if (as_fifo_expired(ad, REQ_SYNC))
 
1261                         if (as_can_anticipate(ad, arq)) {
 
1262                                 as_antic_waitreq(ad);
 
1268                         /* we have a "next request" */
 
1269                         if (reads && !writes)
 
1270                                 ad->current_batch_expires =
 
1271                                         jiffies + ad->batch_expire[REQ_SYNC];
 
1272                         goto dispatch_request;
 
1277          * at this point we are not running a batch. select the appropriate
 
1278          * data direction (read / write)
 
1282                 BUG_ON(RB_EMPTY(&ad->sort_list[REQ_SYNC]));
 
1284                 if (writes && ad->batch_data_dir == REQ_SYNC)
 
1286                          * Last batch was a read, switch to writes
 
1288                         goto dispatch_writes;
 
1290                 if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC) {
 
1291                         WARN_ON(ad->new_batch);
 
1292                         ad->changed_batch = 1;
 
1294                 ad->batch_data_dir = REQ_SYNC;
 
1295                 arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[ad->batch_data_dir].next);
 
1296                 ad->last_check_fifo[ad->batch_data_dir] = jiffies;
 
1297                 goto dispatch_request;
 
1301          * the last batch was a read
 
1306                 BUG_ON(RB_EMPTY(&ad->sort_list[REQ_ASYNC]));
 
1308                 if (ad->batch_data_dir == REQ_SYNC) {
 
1309                         ad->changed_batch = 1;
 
1312                          * new_batch might be 1 when the queue runs out of
 
1313                          * reads. A subsequent submission of a write might
 
1314                          * cause a change of batch before the read is finished.
 
1318                 ad->batch_data_dir = REQ_ASYNC;
 
1319                 ad->current_write_count = ad->write_batch_count;
 
1320                 ad->write_batch_idled = 0;
 
1321                 arq = ad->next_arq[ad->batch_data_dir];
 
1322                 goto dispatch_request;
 
1330          * If a request has expired, service it.
 
1333         if (as_fifo_expired(ad, ad->batch_data_dir)) {
 
1335                 arq = list_entry_fifo(ad->fifo_list[ad->batch_data_dir].next);
 
1336                 BUG_ON(arq == NULL);
 
1339         if (ad->changed_batch) {
 
1340                 WARN_ON(ad->new_batch);
 
1342                 if (ad->nr_dispatched)
 
1345                 if (ad->batch_data_dir == REQ_ASYNC)
 
1346                         ad->current_batch_expires = jiffies +
 
1347                                         ad->batch_expire[REQ_ASYNC];
 
1351                 ad->changed_batch = 0;
 
1355          * arq is the selected appropriate request.
 
1357         as_move_to_dispatch(ad, arq);
 
1362 static struct request *as_next_request(request_queue_t *q)
 
1364         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1365         struct request *rq = NULL;
 
1368          * if there are still requests on the dispatch queue, grab the first
 
1370         if (!list_empty(ad->dispatch) || as_dispatch_request(ad))
 
1371                 rq = list_entry_rq(ad->dispatch->next);
 
1377  * Add arq to a list behind alias
 
1380 as_add_aliased_request(struct as_data *ad, struct as_rq *arq, struct as_rq *alias)
 
1382         struct request  *req = arq->request;
 
1383         struct list_head *insert = alias->request->queuelist.prev;
 
1386          * Transfer list of aliases
 
1388         while (!list_empty(&req->queuelist)) {
 
1389                 struct request *__rq = list_entry_rq(req->queuelist.next);
 
1390                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
 
1392                 list_move_tail(&__rq->queuelist, &alias->request->queuelist);
 
1394                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
 
1398          * Another request with the same start sector on the rbtree.
 
1399          * Link this request to that sector. They are untangled in
 
1400          * as_move_to_dispatch
 
1402         list_add(&arq->request->queuelist, insert);
 
1405          * Don't want to have to handle merges.
 
1407         as_remove_merge_hints(ad->q, arq);
 
1411  * add arq to rbtree and fifo
 
1413 static void as_add_request(struct as_data *ad, struct as_rq *arq)
 
1415         struct as_rq *alias;
 
1418         if (rq_data_dir(arq->request) == READ
 
1419                         || current->flags&PF_SYNCWRITE)
 
1423         data_dir = arq->is_sync;
 
1425         arq->io_context = as_get_io_context();
 
1427         if (arq->io_context) {
 
1428                 as_update_iohist(ad, arq->io_context->aic, arq->request);
 
1429                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_queued);
 
1432         alias = as_add_arq_rb(ad, arq);
 
1435                  * set expire time (only used for reads) and add to fifo list
 
1437                 arq->expires = jiffies + ad->fifo_expire[data_dir];
 
1438                 list_add_tail(&arq->fifo, &ad->fifo_list[data_dir]);
 
1440                 if (rq_mergeable(arq->request)) {
 
1441                         as_add_arq_hash(ad, arq);
 
1443                         if (!ad->q->last_merge)
 
1444                                 ad->q->last_merge = arq->request;
 
1446                 as_update_arq(ad, arq); /* keep state machine up to date */
 
1449                 as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
 
1452                  * have we been anticipating this request?
 
1453                  * or does it come from the same process as the one we are
 
1456                 if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ
 
1457                                 || ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
 
1458                         if (as_can_break_anticipation(ad, arq))
 
1463         arq->state = AS_RQ_QUEUED;
 
1466 static void as_deactivate_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1468         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1469         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1472                 if (arq->state == AS_RQ_REMOVED) {
 
1473                         arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
 
1474                         if (arq->io_context && arq->io_context->aic)
 
1475                                 atomic_inc(&arq->io_context->aic->nr_dispatched);
 
1478                 WARN_ON(blk_fs_request(rq)
 
1479                         && (!(rq->flags & (REQ_HARDBARRIER|REQ_SOFTBARRIER))) );
 
1481         /* Stop anticipating - let this request get through */
 
1486  * requeue the request. The request has not been completed, nor is it a
 
1487  * new request, so don't touch accounting.
 
1489 static void as_requeue_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1491         as_deactivate_request(q, rq);
 
1492         list_add(&rq->queuelist, &q->queue_head);
 
1496  * Account a request that is inserted directly onto the dispatch queue.
 
1497  * arq->io_context->aic->nr_dispatched should not need to be incremented
 
1498  * because only new requests should come through here: requeues go through
 
1499  * our explicit requeue handler.
 
1501 static void as_account_queued_request(struct as_data *ad, struct request *rq)
 
1503         if (blk_fs_request(rq)) {
 
1504                 struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1505                 arq->state = AS_RQ_DISPATCHED;
 
1506                 ad->nr_dispatched++;
 
1511 as_insert_request(request_queue_t *q, struct request *rq, int where)
 
1513         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1514         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1517                 if (arq->state != AS_RQ_PRESCHED) {
 
1518                         printk("arq->state: %d\n", arq->state);
 
1521                 arq->state = AS_RQ_NEW;
 
1524         /* barriers must flush the reorder queue */
 
1525         if (unlikely(rq->flags & (REQ_SOFTBARRIER | REQ_HARDBARRIER)
 
1526                         && where == ELEVATOR_INSERT_SORT)) {
 
1528                 where = ELEVATOR_INSERT_BACK;
 
1532                 case ELEVATOR_INSERT_BACK:
 
1533                         while (ad->next_arq[REQ_SYNC])
 
1534                                 as_move_to_dispatch(ad, ad->next_arq[REQ_SYNC]);
 
1536                         while (ad->next_arq[REQ_ASYNC])
 
1537                                 as_move_to_dispatch(ad, ad->next_arq[REQ_ASYNC]);
 
1539                         list_add_tail(&rq->queuelist, ad->dispatch);
 
1540                         as_account_queued_request(ad, rq);
 
1543                 case ELEVATOR_INSERT_FRONT:
 
1544                         list_add(&rq->queuelist, ad->dispatch);
 
1545                         as_account_queued_request(ad, rq);
 
1548                 case ELEVATOR_INSERT_SORT:
 
1549                         BUG_ON(!blk_fs_request(rq));
 
1550                         as_add_request(ad, arq);
 
1559  * as_queue_empty tells us if there are requests left in the device. It may
 
1560  * not be the case that a driver can get the next request even if the queue
 
1561  * is not empty - it is used in the block layer to check for plugging and
 
1562  * merging opportunities
 
1564 static int as_queue_empty(request_queue_t *q)
 
1566         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1568         if (!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC])
 
1569                 || !list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC])
 
1570                 || !list_empty(ad->dispatch))
 
1576 static struct request *
 
1577 as_former_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1579         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1580         struct rb_node *rbprev = rb_prev(&arq->rb_node);
 
1581         struct request *ret = NULL;
 
1584                 ret = rb_entry_arq(rbprev)->request;
 
1589 static struct request *
 
1590 as_latter_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1592         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1593         struct rb_node *rbnext = rb_next(&arq->rb_node);
 
1594         struct request *ret = NULL;
 
1597                 ret = rb_entry_arq(rbnext)->request;
 
1603 as_merge(request_queue_t *q, struct request **req, struct bio *bio)
 
1605         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1606         sector_t rb_key = bio->bi_sector + bio_sectors(bio);
 
1607         struct request *__rq;
 
1611          * try last_merge to avoid going to hash
 
1613         ret = elv_try_last_merge(q, bio);
 
1614         if (ret != ELEVATOR_NO_MERGE) {
 
1615                 __rq = q->last_merge;
 
1620          * see if the merge hash can satisfy a back merge
 
1622         __rq = as_find_arq_hash(ad, bio->bi_sector);
 
1624                 BUG_ON(__rq->sector + __rq->nr_sectors != bio->bi_sector);
 
1626                 if (elv_rq_merge_ok(__rq, bio)) {
 
1627                         ret = ELEVATOR_BACK_MERGE;
 
1633          * check for front merge
 
1635         __rq = as_find_arq_rb(ad, rb_key, bio_data_dir(bio));
 
1637                 BUG_ON(rb_key != rq_rb_key(__rq));
 
1639                 if (elv_rq_merge_ok(__rq, bio)) {
 
1640                         ret = ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 
1645         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 
1647         if (rq_mergeable(__rq))
 
1648                 q->last_merge = __rq;
 
1651                 if (rq_mergeable(__rq))
 
1652                         as_hot_arq_hash(ad, RQ_DATA(__rq));
 
1658 static void as_merged_request(request_queue_t *q, struct request *req)
 
1660         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1661         struct as_rq *arq = RQ_DATA(req);
 
1664          * hash always needs to be repositioned, key is end sector
 
1666         as_del_arq_hash(arq);
 
1667         as_add_arq_hash(ad, arq);
 
1670          * if the merge was a front merge, we need to reposition request
 
1672         if (rq_rb_key(req) != arq->rb_key) {
 
1673                 struct as_rq *alias, *next_arq = NULL;
 
1675                 if (ad->next_arq[arq->is_sync] == arq)
 
1676                         next_arq = as_find_next_arq(ad, arq);
 
1679                  * Note! We should really be moving any old aliased requests
 
1680                  * off this request and try to insert them into the rbtree. We
 
1681                  * currently don't bother. Ditto the next function.
 
1683                 as_del_arq_rb(ad, arq);
 
1684                 if ((alias = as_add_arq_rb(ad, arq)) ) {
 
1685                         list_del_init(&arq->fifo);
 
1686                         as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
 
1688                                 ad->next_arq[arq->is_sync] = next_arq;
 
1691                  * Note! At this stage of this and the next function, our next
 
1692                  * request may not be optimal - eg the request may have "grown"
 
1693                  * behind the disk head. We currently don't bother adjusting.
 
1698                 q->last_merge = req;
 
1702 as_merged_requests(request_queue_t *q, struct request *req,
 
1703                          struct request *next)
 
1705         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1706         struct as_rq *arq = RQ_DATA(req);
 
1707         struct as_rq *anext = RQ_DATA(next);
 
1713          * reposition arq (this is the merged request) in hash, and in rbtree
 
1714          * in case of a front merge
 
1716         as_del_arq_hash(arq);
 
1717         as_add_arq_hash(ad, arq);
 
1719         if (rq_rb_key(req) != arq->rb_key) {
 
1720                 struct as_rq *alias, *next_arq = NULL;
 
1722                 if (ad->next_arq[arq->is_sync] == arq)
 
1723                         next_arq = as_find_next_arq(ad, arq);
 
1725                 as_del_arq_rb(ad, arq);
 
1726                 if ((alias = as_add_arq_rb(ad, arq)) ) {
 
1727                         list_del_init(&arq->fifo);
 
1728                         as_add_aliased_request(ad, arq, alias);
 
1730                                 ad->next_arq[arq->is_sync] = next_arq;
 
1735          * if anext expires before arq, assign its expire time to arq
 
1736          * and move into anext position (anext will be deleted) in fifo
 
1738         if (!list_empty(&arq->fifo) && !list_empty(&anext->fifo)) {
 
1739                 if (time_before(anext->expires, arq->expires)) {
 
1740                         list_move(&arq->fifo, &anext->fifo);
 
1741                         arq->expires = anext->expires;
 
1743                          * Don't copy here but swap, because when anext is
 
1744                          * removed below, it must contain the unused context
 
1746                         swap_io_context(&arq->io_context, &anext->io_context);
 
1751          * Transfer list of aliases
 
1753         while (!list_empty(&next->queuelist)) {
 
1754                 struct request *__rq = list_entry_rq(next->queuelist.next);
 
1755                 struct as_rq *__arq = RQ_DATA(__rq);
 
1757                 list_move_tail(&__rq->queuelist, &req->queuelist);
 
1759                 WARN_ON(__arq->state != AS_RQ_QUEUED);
 
1763          * kill knowledge of next, this one is a goner
 
1765         as_remove_queued_request(q, next);
 
1767         anext->state = AS_RQ_MERGED;
 
1771  * This is executed in a "deferred" process context, by kblockd. It calls the
 
1772  * driver's request_fn so the driver can submit that request.
 
1774  * IMPORTANT! This guy will reenter the elevator, so set up all queue global
 
1775  * state before calling, and don't rely on any state over calls.
 
1777  * FIXME! dispatch queue is not a queue at all!
 
1779 static void as_work_handler(void *data)
 
1781         struct request_queue *q = data;
 
1782         unsigned long flags;
 
1784         spin_lock_irqsave(q->queue_lock, flags);
 
1785         if (as_next_request(q))
 
1787         spin_unlock_irqrestore(q->queue_lock, flags);
 
1790 static void as_put_request(request_queue_t *q, struct request *rq)
 
1792         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1793         struct as_rq *arq = RQ_DATA(rq);
 
1800         if (arq->state != AS_RQ_POSTSCHED && arq->state != AS_RQ_PRESCHED) {
 
1801                 printk("arq->state %d\n", arq->state);
 
1805         mempool_free(arq, ad->arq_pool);
 
1806         rq->elevator_private = NULL;
 
1809 static int as_set_request(request_queue_t *q, struct request *rq,
 
1810                           struct bio *bio, int gfp_mask)
 
1812         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1813         struct as_rq *arq = mempool_alloc(ad->arq_pool, gfp_mask);
 
1816                 memset(arq, 0, sizeof(*arq));
 
1817                 RB_CLEAR(&arq->rb_node);
 
1819                 arq->state = AS_RQ_PRESCHED;
 
1820                 arq->io_context = NULL;
 
1821                 INIT_LIST_HEAD(&arq->hash);
 
1823                 INIT_LIST_HEAD(&arq->fifo);
 
1824                 rq->elevator_private = arq;
 
1831 static int as_may_queue(request_queue_t *q, int rw, struct bio *bio)
 
1833         int ret = ELV_MQUEUE_MAY;
 
1834         struct as_data *ad = q->elevator->elevator_data;
 
1835         struct io_context *ioc;
 
1836         if (ad->antic_status == ANTIC_WAIT_REQ ||
 
1837                         ad->antic_status == ANTIC_WAIT_NEXT) {
 
1838                 ioc = as_get_io_context();
 
1839                 if (ad->io_context == ioc)
 
1840                         ret = ELV_MQUEUE_MUST;
 
1841                 put_io_context(ioc);
 
1847 static void as_exit_queue(elevator_t *e)
 
1849         struct as_data *ad = e->elevator_data;
 
1851         del_timer_sync(&ad->antic_timer);
 
1854         BUG_ON(!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]));
 
1855         BUG_ON(!list_empty(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]));
 
1857         mempool_destroy(ad->arq_pool);
 
1858         put_io_context(ad->io_context);
 
1864  * initialize elevator private data (as_data), and alloc a arq for
 
1865  * each request on the free lists
 
1867 static int as_init_queue(request_queue_t *q, elevator_t *e)
 
1875         ad = kmalloc_node(sizeof(*ad), GFP_KERNEL, q->node);
 
1878         memset(ad, 0, sizeof(*ad));
 
1880         ad->q = q; /* Identify what queue the data belongs to */
 
1882         ad->hash = kmalloc_node(sizeof(struct list_head)*AS_HASH_ENTRIES,
 
1883                                 GFP_KERNEL, q->node);
 
1889         ad->arq_pool = mempool_create_node(BLKDEV_MIN_RQ, mempool_alloc_slab,
 
1890                                 mempool_free_slab, arq_pool, q->node);
 
1891         if (!ad->arq_pool) {
 
1897         /* anticipatory scheduling helpers */
 
1898         ad->antic_timer.function = as_antic_timeout;
 
1899         ad->antic_timer.data = (unsigned long)q;
 
1900         init_timer(&ad->antic_timer);
 
1901         INIT_WORK(&ad->antic_work, as_work_handler, q);
 
1903         for (i = 0; i < AS_HASH_ENTRIES; i++)
 
1904                 INIT_LIST_HEAD(&ad->hash[i]);
 
1906         INIT_LIST_HEAD(&ad->fifo_list[REQ_SYNC]);
 
1907         INIT_LIST_HEAD(&ad->fifo_list[REQ_ASYNC]);
 
1908         ad->sort_list[REQ_SYNC] = RB_ROOT;
 
1909         ad->sort_list[REQ_ASYNC] = RB_ROOT;
 
1910         ad->dispatch = &q->queue_head;
 
1911         ad->fifo_expire[REQ_SYNC] = default_read_expire;
 
1912         ad->fifo_expire[REQ_ASYNC] = default_write_expire;
 
1913         ad->antic_expire = default_antic_expire;
 
1914         ad->batch_expire[REQ_SYNC] = default_read_batch_expire;
 
1915         ad->batch_expire[REQ_ASYNC] = default_write_batch_expire;
 
1916         e->elevator_data = ad;
 
1918         ad->current_batch_expires = jiffies + ad->batch_expire[REQ_SYNC];
 
1919         ad->write_batch_count = ad->batch_expire[REQ_ASYNC] / 10;
 
1920         if (ad->write_batch_count < 2)
 
1921                 ad->write_batch_count = 2;
 
1929 struct as_fs_entry {
 
1930         struct attribute attr;
 
1931         ssize_t (*show)(struct as_data *, char *);
 
1932         ssize_t (*store)(struct as_data *, const char *, size_t);
 
1936 as_var_show(unsigned int var, char *page)
 
1938         return sprintf(page, "%d\n", var);
 
1942 as_var_store(unsigned long *var, const char *page, size_t count)
 
1944         char *p = (char *) page;
 
1946         *var = simple_strtoul(p, &p, 10);
 
1950 static ssize_t as_est_show(struct as_data *ad, char *page)
 
1954         pos += sprintf(page+pos, "%lu %% exit probability\n", 100*ad->exit_prob/256);
 
1955         pos += sprintf(page+pos, "%lu ms new thinktime\n", ad->new_ttime_mean);
 
1956         pos += sprintf(page+pos, "%llu sectors new seek distance\n", (unsigned long long)ad->new_seek_mean);
 
1961 #define SHOW_FUNCTION(__FUNC, __VAR)                            \
 
1962 static ssize_t __FUNC(struct as_data *ad, char *page)           \
 
1964         return as_var_show(jiffies_to_msecs((__VAR)), (page));  \
 
1966 SHOW_FUNCTION(as_readexpire_show, ad->fifo_expire[REQ_SYNC]);
 
1967 SHOW_FUNCTION(as_writeexpire_show, ad->fifo_expire[REQ_ASYNC]);
 
1968 SHOW_FUNCTION(as_anticexpire_show, ad->antic_expire);
 
1969 SHOW_FUNCTION(as_read_batchexpire_show, ad->batch_expire[REQ_SYNC]);
 
1970 SHOW_FUNCTION(as_write_batchexpire_show, ad->batch_expire[REQ_ASYNC]);
 
1971 #undef SHOW_FUNCTION
 
1973 #define STORE_FUNCTION(__FUNC, __PTR, MIN, MAX)                         \
 
1974 static ssize_t __FUNC(struct as_data *ad, const char *page, size_t count)       \
 
1976         int ret = as_var_store(__PTR, (page), count);           \
 
1977         if (*(__PTR) < (MIN))                                           \
 
1979         else if (*(__PTR) > (MAX))                                      \
 
1981         *(__PTR) = msecs_to_jiffies(*(__PTR));                          \
 
1984 STORE_FUNCTION(as_readexpire_store, &ad->fifo_expire[REQ_SYNC], 0, INT_MAX);
 
1985 STORE_FUNCTION(as_writeexpire_store, &ad->fifo_expire[REQ_ASYNC], 0, INT_MAX);
 
1986 STORE_FUNCTION(as_anticexpire_store, &ad->antic_expire, 0, INT_MAX);
 
1987 STORE_FUNCTION(as_read_batchexpire_store,
 
1988                         &ad->batch_expire[REQ_SYNC], 0, INT_MAX);
 
1989 STORE_FUNCTION(as_write_batchexpire_store,
 
1990                         &ad->batch_expire[REQ_ASYNC], 0, INT_MAX);
 
1991 #undef STORE_FUNCTION
 
1993 static struct as_fs_entry as_est_entry = {
 
1994         .attr = {.name = "est_time", .mode = S_IRUGO },
 
1995         .show = as_est_show,
 
1997 static struct as_fs_entry as_readexpire_entry = {
 
1998         .attr = {.name = "read_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
 
1999         .show = as_readexpire_show,
 
2000         .store = as_readexpire_store,
 
2002 static struct as_fs_entry as_writeexpire_entry = {
 
2003         .attr = {.name = "write_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
 
2004         .show = as_writeexpire_show,
 
2005         .store = as_writeexpire_store,
 
2007 static struct as_fs_entry as_anticexpire_entry = {
 
2008         .attr = {.name = "antic_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
 
2009         .show = as_anticexpire_show,
 
2010         .store = as_anticexpire_store,
 
2012 static struct as_fs_entry as_read_batchexpire_entry = {
 
2013         .attr = {.name = "read_batch_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
 
2014         .show = as_read_batchexpire_show,
 
2015         .store = as_read_batchexpire_store,
 
2017 static struct as_fs_entry as_write_batchexpire_entry = {
 
2018         .attr = {.name = "write_batch_expire", .mode = S_IRUGO | S_IWUSR },
 
2019         .show = as_write_batchexpire_show,
 
2020         .store = as_write_batchexpire_store,
 
2023 static struct attribute *default_attrs[] = {
 
2025         &as_readexpire_entry.attr,
 
2026         &as_writeexpire_entry.attr,
 
2027         &as_anticexpire_entry.attr,
 
2028         &as_read_batchexpire_entry.attr,
 
2029         &as_write_batchexpire_entry.attr,
 
2033 #define to_as(atr) container_of((atr), struct as_fs_entry, attr)
 
2036 as_attr_show(struct kobject *kobj, struct attribute *attr, char *page)
 
2038         elevator_t *e = container_of(kobj, elevator_t, kobj);
 
2039         struct as_fs_entry *entry = to_as(attr);
 
2044         return entry->show(e->elevator_data, page);
 
2048 as_attr_store(struct kobject *kobj, struct attribute *attr,
 
2049                     const char *page, size_t length)
 
2051         elevator_t *e = container_of(kobj, elevator_t, kobj);
 
2052         struct as_fs_entry *entry = to_as(attr);
 
2057         return entry->store(e->elevator_data, page, length);
 
2060 static struct sysfs_ops as_sysfs_ops = {
 
2061         .show   = as_attr_show,
 
2062         .store  = as_attr_store,
 
2065 static struct kobj_type as_ktype = {
 
2066         .sysfs_ops      = &as_sysfs_ops,
 
2067         .default_attrs  = default_attrs,
 
2070 static struct elevator_type iosched_as = {
 
2072                 .elevator_merge_fn =            as_merge,
 
2073                 .elevator_merged_fn =           as_merged_request,
 
2074                 .elevator_merge_req_fn =        as_merged_requests,
 
2075                 .elevator_next_req_fn =         as_next_request,
 
2076                 .elevator_add_req_fn =          as_insert_request,
 
2077                 .elevator_remove_req_fn =       as_remove_request,
 
2078                 .elevator_requeue_req_fn =      as_requeue_request,
 
2079                 .elevator_deactivate_req_fn =   as_deactivate_request,
 
2080                 .elevator_queue_empty_fn =      as_queue_empty,
 
2081                 .elevator_completed_req_fn =    as_completed_request,
 
2082                 .elevator_former_req_fn =       as_former_request,
 
2083                 .elevator_latter_req_fn =       as_latter_request,
 
2084                 .elevator_set_req_fn =          as_set_request,
 
2085                 .elevator_put_req_fn =          as_put_request,
 
2086                 .elevator_may_queue_fn =        as_may_queue,
 
2087                 .elevator_init_fn =             as_init_queue,
 
2088                 .elevator_exit_fn =             as_exit_queue,
 
2091         .elevator_ktype = &as_ktype,
 
2092         .elevator_name = "anticipatory",
 
2093         .elevator_owner = THIS_MODULE,
 
2096 static int __init as_init(void)
 
2100         arq_pool = kmem_cache_create("as_arq", sizeof(struct as_rq),
 
2105         ret = elv_register(&iosched_as);
 
2108                  * don't allow AS to get unregistered, since we would have
 
2109                  * to browse all tasks in the system and release their
 
2110                  * as_io_context first
 
2112                 __module_get(THIS_MODULE);
 
2116         kmem_cache_destroy(arq_pool);
 
2120 static void __exit as_exit(void)
 
2122         kmem_cache_destroy(arq_pool);
 
2123         elv_unregister(&iosched_as);
 
2126 module_init(as_init);
 
2127 module_exit(as_exit);
 
2129 MODULE_AUTHOR("Nick Piggin");
 
2130 MODULE_LICENSE("GPL");
 
2131 MODULE_DESCRIPTION("anticipatory IO scheduler");