git.sesse.net Git - bcachefs-tools-debian/blob - c_src/libbcachefs/util.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * random utiility code, for bcache but in theory not specific to bcache
   4  *
   5  * Copyright 2010, 2011 Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
   6  * Copyright 2012 Google, Inc.
   7  */
   8
   9 #include <linux/bio.h>
  10 #include <linux/blkdev.h>
  11 #include <linux/console.h>
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/freezer.h>
  15 #include <linux/kthread.h>
  16 #include <linux/log2.h>
  17 #include <linux/math64.h>
  18 #include <linux/percpu.h>
  19 #include <linux/preempt.h>
  20 #include <linux/random.h>
  21 #include <linux/seq_file.h>
  22 #include <linux/string.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/sched/clock.h>
  25
  26 #include "eytzinger.h"
  27 #include "mean_and_variance.h"
  28 #include "util.h"
  29
  30 static const char si_units[] = "?kMGTPEZY";
  31
  32 /* string_get_size units: */
  33 static const char *const units_2[] = {
  34         "B", "KiB", "MiB", "GiB", "TiB", "PiB", "EiB", "ZiB", "YiB"
  35 };
  36 static const char *const units_10[] = {
  37         "B", "kB", "MB", "GB", "TB", "PB", "EB", "ZB", "YB"
  38 };
  39
  40 static int parse_u64(const char *cp, u64 *res)
  41 {
  42         const char *start = cp;
  43         u64 v = 0;
  44
  45         if (!isdigit(*cp))
  46                 return -EINVAL;
  47
  48         do {
  49                 if (v > U64_MAX / 10)
  50                         return -ERANGE;
  51                 v *= 10;
  52                 if (v > U64_MAX - (*cp - '0'))
  53                         return -ERANGE;
  54                 v += *cp - '0';
  55                 cp++;
  56         } while (isdigit(*cp));
  57
  58         *res = v;
  59         return cp - start;
  60 }
  61
  62 static int bch2_pow(u64 n, u64 p, u64 *res)
  63 {
  64         *res = 1;
  65
  66         while (p--) {
  67                 if (*res > div_u64(U64_MAX, n))
  68                         return -ERANGE;
  69                 *res *= n;
  70         }
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 static int parse_unit_suffix(const char *cp, u64 *res)
  75 {
  76         const char *start = cp;
  77         u64 base = 1024;
  78         unsigned u;
  79         int ret;
  80
  81         if (*cp == ' ')
  82                 cp++;
  83
  84         for (u = 1; u < strlen(si_units); u++)
  85                 if (*cp == si_units[u]) {
  86                         cp++;
  87                         goto got_unit;
  88                 }
  89
  90         for (u = 0; u < ARRAY_SIZE(units_2); u++)
  91                 if (!strncmp(cp, units_2[u], strlen(units_2[u]))) {
  92                         cp += strlen(units_2[u]);
  93                         goto got_unit;
  94                 }
  95
  96         for (u = 0; u < ARRAY_SIZE(units_10); u++)
  97                 if (!strncmp(cp, units_10[u], strlen(units_10[u]))) {
  98                         cp += strlen(units_10[u]);
  99                         base = 1000;
 100                         goto got_unit;
 101                 }
 102
 103         *res = 1;
 104         return 0;
 105 got_unit:
 106         ret = bch2_pow(base, u, res);
 107         if (ret)
 108                 return ret;
 109
 110         return cp - start;
 111 }
 112
 113 #define parse_or_ret(cp, _f)                    \
 114 do {                                            \
 115         int _ret = _f;                          \
 116         if (_ret < 0)                           \
 117                 return _ret;                    \
 118         cp += _ret;                             \
 119 } while (0)
 120
 121 static int __bch2_strtou64_h(const char *cp, u64 *res)
 122 {
 123         const char *start = cp;
 124         u64 v = 0, b, f_n = 0, f_d = 1;
 125         int ret;
 126
 127         parse_or_ret(cp, parse_u64(cp, &v));
 128
 129         if (*cp == '.') {
 130                 cp++;
 131                 ret = parse_u64(cp, &f_n);
 132                 if (ret < 0)
 133                         return ret;
 134                 cp += ret;
 135
 136                 ret = bch2_pow(10, ret, &f_d);
 137                 if (ret)
 138                         return ret;
 139         }
 140
 141         parse_or_ret(cp, parse_unit_suffix(cp, &b));
 142
 143         if (v > div_u64(U64_MAX, b))
 144                 return -ERANGE;
 145         v *= b;
 146
 147         if (f_n > div_u64(U64_MAX, b))
 148                 return -ERANGE;
 149
 150         f_n = div_u64(f_n * b, f_d);
 151         if (v + f_n < v)
 152                 return -ERANGE;
 153         v += f_n;
 154
 155         *res = v;
 156         return cp - start;
 157 }
 158
 159 static int __bch2_strtoh(const char *cp, u64 *res,
 160                          u64 t_max, bool t_signed)
 161 {
 162         bool positive = *cp != '-';
 163         u64 v = 0;
 164
 165         if (*cp == '+' || *cp == '-')
 166                 cp++;
 167
 168         parse_or_ret(cp, __bch2_strtou64_h(cp, &v));
 169
 170         if (*cp == '\n')
 171                 cp++;
 172         if (*cp)
 173                 return -EINVAL;
 174
 175         if (positive) {
 176                 if (v > t_max)
 177                         return -ERANGE;
 178         } else {
 179                 if (v && !t_signed)
 180                         return -ERANGE;
 181
 182                 if (v > t_max + 1)
 183                         return -ERANGE;
 184                 v = -v;
 185         }
 186
 187         *res = v;
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 #define STRTO_H(name, type)                                     \
 192 int bch2_ ## name ## _h(const char *cp, type *res)              \
 193 {                                                               \
 194         u64 v = 0;                                              \
 195         int ret = __bch2_strtoh(cp, &v, ANYSINT_MAX(type),      \
 196                         ANYSINT_MAX(type) != ((type) ~0ULL));   \
 197         *res = v;                                               \
 198         return ret;                                             \
 199 }
 200
 201 STRTO_H(strtoint, int)
 202 STRTO_H(strtouint, unsigned int)
 203 STRTO_H(strtoll, long long)
 204 STRTO_H(strtoull, unsigned long long)
 205 STRTO_H(strtou64, u64)
 206
 207 u64 bch2_read_flag_list(char *opt, const char * const list[])
 208 {
 209         u64 ret = 0;
 210         char *p, *s, *d = kstrdup(opt, GFP_KERNEL);
 211
 212         if (!d)
 213                 return -ENOMEM;
 214
 215         s = strim(d);
 216
 217         while ((p = strsep(&s, ","))) {
 218                 int flag = match_string(list, -1, p);
 219
 220                 if (flag < 0) {
 221                         ret = -1;
 222                         break;
 223                 }
 224
 225                 ret |= 1 << flag;
 226         }
 227
 228         kfree(d);
 229
 230         return ret;
 231 }
 232
 233 bool bch2_is_zero(const void *_p, size_t n)
 234 {
 235         const char *p = _p;
 236         size_t i;
 237
 238         for (i = 0; i < n; i++)
 239                 if (p[i])
 240                         return false;
 241         return true;
 242 }
 243
 244 void bch2_prt_u64_binary(struct printbuf *out, u64 v, unsigned nr_bits)
 245 {
 246         while (nr_bits)
 247                 prt_char(out, '0' + ((v >> --nr_bits) & 1));
 248 }
 249
 250 void bch2_print_string_as_lines(const char *prefix, const char *lines)
 251 {
 252         const char *p;
 253
 254         if (!lines) {
 255                 printk("%s (null)\n", prefix);
 256                 return;
 257         }
 258
 259         console_lock();
 260         while (1) {
 261                 p = strchrnul(lines, '\n');
 262                 printk("%s%.*s\n", prefix, (int) (p - lines), lines);
 263                 if (!*p)
 264                         break;
 265                 lines = p + 1;
 266         }
 267         console_unlock();
 268 }
 269
 270 int bch2_save_backtrace(bch_stacktrace *stack, struct task_struct *task, unsigned skipnr)
 271 {
 272 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
 273         unsigned nr_entries = 0;
 274         int ret = 0;
 275
 276         stack->nr = 0;
 277         ret = darray_make_room(stack, 32);
 278         if (ret)
 279                 return ret;
 280
 281         if (!down_read_trylock(&task->signal->exec_update_lock))
 282                 return -1;
 283
 284         do {
 285                 nr_entries = stack_trace_save_tsk(task, stack->data, stack->size, skipnr + 1);
 286         } while (nr_entries == stack->size &&
 287                  !(ret = darray_make_room(stack, stack->size * 2)));
 288
 289         stack->nr = nr_entries;
 290         up_read(&task->signal->exec_update_lock);
 291
 292         return ret;
 293 #else
 294         return 0;
 295 #endif
 296 }
 297
 298 void bch2_prt_backtrace(struct printbuf *out, bch_stacktrace *stack)
 299 {
 300         darray_for_each(*stack, i) {
 301                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *) *i);
 302                 prt_newline(out);
 303         }
 304 }
 305
 306 int bch2_prt_task_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task, unsigned skipnr)
 307 {
 308         bch_stacktrace stack = { 0 };
 309         int ret = bch2_save_backtrace(&stack, task, skipnr + 1);
 310
 311         bch2_prt_backtrace(out, &stack);
 312         darray_exit(&stack);
 313         return ret;
 314 }
 315
 316 #ifndef __KERNEL__
 317 #include <time.h>
 318 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 319 {
 320         time_t t = sec;
 321         char buf[64];
 322         ctime_r(&t, buf);
 323         strim(buf);
 324         prt_str(out, buf);
 325 }
 326 #else
 327 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 328 {
 329         char buf[64];
 330         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ptT", &sec);
 331         prt_u64(out, sec);
 332 }
 333 #endif
 334
 335 static const struct time_unit {
 336         const char      *name;
 337         u64             nsecs;
 338 } time_units[] = {
 339         { "ns",         1                },
 340         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 341         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 342         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 343         { "m",          (u64) NSEC_PER_SEC * 60},
 344         { "h",          (u64) NSEC_PER_SEC * 3600},
 345         { "eon",        U64_MAX          },
 346 };
 347
 348 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 349 {
 350         const struct time_unit *u;
 351
 352         for (u = time_units;
 353              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 354              ns >= u[1].nsecs << 1;
 355              u++)
 356                 ;
 357
 358         return u;
 359 }
 360
 361 void bch2_pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 362 {
 363         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 364
 365         prt_printf(out, "%llu %s", div_u64(ns, u->nsecs), u->name);
 366 }
 367
 368 /* time stats: */
 369
 370 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 371 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 372 {
 373         unsigned i = 0;
 374
 375         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 376                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 377
 378                 if (unlikely(!e->step)) {
 379                         e->m = v;
 380                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 381                 } else if (e->m > v) {
 382                         e->m = e->m >= e->step
 383                                 ? e->m - e->step
 384                                 : 0;
 385                 } else if (e->m < v) {
 386                         e->m = e->m + e->step > e->m
 387                                 ? e->m + e->step
 388                                 : U32_MAX;
 389                 }
 390
 391                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 392                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 393
 394                 if (v >= e->m)
 395                         break;
 396
 397                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 398         }
 399 }
 400
 401 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 402                                               u64 start, u64 end)
 403 {
 404         u64 duration, freq;
 405
 406         if (time_after64(end, start)) {
 407                 duration = end - start;
 408                 mean_and_variance_update(&stats->duration_stats, duration);
 409                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->duration_stats_weighted, duration);
 410                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 411                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 412                 stats->total_duration += duration;
 413                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 414         }
 415
 416         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 417                 freq = end - stats->last_event;
 418                 mean_and_variance_update(&stats->freq_stats, freq);
 419                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->freq_stats_weighted, freq);
 420                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 421                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 422                 stats->last_event = end;
 423         }
 424 }
 425
 426 static void __bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 427                                            struct bch2_time_stat_buffer *b)
 428 {
 429         for (struct bch2_time_stat_buffer_entry *i = b->entries;
 430              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 431              i++)
 432                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 433         b->nr = 0;
 434 }
 435
 436 static noinline void bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 437                                                   struct bch2_time_stat_buffer *b)
 438 {
 439         unsigned long flags;
 440
 441         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 442         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 443         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 444 }
 445
 446 void __bch2_time_stats_update(struct bch2_time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 447 {
 448         unsigned long flags;
 449
 450         WARN_ONCE(!stats->duration_stats_weighted.weight ||
 451                   !stats->freq_stats_weighted.weight,
 452                   "uninitialized time_stats");
 453
 454         if (!stats->buffer) {
 455                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 456                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 457
 458                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 459                     stats->duration_stats.n > 1024)
 460                         stats->buffer =
 461                                 alloc_percpu_gfp(struct bch2_time_stat_buffer,
 462                                                  GFP_ATOMIC);
 463                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 464         } else {
 465                 struct bch2_time_stat_buffer *b;
 466
 467                 preempt_disable();
 468                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 469
 470                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 471                 b->entries[b->nr++] = (struct bch2_time_stat_buffer_entry) {
 472                         .start = start,
 473                         .end = end
 474                 };
 475
 476                 if (unlikely(b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)))
 477                         bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 478                 preempt_enable();
 479         }
 480 }
 481
 482 static void bch2_pr_time_units_aligned(struct printbuf *out, u64 ns)
 483 {
 484         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 485
 486         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 487         prt_tab_rjust(out);
 488         prt_printf(out, "%s", u->name);
 489 }
 490
 491 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 492 {
 493         prt_str(out, name);
 494         prt_tab(out);
 495         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 496         prt_newline(out);
 497 }
 498
 499 #define TABSTOP_SIZE 12
 500
 501 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 502 {
 503         const struct time_unit *u;
 504         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 505         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 506         int i;
 507
 508         if (stats->buffer) {
 509                 int cpu;
 510
 511                 spin_lock_irq(&stats->lock);
 512                 for_each_possible_cpu(cpu)
 513                         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, per_cpu_ptr(stats->buffer, cpu));
 514                 spin_unlock_irq(&stats->lock);
 515         }
 516
 517         /*
 518          * avoid divide by zero
 519          */
 520         if (stats->freq_stats.n) {
 521                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 522                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 523                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 524                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 525         }
 526
 527         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 528         prt_printf(out, "count:");
 529         prt_tab(out);
 530         prt_printf(out, "%llu ",
 531                          stats->duration_stats.n);
 532         printbuf_tabstop_pop(out);
 533         prt_newline(out);
 534
 535         printbuf_tabstops_reset(out);
 536
 537         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 538         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 539         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 540         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 541
 542         prt_tab(out);
 543         prt_printf(out, "since mount");
 544         prt_tab_rjust(out);
 545         prt_tab(out);
 546         prt_printf(out, "recent");
 547         prt_tab_rjust(out);
 548         prt_newline(out);
 549
 550         printbuf_tabstops_reset(out);
 551         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 552         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 553         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 554         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 555
 556         prt_printf(out, "duration of events");
 557         prt_newline(out);
 558         printbuf_indent_add(out, 2);
 559
 560         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 561         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 562         pr_name_and_units(out, "total:", stats->total_duration);
 563
 564         prt_printf(out, "mean:");
 565         prt_tab(out);
 566         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 567         prt_tab(out);
 568         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 569         prt_newline(out);
 570
 571         prt_printf(out, "stddev:");
 572         prt_tab(out);
 573         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 574         prt_tab(out);
 575         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 576
 577         printbuf_indent_sub(out, 2);
 578         prt_newline(out);
 579
 580         prt_printf(out, "time between events");
 581         prt_newline(out);
 582         printbuf_indent_add(out, 2);
 583
 584         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 585         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 586
 587         prt_printf(out, "mean:");
 588         prt_tab(out);
 589         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 590         prt_tab(out);
 591         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 592         prt_newline(out);
 593
 594         prt_printf(out, "stddev:");
 595         prt_tab(out);
 596         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 597         prt_tab(out);
 598         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 599
 600         printbuf_indent_sub(out, 2);
 601         prt_newline(out);
 602
 603         printbuf_tabstops_reset(out);
 604
 605         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 606         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 607
 608         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 609         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 610                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 611
 612                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 613                 prt_printf(out, "%llu ",
 614                        div_u64(q, u->nsecs));
 615                 if (is_last)
 616                         prt_newline(out);
 617                 last_q = q;
 618         }
 619 }
 620 #else
 621 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats) {}
 622 #endif
 623
 624 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 625 {
 626         free_percpu(stats->buffer);
 627 }
 628
 629 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 630 {
 631         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 632         stats->duration_stats_weighted.weight = 8;
 633         stats->freq_stats_weighted.weight = 8;
 634         stats->min_duration = U64_MAX;
 635         stats->min_freq = U64_MAX;
 636         spin_lock_init(&stats->lock);
 637 }
 638
 639 /* ratelimit: */
 640
 641 /**
 642  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 643  *              some work
 644  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 645  * Returns:     the amount of time to delay by, in jiffies
 646  */
 647 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 648 {
 649         u64 now = local_clock();
 650
 651         return time_after64(d->next, now)
 652                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 653                 : 0;
 654 }
 655
 656 /**
 657  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 658  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 659  * @done:       the amount of work done, in arbitrary units
 660  */
 661 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 662 {
 663         u64 now = local_clock();
 664
 665         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 666
 667         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 668                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 669
 670         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 671                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 672 }
 673
 674 /* pd controller: */
 675
 676 /*
 677  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 678  * @target: desired value
 679  * @actual: current value
 680  *
 681  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 682  * it makes actual go down.
 683  */
 684 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 685                               s64 target, s64 actual, int sign)
 686 {
 687         s64 proportional, derivative, change;
 688
 689         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 690
 691         if (seconds_since_update == 0)
 692                 return;
 693
 694         pd->last_update = jiffies;
 695
 696         proportional = actual - target;
 697         proportional *= seconds_since_update;
 698         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 699
 700         derivative = actual - pd->last_actual;
 701         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 702         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 703                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 704         derivative = derivative * pd->d_term;
 705         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 706
 707         change = proportional + derivative;
 708
 709         /* Don't increase rate if not keeping up */
 710         if (change > 0 &&
 711             pd->backpressure &&
 712             time_after64(local_clock(),
 713                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 714                 change = 0;
 715
 716         change *= (sign * -1);
 717
 718         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 719                                 1, UINT_MAX);
 720
 721         pd->last_actual         = actual;
 722         pd->last_derivative     = derivative;
 723         pd->last_proportional   = proportional;
 724         pd->last_change         = change;
 725         pd->last_target         = target;
 726 }
 727
 728 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 729 {
 730         pd->rate.rate           = 1024;
 731         pd->last_update         = jiffies;
 732         pd->p_term_inverse      = 6000;
 733         pd->d_term              = 30;
 734         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 735         pd->backpressure        = 1;
 736 }
 737
 738 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 739 {
 740         if (!out->nr_tabstops)
 741                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 742
 743         prt_printf(out, "rate:");
 744         prt_tab(out);
 745         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 746         prt_newline(out);
 747
 748         prt_printf(out, "target:");
 749         prt_tab(out);
 750         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 751         prt_newline(out);
 752
 753         prt_printf(out, "actual:");
 754         prt_tab(out);
 755         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 756         prt_newline(out);
 757
 758         prt_printf(out, "proportional:");
 759         prt_tab(out);
 760         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 761         prt_newline(out);
 762
 763         prt_printf(out, "derivative:");
 764         prt_tab(out);
 765         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 766         prt_newline(out);
 767
 768         prt_printf(out, "change:");
 769         prt_tab(out);
 770         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 771         prt_newline(out);
 772
 773         prt_printf(out, "next io:");
 774         prt_tab(out);
 775         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 776         prt_newline(out);
 777 }
 778
 779 /* misc: */
 780
 781 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 782 {
 783         while (size) {
 784                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 785                                 ? vmalloc_to_page(base)
 786                                 : virt_to_page(base);
 787                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 788                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 789
 790                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 791                 size -= len;
 792                 base += len;
 793         }
 794 }
 795
 796 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 797 {
 798         while (size) {
 799                 struct page *page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
 800                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 801
 802                 if (!page)
 803                         return -ENOMEM;
 804
 805                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 806                         __free_page(page);
 807                         break;
 808                 }
 809
 810                 size -= len;
 811         }
 812
 813         return 0;
 814 }
 815
 816 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 817 {
 818         size_t rand;
 819
 820         if (!max)
 821                 return 0;
 822
 823         do {
 824                 rand = get_random_long();
 825                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 826         } while (rand >= max);
 827
 828         return rand;
 829 }
 830
 831 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 832 {
 833         struct bio_vec bv;
 834         struct bvec_iter iter;
 835
 836         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 837                 void *dstp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 838
 839                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 840                 kunmap_local(dstp);
 841
 842                 src += bv.bv_len;
 843         }
 844 }
 845
 846 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 847 {
 848         struct bio_vec bv;
 849         struct bvec_iter iter;
 850
 851         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 852                 void *srcp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 853
 854                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 855                 kunmap_local(srcp);
 856
 857                 dst += bv.bv_len;
 858         }
 859 }
 860
 861 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 862 {
 863         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 864                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 865 }
 866
 867 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 868 {
 869         u32 t = *(u32 *)a;
 870         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 871         *(u32 *)b = t;
 872 }
 873
 874 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 875 {
 876         u64 t = *(u64 *)a;
 877         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 878         *(u64 *)b = t;
 879 }
 880
 881 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 882 {
 883         char t;
 884
 885         do {
 886                 t = *(char *)a;
 887                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 888                 *(char *)b++ = t;
 889         } while (--size > 0);
 890 }
 891
 892 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 893                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 894                          size_t l, size_t r)
 895 {
 896         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 897                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 898                         size);
 899 }
 900
 901 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 902                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 903                            size_t l, size_t r)
 904 {
 905         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 906                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 907                   size);
 908 }
 909
 910 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 911                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 912                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 913 {
 914         int i, c, r;
 915
 916         if (!swap_func) {
 917                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 918                         swap_func = u32_swap;
 919                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 920                         swap_func = u64_swap;
 921                 else
 922                         swap_func = generic_swap;
 923         }
 924
 925         /* heapify */
 926         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 927                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 928                         c = r * 2 + 1;
 929
 930                         if (c + 1 < n &&
 931                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 932                                 c++;
 933
 934                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 935                                 break;
 936
 937                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 938                 }
 939         }
 940
 941         /* sort */
 942         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 943                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 944
 945                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 946                         c = r * 2 + 1;
 947
 948                         if (c + 1 < i &&
 949                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 950                                 c++;
 951
 952                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 953                                 break;
 954
 955                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 956                 }
 957         }
 958 }
 959
 960 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 961           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 962           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 963 {
 964         /* pre-scale counters for performance */
 965         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 966
 967         if (!swap_func) {
 968                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 969                         swap_func = u32_swap;
 970                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 971                         swap_func = u64_swap;
 972                 else
 973                         swap_func = generic_swap;
 974         }
 975
 976         /* heapify */
 977         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 978                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 979                         c = r * 2 + size;
 980                         if (c < n - size &&
 981                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 982                                 c += size;
 983                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 984                                 break;
 985                         swap_func(base + r, base + c, size);
 986                 }
 987         }
 988
 989         /* sort */
 990         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 991                 swap_func(base, base + i, size);
 992                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 993                         c = r * 2 + size;
 994                         if (c < i - size &&
 995                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 996                                 c += size;
 997                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 998                                 break;
 999                         swap_func(base + r, base + c, size);
1000                 }
1001         }
1002 }
1003
1004 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
1005 {
1006         size_t size = (size_t) pool_data;
1007
1008         vpfree(element, size);
1009 }
1010
1011 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
1012 {
1013         size_t size = (size_t) pool_data;
1014
1015         return vpmalloc(size, gfp_mask);
1016 }
1017
1018 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
1019 {
1020         return size < PAGE_SIZE
1021                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
1022                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
1023                                mempool_free_vp, (void *) size);
1024 }
1025
1026 #if 0
1027 void eytzinger1_test(void)
1028 {
1029         unsigned inorder, eytz, size;
1030
1031         pr_info("1 based eytzinger test:");
1032
1033         for (size = 2;
1034              size < 65536;
1035              size++) {
1036                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1037
1038                 if (!(size % 4096))
1039                         pr_info("tree size %u", size);
1040
1041                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1042                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1043
1044                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1045                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1046
1047                 inorder = 1;
1048                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1049                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1050                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1051                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1052                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1053
1054                         inorder++;
1055                 }
1056         }
1057 }
1058
1059 void eytzinger0_test(void)
1060 {
1061
1062         unsigned inorder, eytz, size;
1063
1064         pr_info("0 based eytzinger test:");
1065
1066         for (size = 1;
1067              size < 65536;
1068              size++) {
1069                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1070
1071                 if (!(size % 4096))
1072                         pr_info("tree size %u", size);
1073
1074                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1075                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1076
1077                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1078                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1079
1080                 inorder = 0;
1081                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1082                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1083                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1084                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1085                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1086
1087                         inorder++;
1088                 }
1089         }
1090 }
1091
1092 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1093 {
1094         const u16 *l = _l, *r = _r;
1095
1096         return (*l > *r) - (*r - *l);
1097 }
1098
1099 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1100 {
1101         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1102         ssize_t r;
1103
1104         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1105                                sizeof(test_array[0]),
1106                                cmp_u16, &search);
1107         if (r >= 0)
1108                 c1 = test_array[r];
1109
1110         for (i = 0; i < nr; i++)
1111                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1112                         c2 = test_array[i];
1113
1114         if (c1 != c2) {
1115                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1116                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1117                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1118                         i, r, c1, c2);
1119         }
1120 }
1121
1122 void eytzinger0_find_test(void)
1123 {
1124         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1125         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1126
1127         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1128                 pr_info("testing %u elems", nr);
1129
1130                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1131                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1132
1133                 /* verify array is sorted correctly: */
1134                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1135                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1136                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1137
1138                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1139                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1140
1141                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1142                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1143                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1144                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1145                 }
1146         }
1147
1148         kfree(test_array);
1149 }
1150 #endif
1151
1152 /*
1153  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1154  * against any percpu counter is guarded against
1155  */
1156 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1157 {
1158         u64 *ret;
1159         int cpu;
1160
1161         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1162         preempt_disable();
1163         ret = this_cpu_ptr(p);
1164         preempt_enable();
1165
1166         for_each_possible_cpu(cpu) {
1167                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1168
1169                 if (i != ret) {
1170                         acc_u64s(ret, i, nr);
1171                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1172                 }
1173         }
1174
1175         return ret;
1176 }
1177
1178 void bch2_darray_str_exit(darray_str *d)
1179 {
1180         darray_for_each(*d, i)
1181                 kfree(*i);
1182         darray_exit(d);
1183 }
1184
1185 int bch2_split_devs(const char *_dev_name, darray_str *ret)
1186 {
1187         darray_init(ret);
1188
1189         char *dev_name = kstrdup(_dev_name, GFP_KERNEL), *s = dev_name;
1190         if (!dev_name)
1191                 return -ENOMEM;
1192
1193         while ((s = strsep(&dev_name, ":"))) {
1194                 char *p = kstrdup(s, GFP_KERNEL);
1195                 if (!p)
1196                         goto err;
1197
1198                 if (darray_push(ret, p)) {
1199                         kfree(p);
1200                         goto err;
1201                 }
1202         }
1203
1204         kfree(dev_name);
1205         return 0;
1206 err:
1207         bch2_darray_str_exit(ret);
1208         kfree(dev_name);
1209         return -ENOMEM;
1210 }