git.sesse.net Git - bcachefs-tools-debian/blob - 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 #include <linux/mean_and_variance.h>
  26
  27 #include "eytzinger.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)
 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, 0);
 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         unsigned long *i;
 301
 302         darray_for_each(*stack, i) {
 303                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *) *i);
 304                 prt_newline(out);
 305         }
 306 }
 307
 308 int bch2_prt_task_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task)
 309 {
 310         bch_stacktrace stack = { 0 };
 311         int ret = bch2_save_backtrace(&stack, task);
 312
 313         bch2_prt_backtrace(out, &stack);
 314         darray_exit(&stack);
 315         return ret;
 316 }
 317
 318 #ifndef __KERNEL__
 319 #include <time.h>
 320 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 321 {
 322         time_t t = sec;
 323         char buf[64];
 324         ctime_r(&t, buf);
 325         prt_str(out, buf);
 326 }
 327 #else
 328 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 329 {
 330         char buf[64];
 331         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ptT", &sec);
 332         prt_u64(out, sec);
 333 }
 334 #endif
 335
 336 static const struct time_unit {
 337         const char      *name;
 338         u64             nsecs;
 339 } time_units[] = {
 340         { "ns",         1                },
 341         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 342         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 343         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 344         { "m",          (u64) NSEC_PER_SEC * 60},
 345         { "h",          (u64) NSEC_PER_SEC * 3600},
 346         { "eon",        U64_MAX          },
 347 };
 348
 349 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 350 {
 351         const struct time_unit *u;
 352
 353         for (u = time_units;
 354              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 355              ns >= u[1].nsecs << 1;
 356              u++)
 357                 ;
 358
 359         return u;
 360 }
 361
 362 void bch2_pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 363 {
 364         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 365
 366         prt_printf(out, "%llu %s", div_u64(ns, u->nsecs), u->name);
 367 }
 368
 369 /* time stats: */
 370
 371 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 372 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 373 {
 374         unsigned i = 0;
 375
 376         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 377                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 378
 379                 if (unlikely(!e->step)) {
 380                         e->m = v;
 381                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 382                 } else if (e->m > v) {
 383                         e->m = e->m >= e->step
 384                                 ? e->m - e->step
 385                                 : 0;
 386                 } else if (e->m < v) {
 387                         e->m = e->m + e->step > e->m
 388                                 ? e->m + e->step
 389                                 : U32_MAX;
 390                 }
 391
 392                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 393                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 394
 395                 if (v >= e->m)
 396                         break;
 397
 398                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 399         }
 400 }
 401
 402 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 403                                               u64 start, u64 end)
 404 {
 405         u64 duration, freq;
 406
 407         if (time_after64(end, start)) {
 408                 duration = end - start;
 409                 mean_and_variance_update(&stats->duration_stats, duration);
 410                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->duration_stats_weighted, duration);
 411                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 412                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 413                 stats->total_duration += duration;
 414                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 415         }
 416
 417         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 418                 freq = end - stats->last_event;
 419                 mean_and_variance_update(&stats->freq_stats, freq);
 420                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->freq_stats_weighted, freq);
 421                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 422                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 423                 stats->last_event = end;
 424         }
 425 }
 426
 427 static void __bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 428                                            struct bch2_time_stat_buffer *b)
 429 {
 430         for (struct bch2_time_stat_buffer_entry *i = b->entries;
 431              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 432              i++)
 433                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 434         b->nr = 0;
 435 }
 436
 437 static noinline void bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 438                                                   struct bch2_time_stat_buffer *b)
 439 {
 440         unsigned long flags;
 441
 442         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 443         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 444         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 445 }
 446
 447 void __bch2_time_stats_update(struct bch2_time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 448 {
 449         unsigned long flags;
 450
 451         WARN_RATELIMIT(!stats->min_duration || !stats->min_freq,
 452                        "time_stats: min_duration = %llu, min_freq = %llu",
 453                        stats->min_duration, stats->min_freq);
 454
 455         if (!stats->buffer) {
 456                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 457                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 458
 459                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 460                     stats->duration_stats.n > 1024)
 461                         stats->buffer =
 462                                 alloc_percpu_gfp(struct bch2_time_stat_buffer,
 463                                                  GFP_ATOMIC);
 464                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 465         } else {
 466                 struct bch2_time_stat_buffer *b;
 467
 468                 preempt_disable();
 469                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 470
 471                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 472                 b->entries[b->nr++] = (struct bch2_time_stat_buffer_entry) {
 473                         .start = start,
 474                         .end = end
 475                 };
 476
 477                 if (unlikely(b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)))
 478                         bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 479                 preempt_enable();
 480         }
 481 }
 482
 483 static void bch2_pr_time_units_aligned(struct printbuf *out, u64 ns)
 484 {
 485         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 486
 487         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 488         prt_tab_rjust(out);
 489         prt_printf(out, "%s", u->name);
 490 }
 491
 492 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 493 {
 494         prt_str(out, name);
 495         prt_tab(out);
 496         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 497         prt_newline(out);
 498 }
 499
 500 #define TABSTOP_SIZE 12
 501
 502 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 503 {
 504         const struct time_unit *u;
 505         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 506         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 507         int i;
 508
 509         if (stats->buffer) {
 510                 int cpu;
 511
 512                 spin_lock_irq(&stats->lock);
 513                 for_each_possible_cpu(cpu)
 514                         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, per_cpu_ptr(stats->buffer, cpu));
 515                 spin_unlock_irq(&stats->lock);
 516         }
 517
 518         /*
 519          * avoid divide by zero
 520          */
 521         if (stats->freq_stats.n) {
 522                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 523                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 524                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 525                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 526         }
 527
 528         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 529         prt_printf(out, "count:");
 530         prt_tab(out);
 531         prt_printf(out, "%llu ",
 532                          stats->duration_stats.n);
 533         printbuf_tabstop_pop(out);
 534         prt_newline(out);
 535
 536         printbuf_tabstops_reset(out);
 537
 538         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 539         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 540         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 541         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 542
 543         prt_tab(out);
 544         prt_printf(out, "since mount");
 545         prt_tab_rjust(out);
 546         prt_tab(out);
 547         prt_printf(out, "recent");
 548         prt_tab_rjust(out);
 549         prt_newline(out);
 550
 551         printbuf_tabstops_reset(out);
 552         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 553         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 554         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 555         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 556
 557         prt_printf(out, "duration of events");
 558         prt_newline(out);
 559         printbuf_indent_add(out, 2);
 560
 561         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 562         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 563         pr_name_and_units(out, "total:", stats->total_duration);
 564
 565         prt_printf(out, "mean:");
 566         prt_tab(out);
 567         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 568         prt_tab(out);
 569         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 570         prt_newline(out);
 571
 572         prt_printf(out, "stddev:");
 573         prt_tab(out);
 574         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 575         prt_tab(out);
 576         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 577
 578         printbuf_indent_sub(out, 2);
 579         prt_newline(out);
 580
 581         prt_printf(out, "time between events");
 582         prt_newline(out);
 583         printbuf_indent_add(out, 2);
 584
 585         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 586         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 587
 588         prt_printf(out, "mean:");
 589         prt_tab(out);
 590         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 591         prt_tab(out);
 592         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 593         prt_newline(out);
 594
 595         prt_printf(out, "stddev:");
 596         prt_tab(out);
 597         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 598         prt_tab(out);
 599         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 600
 601         printbuf_indent_sub(out, 2);
 602         prt_newline(out);
 603
 604         printbuf_tabstops_reset(out);
 605
 606         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 607         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 608
 609         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 610         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 611                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 612
 613                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 614                 prt_printf(out, "%llu ",
 615                        div_u64(q, u->nsecs));
 616                 if (is_last)
 617                         prt_newline(out);
 618                 last_q = q;
 619         }
 620 }
 621 #else
 622 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats) {}
 623 #endif
 624
 625 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 626 {
 627         free_percpu(stats->buffer);
 628 }
 629
 630 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 631 {
 632         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 633         stats->duration_stats_weighted.weight = 8;
 634         stats->freq_stats_weighted.weight = 8;
 635         stats->min_duration = U64_MAX;
 636         stats->min_freq = U64_MAX;
 637         spin_lock_init(&stats->lock);
 638 }
 639
 640 /* ratelimit: */
 641
 642 /**
 643  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 644  *              some work
 645  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 646  * Returns:     the amount of time to delay by, in jiffies
 647  */
 648 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 649 {
 650         u64 now = local_clock();
 651
 652         return time_after64(d->next, now)
 653                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 654                 : 0;
 655 }
 656
 657 /**
 658  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 659  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 660  * @done:       the amount of work done, in arbitrary units
 661  */
 662 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 663 {
 664         u64 now = local_clock();
 665
 666         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 667
 668         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 669                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 670
 671         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 672                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 673 }
 674
 675 /* pd controller: */
 676
 677 /*
 678  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 679  * @target: desired value
 680  * @actual: current value
 681  *
 682  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 683  * it makes actual go down.
 684  */
 685 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 686                               s64 target, s64 actual, int sign)
 687 {
 688         s64 proportional, derivative, change;
 689
 690         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 691
 692         if (seconds_since_update == 0)
 693                 return;
 694
 695         pd->last_update = jiffies;
 696
 697         proportional = actual - target;
 698         proportional *= seconds_since_update;
 699         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 700
 701         derivative = actual - pd->last_actual;
 702         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 703         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 704                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 705         derivative = derivative * pd->d_term;
 706         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 707
 708         change = proportional + derivative;
 709
 710         /* Don't increase rate if not keeping up */
 711         if (change > 0 &&
 712             pd->backpressure &&
 713             time_after64(local_clock(),
 714                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 715                 change = 0;
 716
 717         change *= (sign * -1);
 718
 719         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 720                                 1, UINT_MAX);
 721
 722         pd->last_actual         = actual;
 723         pd->last_derivative     = derivative;
 724         pd->last_proportional   = proportional;
 725         pd->last_change         = change;
 726         pd->last_target         = target;
 727 }
 728
 729 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 730 {
 731         pd->rate.rate           = 1024;
 732         pd->last_update         = jiffies;
 733         pd->p_term_inverse      = 6000;
 734         pd->d_term              = 30;
 735         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 736         pd->backpressure        = 1;
 737 }
 738
 739 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 740 {
 741         if (!out->nr_tabstops)
 742                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 743
 744         prt_printf(out, "rate:");
 745         prt_tab(out);
 746         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 747         prt_newline(out);
 748
 749         prt_printf(out, "target:");
 750         prt_tab(out);
 751         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 752         prt_newline(out);
 753
 754         prt_printf(out, "actual:");
 755         prt_tab(out);
 756         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 757         prt_newline(out);
 758
 759         prt_printf(out, "proportional:");
 760         prt_tab(out);
 761         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 762         prt_newline(out);
 763
 764         prt_printf(out, "derivative:");
 765         prt_tab(out);
 766         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 767         prt_newline(out);
 768
 769         prt_printf(out, "change:");
 770         prt_tab(out);
 771         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 772         prt_newline(out);
 773
 774         prt_printf(out, "next io:");
 775         prt_tab(out);
 776         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 777         prt_newline(out);
 778 }
 779
 780 /* misc: */
 781
 782 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 783 {
 784         while (size) {
 785                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 786                                 ? vmalloc_to_page(base)
 787                                 : virt_to_page(base);
 788                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 789                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 790
 791                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 792                 size -= len;
 793                 base += len;
 794         }
 795 }
 796
 797 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 798 {
 799         while (size) {
 800                 struct page *page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
 801                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 802
 803                 if (!page)
 804                         return -ENOMEM;
 805
 806                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 807                         __free_page(page);
 808                         break;
 809                 }
 810
 811                 size -= len;
 812         }
 813
 814         return 0;
 815 }
 816
 817 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 818 {
 819         size_t rand;
 820
 821         if (!max)
 822                 return 0;
 823
 824         do {
 825                 rand = get_random_long();
 826                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 827         } while (rand >= max);
 828
 829         return rand;
 830 }
 831
 832 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 833 {
 834         struct bio_vec bv;
 835         struct bvec_iter iter;
 836
 837         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 838                 void *dstp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 839
 840                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 841                 kunmap_local(dstp);
 842
 843                 src += bv.bv_len;
 844         }
 845 }
 846
 847 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 848 {
 849         struct bio_vec bv;
 850         struct bvec_iter iter;
 851
 852         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 853                 void *srcp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 854
 855                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 856                 kunmap_local(srcp);
 857
 858                 dst += bv.bv_len;
 859         }
 860 }
 861
 862 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 863 {
 864         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 865                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 866 }
 867
 868 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 869 {
 870         u32 t = *(u32 *)a;
 871         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 872         *(u32 *)b = t;
 873 }
 874
 875 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 876 {
 877         u64 t = *(u64 *)a;
 878         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 879         *(u64 *)b = t;
 880 }
 881
 882 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 883 {
 884         char t;
 885
 886         do {
 887                 t = *(char *)a;
 888                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 889                 *(char *)b++ = t;
 890         } while (--size > 0);
 891 }
 892
 893 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 894                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 895                          size_t l, size_t r)
 896 {
 897         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 898                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 899                         size);
 900 }
 901
 902 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 903                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 904                            size_t l, size_t r)
 905 {
 906         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 907                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 908                   size);
 909 }
 910
 911 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 912                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 913                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 914 {
 915         int i, c, r;
 916
 917         if (!swap_func) {
 918                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 919                         swap_func = u32_swap;
 920                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 921                         swap_func = u64_swap;
 922                 else
 923                         swap_func = generic_swap;
 924         }
 925
 926         /* heapify */
 927         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 928                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 929                         c = r * 2 + 1;
 930
 931                         if (c + 1 < n &&
 932                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 933                                 c++;
 934
 935                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 936                                 break;
 937
 938                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 939                 }
 940         }
 941
 942         /* sort */
 943         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 944                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 945
 946                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 947                         c = r * 2 + 1;
 948
 949                         if (c + 1 < i &&
 950                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 951                                 c++;
 952
 953                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 954                                 break;
 955
 956                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 957                 }
 958         }
 959 }
 960
 961 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 962           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 963           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 964 {
 965         /* pre-scale counters for performance */
 966         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 967
 968         if (!swap_func) {
 969                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 970                         swap_func = u32_swap;
 971                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 972                         swap_func = u64_swap;
 973                 else
 974                         swap_func = generic_swap;
 975         }
 976
 977         /* heapify */
 978         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 979                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 980                         c = r * 2 + size;
 981                         if (c < n - size &&
 982                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 983                                 c += size;
 984                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 985                                 break;
 986                         swap_func(base + r, base + c, size);
 987                 }
 988         }
 989
 990         /* sort */
 991         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 992                 swap_func(base, base + i, size);
 993                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 994                         c = r * 2 + size;
 995                         if (c < i - size &&
 996                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 997                                 c += size;
 998                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 999                                 break;
1000                         swap_func(base + r, base + c, size);
1001                 }
1002         }
1003 }
1004
1005 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
1006 {
1007         size_t size = (size_t) pool_data;
1008
1009         vpfree(element, size);
1010 }
1011
1012 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
1013 {
1014         size_t size = (size_t) pool_data;
1015
1016         return vpmalloc(size, gfp_mask);
1017 }
1018
1019 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
1020 {
1021         return size < PAGE_SIZE
1022                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
1023                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
1024                                mempool_free_vp, (void *) size);
1025 }
1026
1027 #if 0
1028 void eytzinger1_test(void)
1029 {
1030         unsigned inorder, eytz, size;
1031
1032         pr_info("1 based eytzinger test:");
1033
1034         for (size = 2;
1035              size < 65536;
1036              size++) {
1037                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1038
1039                 if (!(size % 4096))
1040                         pr_info("tree size %u", size);
1041
1042                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1043                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1044
1045                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1046                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1047
1048                 inorder = 1;
1049                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1050                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1051                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1052                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1053                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1054
1055                         inorder++;
1056                 }
1057         }
1058 }
1059
1060 void eytzinger0_test(void)
1061 {
1062
1063         unsigned inorder, eytz, size;
1064
1065         pr_info("0 based eytzinger test:");
1066
1067         for (size = 1;
1068              size < 65536;
1069              size++) {
1070                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1071
1072                 if (!(size % 4096))
1073                         pr_info("tree size %u", size);
1074
1075                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1076                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1077
1078                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1079                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1080
1081                 inorder = 0;
1082                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1083                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1084                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1085                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1086                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1087
1088                         inorder++;
1089                 }
1090         }
1091 }
1092
1093 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1094 {
1095         const u16 *l = _l, *r = _r;
1096
1097         return (*l > *r) - (*r - *l);
1098 }
1099
1100 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1101 {
1102         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1103         ssize_t r;
1104
1105         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1106                                sizeof(test_array[0]),
1107                                cmp_u16, &search);
1108         if (r >= 0)
1109                 c1 = test_array[r];
1110
1111         for (i = 0; i < nr; i++)
1112                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1113                         c2 = test_array[i];
1114
1115         if (c1 != c2) {
1116                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1117                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1118                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1119                         i, r, c1, c2);
1120         }
1121 }
1122
1123 void eytzinger0_find_test(void)
1124 {
1125         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1126         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1127
1128         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1129                 pr_info("testing %u elems", nr);
1130
1131                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1132                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1133
1134                 /* verify array is sorted correctly: */
1135                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1136                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1137                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1138
1139                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1140                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1141
1142                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1143                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1144                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1145                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1146                 }
1147         }
1148
1149         kfree(test_array);
1150 }
1151 #endif
1152
1153 /*
1154  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1155  * against any percpu counter is guarded against
1156  */
1157 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1158 {
1159         u64 *ret;
1160         int cpu;
1161
1162         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1163         preempt_disable();
1164         ret = this_cpu_ptr(p);
1165         preempt_enable();
1166
1167         for_each_possible_cpu(cpu) {
1168                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1169
1170                 if (i != ret) {
1171                         acc_u64s(ret, i, nr);
1172                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1173                 }
1174         }
1175
1176         return ret;
1177 }