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
  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_base2_nbits(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_prt_u64_base2(struct printbuf *out, u64 v)
 251 {
 252         bch2_prt_u64_base2_nbits(out, v, fls64(v) ?: 1);
 253 }
 254
 255 void bch2_print_string_as_lines(const char *prefix, const char *lines)
 256 {
 257         const char *p;
 258
 259         if (!lines) {
 260                 printk("%s (null)\n", prefix);
 261                 return;
 262         }
 263
 264         console_lock();
 265         while (1) {
 266                 p = strchrnul(lines, '\n');
 267                 printk("%s%.*s\n", prefix, (int) (p - lines), lines);
 268                 if (!*p)
 269                         break;
 270                 lines = p + 1;
 271         }
 272         console_unlock();
 273 }
 274
 275 int bch2_save_backtrace(bch_stacktrace *stack, struct task_struct *task, unsigned skipnr,
 276                         gfp_t gfp)
 277 {
 278 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
 279         unsigned nr_entries = 0;
 280
 281         stack->nr = 0;
 282         int ret = darray_make_room_gfp(stack, 32, gfp);
 283         if (ret)
 284                 return ret;
 285
 286         if (!down_read_trylock(&task->signal->exec_update_lock))
 287                 return -1;
 288
 289         do {
 290                 nr_entries = stack_trace_save_tsk(task, stack->data, stack->size, skipnr + 1);
 291         } while (nr_entries == stack->size &&
 292                  !(ret = darray_make_room(stack, stack->size * 2)));
 293
 294         stack->nr = nr_entries;
 295         up_read(&task->signal->exec_update_lock);
 296
 297         return ret;
 298 #else
 299         return 0;
 300 #endif
 301 }
 302
 303 void bch2_prt_backtrace(struct printbuf *out, bch_stacktrace *stack)
 304 {
 305         darray_for_each(*stack, i) {
 306                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *) *i);
 307                 prt_newline(out);
 308         }
 309 }
 310
 311 int bch2_prt_task_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task, unsigned skipnr, gfp_t gfp)
 312 {
 313         bch_stacktrace stack = { 0 };
 314         int ret = bch2_save_backtrace(&stack, task, skipnr + 1, gfp);
 315
 316         bch2_prt_backtrace(out, &stack);
 317         darray_exit(&stack);
 318         return ret;
 319 }
 320
 321 #ifndef __KERNEL__
 322 #include <time.h>
 323 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 324 {
 325         time_t t = sec;
 326         char buf[64];
 327         ctime_r(&t, buf);
 328         strim(buf);
 329         prt_str(out, buf);
 330 }
 331 #else
 332 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 333 {
 334         char buf[64];
 335         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ptT", &sec);
 336         prt_u64(out, sec);
 337 }
 338 #endif
 339
 340 static const struct time_unit {
 341         const char      *name;
 342         u64             nsecs;
 343 } time_units[] = {
 344         { "ns",         1                },
 345         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 346         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 347         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 348         { "m",          (u64) NSEC_PER_SEC * 60},
 349         { "h",          (u64) NSEC_PER_SEC * 3600},
 350         { "eon",        U64_MAX          },
 351 };
 352
 353 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 354 {
 355         const struct time_unit *u;
 356
 357         for (u = time_units;
 358              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 359              ns >= u[1].nsecs << 1;
 360              u++)
 361                 ;
 362
 363         return u;
 364 }
 365
 366 void bch2_pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 367 {
 368         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 369
 370         prt_printf(out, "%llu %s", div_u64(ns, u->nsecs), u->name);
 371 }
 372
 373 /* time stats: */
 374
 375 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 376 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 377 {
 378         unsigned i = 0;
 379
 380         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 381                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 382
 383                 if (unlikely(!e->step)) {
 384                         e->m = v;
 385                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 386                 } else if (e->m > v) {
 387                         e->m = e->m >= e->step
 388                                 ? e->m - e->step
 389                                 : 0;
 390                 } else if (e->m < v) {
 391                         e->m = e->m + e->step > e->m
 392                                 ? e->m + e->step
 393                                 : U32_MAX;
 394                 }
 395
 396                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 397                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 398
 399                 if (v >= e->m)
 400                         break;
 401
 402                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 403         }
 404 }
 405
 406 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 407                                               u64 start, u64 end)
 408 {
 409         u64 duration, freq;
 410
 411         if (time_after64(end, start)) {
 412                 duration = end - start;
 413                 mean_and_variance_update(&stats->duration_stats, duration);
 414                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->duration_stats_weighted, duration);
 415                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 416                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 417                 stats->total_duration += duration;
 418                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 419         }
 420
 421         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 422                 freq = end - stats->last_event;
 423                 mean_and_variance_update(&stats->freq_stats, freq);
 424                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->freq_stats_weighted, freq);
 425                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 426                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 427                 stats->last_event = end;
 428         }
 429 }
 430
 431 static void __bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 432                                            struct bch2_time_stat_buffer *b)
 433 {
 434         for (struct bch2_time_stat_buffer_entry *i = b->entries;
 435              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 436              i++)
 437                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 438         b->nr = 0;
 439 }
 440
 441 static noinline void bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 442                                                   struct bch2_time_stat_buffer *b)
 443 {
 444         unsigned long flags;
 445
 446         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 447         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 448         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 449 }
 450
 451 void __bch2_time_stats_update(struct bch2_time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 452 {
 453         unsigned long flags;
 454
 455         WARN_ONCE(!stats->duration_stats_weighted.weight ||
 456                   !stats->freq_stats_weighted.weight,
 457                   "uninitialized time_stats");
 458
 459         if (!stats->buffer) {
 460                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 461                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 462
 463                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 464                     stats->duration_stats.n > 1024)
 465                         stats->buffer =
 466                                 alloc_percpu_gfp(struct bch2_time_stat_buffer,
 467                                                  GFP_ATOMIC);
 468                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 469         } else {
 470                 struct bch2_time_stat_buffer *b;
 471
 472                 preempt_disable();
 473                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 474
 475                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 476                 b->entries[b->nr++] = (struct bch2_time_stat_buffer_entry) {
 477                         .start = start,
 478                         .end = end
 479                 };
 480
 481                 if (unlikely(b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)))
 482                         bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 483                 preempt_enable();
 484         }
 485 }
 486
 487 static void bch2_pr_time_units_aligned(struct printbuf *out, u64 ns)
 488 {
 489         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 490
 491         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 492         prt_tab_rjust(out);
 493         prt_printf(out, "%s", u->name);
 494 }
 495
 496 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 497 {
 498         prt_str(out, name);
 499         prt_tab(out);
 500         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 501         prt_newline(out);
 502 }
 503
 504 #define TABSTOP_SIZE 12
 505
 506 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 507 {
 508         const struct time_unit *u;
 509         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 510         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 511         int i;
 512
 513         if (stats->buffer) {
 514                 int cpu;
 515
 516                 spin_lock_irq(&stats->lock);
 517                 for_each_possible_cpu(cpu)
 518                         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, per_cpu_ptr(stats->buffer, cpu));
 519                 spin_unlock_irq(&stats->lock);
 520         }
 521
 522         /*
 523          * avoid divide by zero
 524          */
 525         if (stats->freq_stats.n) {
 526                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 527                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 528                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 529                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 530         }
 531
 532         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 533         prt_printf(out, "count:");
 534         prt_tab(out);
 535         prt_printf(out, "%llu ",
 536                          stats->duration_stats.n);
 537         printbuf_tabstop_pop(out);
 538         prt_newline(out);
 539
 540         printbuf_tabstops_reset(out);
 541
 542         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 543         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 544         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 545         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 546
 547         prt_tab(out);
 548         prt_printf(out, "since mount");
 549         prt_tab_rjust(out);
 550         prt_tab(out);
 551         prt_printf(out, "recent");
 552         prt_tab_rjust(out);
 553         prt_newline(out);
 554
 555         printbuf_tabstops_reset(out);
 556         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 557         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 558         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 559         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 560
 561         prt_printf(out, "duration of events");
 562         prt_newline(out);
 563         printbuf_indent_add(out, 2);
 564
 565         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 566         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 567         pr_name_and_units(out, "total:", stats->total_duration);
 568
 569         prt_printf(out, "mean:");
 570         prt_tab(out);
 571         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 572         prt_tab(out);
 573         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 574         prt_newline(out);
 575
 576         prt_printf(out, "stddev:");
 577         prt_tab(out);
 578         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 579         prt_tab(out);
 580         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 581
 582         printbuf_indent_sub(out, 2);
 583         prt_newline(out);
 584
 585         prt_printf(out, "time between events");
 586         prt_newline(out);
 587         printbuf_indent_add(out, 2);
 588
 589         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 590         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 591
 592         prt_printf(out, "mean:");
 593         prt_tab(out);
 594         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 595         prt_tab(out);
 596         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 597         prt_newline(out);
 598
 599         prt_printf(out, "stddev:");
 600         prt_tab(out);
 601         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 602         prt_tab(out);
 603         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 604
 605         printbuf_indent_sub(out, 2);
 606         prt_newline(out);
 607
 608         printbuf_tabstops_reset(out);
 609
 610         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 611         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 612
 613         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 614         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 615                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 616
 617                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 618                 prt_printf(out, "%llu ",
 619                        div_u64(q, u->nsecs));
 620                 if (is_last)
 621                         prt_newline(out);
 622                 last_q = q;
 623         }
 624 }
 625 #else
 626 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats) {}
 627 #endif
 628
 629 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 630 {
 631         free_percpu(stats->buffer);
 632 }
 633
 634 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 635 {
 636         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 637         stats->duration_stats_weighted.weight = 8;
 638         stats->freq_stats_weighted.weight = 8;
 639         stats->min_duration = U64_MAX;
 640         stats->min_freq = U64_MAX;
 641         spin_lock_init(&stats->lock);
 642 }
 643
 644 /* ratelimit: */
 645
 646 /**
 647  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 648  *              some work
 649  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 650  * Returns:     the amount of time to delay by, in jiffies
 651  */
 652 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 653 {
 654         u64 now = local_clock();
 655
 656         return time_after64(d->next, now)
 657                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 658                 : 0;
 659 }
 660
 661 /**
 662  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 663  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 664  * @done:       the amount of work done, in arbitrary units
 665  */
 666 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 667 {
 668         u64 now = local_clock();
 669
 670         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 671
 672         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 673                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 674
 675         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 676                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 677 }
 678
 679 /* pd controller: */
 680
 681 /*
 682  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 683  * @target: desired value
 684  * @actual: current value
 685  *
 686  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 687  * it makes actual go down.
 688  */
 689 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 690                               s64 target, s64 actual, int sign)
 691 {
 692         s64 proportional, derivative, change;
 693
 694         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 695
 696         if (seconds_since_update == 0)
 697                 return;
 698
 699         pd->last_update = jiffies;
 700
 701         proportional = actual - target;
 702         proportional *= seconds_since_update;
 703         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 704
 705         derivative = actual - pd->last_actual;
 706         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 707         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 708                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 709         derivative = derivative * pd->d_term;
 710         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 711
 712         change = proportional + derivative;
 713
 714         /* Don't increase rate if not keeping up */
 715         if (change > 0 &&
 716             pd->backpressure &&
 717             time_after64(local_clock(),
 718                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 719                 change = 0;
 720
 721         change *= (sign * -1);
 722
 723         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 724                                 1, UINT_MAX);
 725
 726         pd->last_actual         = actual;
 727         pd->last_derivative     = derivative;
 728         pd->last_proportional   = proportional;
 729         pd->last_change         = change;
 730         pd->last_target         = target;
 731 }
 732
 733 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 734 {
 735         pd->rate.rate           = 1024;
 736         pd->last_update         = jiffies;
 737         pd->p_term_inverse      = 6000;
 738         pd->d_term              = 30;
 739         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 740         pd->backpressure        = 1;
 741 }
 742
 743 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 744 {
 745         if (!out->nr_tabstops)
 746                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 747
 748         prt_printf(out, "rate:");
 749         prt_tab(out);
 750         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 751         prt_newline(out);
 752
 753         prt_printf(out, "target:");
 754         prt_tab(out);
 755         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 756         prt_newline(out);
 757
 758         prt_printf(out, "actual:");
 759         prt_tab(out);
 760         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 761         prt_newline(out);
 762
 763         prt_printf(out, "proportional:");
 764         prt_tab(out);
 765         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 766         prt_newline(out);
 767
 768         prt_printf(out, "derivative:");
 769         prt_tab(out);
 770         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 771         prt_newline(out);
 772
 773         prt_printf(out, "change:");
 774         prt_tab(out);
 775         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 776         prt_newline(out);
 777
 778         prt_printf(out, "next io:");
 779         prt_tab(out);
 780         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 781         prt_newline(out);
 782 }
 783
 784 /* misc: */
 785
 786 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 787 {
 788         while (size) {
 789                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 790                                 ? vmalloc_to_page(base)
 791                                 : virt_to_page(base);
 792                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 793                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 794
 795                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 796                 size -= len;
 797                 base += len;
 798         }
 799 }
 800
 801 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 802 {
 803         while (size) {
 804                 struct page *page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
 805                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 806
 807                 if (!page)
 808                         return -ENOMEM;
 809
 810                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 811                         __free_page(page);
 812                         break;
 813                 }
 814
 815                 size -= len;
 816         }
 817
 818         return 0;
 819 }
 820
 821 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 822 {
 823         size_t rand;
 824
 825         if (!max)
 826                 return 0;
 827
 828         do {
 829                 rand = get_random_long();
 830                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 831         } while (rand >= max);
 832
 833         return rand;
 834 }
 835
 836 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 837 {
 838         struct bio_vec bv;
 839         struct bvec_iter iter;
 840
 841         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 842                 void *dstp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 843
 844                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 845                 kunmap_local(dstp);
 846
 847                 src += bv.bv_len;
 848         }
 849 }
 850
 851 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 852 {
 853         struct bio_vec bv;
 854         struct bvec_iter iter;
 855
 856         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 857                 void *srcp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 858
 859                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 860                 kunmap_local(srcp);
 861
 862                 dst += bv.bv_len;
 863         }
 864 }
 865
 866 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 867 {
 868         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 869                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 870 }
 871
 872 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 873 {
 874         u32 t = *(u32 *)a;
 875         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 876         *(u32 *)b = t;
 877 }
 878
 879 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 880 {
 881         u64 t = *(u64 *)a;
 882         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 883         *(u64 *)b = t;
 884 }
 885
 886 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 887 {
 888         char t;
 889
 890         do {
 891                 t = *(char *)a;
 892                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 893                 *(char *)b++ = t;
 894         } while (--size > 0);
 895 }
 896
 897 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 898                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 899                          size_t l, size_t r)
 900 {
 901         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 902                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 903                         size);
 904 }
 905
 906 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 907                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 908                            size_t l, size_t r)
 909 {
 910         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 911                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 912                   size);
 913 }
 914
 915 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 916                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 917                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 918 {
 919         int i, c, r;
 920
 921         if (!swap_func) {
 922                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 923                         swap_func = u32_swap;
 924                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 925                         swap_func = u64_swap;
 926                 else
 927                         swap_func = generic_swap;
 928         }
 929
 930         /* heapify */
 931         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 932                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 933                         c = r * 2 + 1;
 934
 935                         if (c + 1 < n &&
 936                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 937                                 c++;
 938
 939                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 940                                 break;
 941
 942                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 943                 }
 944         }
 945
 946         /* sort */
 947         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 948                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 949
 950                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 951                         c = r * 2 + 1;
 952
 953                         if (c + 1 < i &&
 954                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 955                                 c++;
 956
 957                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 958                                 break;
 959
 960                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 961                 }
 962         }
 963 }
 964
 965 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 966           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 967           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 968 {
 969         /* pre-scale counters for performance */
 970         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 971
 972         if (!swap_func) {
 973                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 974                         swap_func = u32_swap;
 975                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 976                         swap_func = u64_swap;
 977                 else
 978                         swap_func = generic_swap;
 979         }
 980
 981         /* heapify */
 982         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 983                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 984                         c = r * 2 + size;
 985                         if (c < n - size &&
 986                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 987                                 c += size;
 988                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 989                                 break;
 990                         swap_func(base + r, base + c, size);
 991                 }
 992         }
 993
 994         /* sort */
 995         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 996                 swap_func(base, base + i, size);
 997                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 998                         c = r * 2 + size;
 999                         if (c < i - size &&
1000                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
1001                                 c += size;
1002                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
1003                                 break;
1004                         swap_func(base + r, base + c, size);
1005                 }
1006         }
1007 }
1008
1009 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
1010 {
1011         size_t size = (size_t) pool_data;
1012
1013         vpfree(element, size);
1014 }
1015
1016 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
1017 {
1018         size_t size = (size_t) pool_data;
1019
1020         return vpmalloc(size, gfp_mask);
1021 }
1022
1023 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
1024 {
1025         return size < PAGE_SIZE
1026                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
1027                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
1028                                mempool_free_vp, (void *) size);
1029 }
1030
1031 #if 0
1032 void eytzinger1_test(void)
1033 {
1034         unsigned inorder, eytz, size;
1035
1036         pr_info("1 based eytzinger test:");
1037
1038         for (size = 2;
1039              size < 65536;
1040              size++) {
1041                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1042
1043                 if (!(size % 4096))
1044                         pr_info("tree size %u", size);
1045
1046                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1047                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1048
1049                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1050                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1051
1052                 inorder = 1;
1053                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1054                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1055                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1056                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1057                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1058
1059                         inorder++;
1060                 }
1061         }
1062 }
1063
1064 void eytzinger0_test(void)
1065 {
1066
1067         unsigned inorder, eytz, size;
1068
1069         pr_info("0 based eytzinger test:");
1070
1071         for (size = 1;
1072              size < 65536;
1073              size++) {
1074                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1075
1076                 if (!(size % 4096))
1077                         pr_info("tree size %u", size);
1078
1079                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1080                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1081
1082                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1083                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1084
1085                 inorder = 0;
1086                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1087                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1088                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1089                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1090                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1091
1092                         inorder++;
1093                 }
1094         }
1095 }
1096
1097 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1098 {
1099         const u16 *l = _l, *r = _r;
1100
1101         return (*l > *r) - (*r - *l);
1102 }
1103
1104 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1105 {
1106         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1107         ssize_t r;
1108
1109         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1110                                sizeof(test_array[0]),
1111                                cmp_u16, &search);
1112         if (r >= 0)
1113                 c1 = test_array[r];
1114
1115         for (i = 0; i < nr; i++)
1116                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1117                         c2 = test_array[i];
1118
1119         if (c1 != c2) {
1120                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1121                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1122                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1123                         i, r, c1, c2);
1124         }
1125 }
1126
1127 void eytzinger0_find_test(void)
1128 {
1129         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1130         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1131
1132         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1133                 pr_info("testing %u elems", nr);
1134
1135                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1136                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1137
1138                 /* verify array is sorted correctly: */
1139                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1140                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1141                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1142
1143                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1144                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1145
1146                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1147                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1148                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1149                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1150                 }
1151         }
1152
1153         kfree(test_array);
1154 }
1155 #endif
1156
1157 /*
1158  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1159  * against any percpu counter is guarded against
1160  */
1161 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1162 {
1163         u64 *ret;
1164         int cpu;
1165
1166         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1167         preempt_disable();
1168         ret = this_cpu_ptr(p);
1169         preempt_enable();
1170
1171         for_each_possible_cpu(cpu) {
1172                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1173
1174                 if (i != ret) {
1175                         acc_u64s(ret, i, nr);
1176                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1177                 }
1178         }
1179
1180         return ret;
1181 }
1182
1183 void bch2_darray_str_exit(darray_str *d)
1184 {
1185         darray_for_each(*d, i)
1186                 kfree(*i);
1187         darray_exit(d);
1188 }
1189
1190 int bch2_split_devs(const char *_dev_name, darray_str *ret)
1191 {
1192         darray_init(ret);
1193
1194         char *dev_name, *s, *orig;
1195
1196         dev_name = orig = kstrdup(_dev_name, GFP_KERNEL);
1197         if (!dev_name)
1198                 return -ENOMEM;
1199
1200         while ((s = strsep(&dev_name, ":"))) {
1201                 char *p = kstrdup(s, GFP_KERNEL);
1202                 if (!p)
1203                         goto err;
1204
1205                 if (darray_push(ret, p)) {
1206                         kfree(p);
1207                         goto err;
1208                 }
1209         }
1210
1211         kfree(orig);
1212         return 0;
1213 err:
1214         bch2_darray_str_exit(ret);
1215         kfree(orig);
1216         return -ENOMEM;
1217 }