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                 if (flag < 0) {
 220                         ret = -1;
 221                         break;
 222                 }
 223
 224                 ret |= 1 << flag;
 225         }
 226
 227         kfree(d);
 228
 229         return ret;
 230 }
 231
 232 bool bch2_is_zero(const void *_p, size_t n)
 233 {
 234         const char *p = _p;
 235         size_t i;
 236
 237         for (i = 0; i < n; i++)
 238                 if (p[i])
 239                         return false;
 240         return true;
 241 }
 242
 243 static void bch2_quantiles_update(struct quantiles *q, u64 v)
 244 {
 245         unsigned i = 0;
 246
 247         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 248                 struct quantile_entry *e = q->entries + i;
 249
 250                 if (unlikely(!e->step)) {
 251                         e->m = v;
 252                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 253                 } else if (e->m > v) {
 254                         e->m = e->m >= e->step
 255                                 ? e->m - e->step
 256                                 : 0;
 257                 } else if (e->m < v) {
 258                         e->m = e->m + e->step > e->m
 259                                 ? e->m + e->step
 260                                 : U32_MAX;
 261                 }
 262
 263                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 264                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 265
 266                 if (v >= e->m)
 267                         break;
 268
 269                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 270         }
 271 }
 272
 273 void bch2_prt_u64_binary(struct printbuf *out, u64 v, unsigned nr_bits)
 274 {
 275         while (nr_bits)
 276                 prt_char(out, '0' + ((v >> --nr_bits) & 1));
 277 }
 278
 279 void bch2_print_string_as_lines(const char *prefix, const char *lines)
 280 {
 281         const char *p;
 282
 283         if (!lines) {
 284                 printk("%s (null)\n", prefix);
 285                 return;
 286         }
 287
 288         console_lock();
 289         while (1) {
 290                 p = strchrnul(lines, '\n');
 291                 printk("%s%.*s\n", prefix, (int) (p - lines), lines);
 292                 if (!*p)
 293                         break;
 294                 lines = p + 1;
 295                 prefix = KERN_CONT;
 296         }
 297         console_unlock();
 298 }
 299
 300 int bch2_prt_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task)
 301 {
 302         unsigned long entries[32];
 303         unsigned i, nr_entries;
 304         int ret;
 305
 306         ret = down_read_killable(&task->signal->exec_update_lock);
 307         if (ret)
 308                 return ret;
 309
 310         nr_entries = stack_trace_save_tsk(task, entries, ARRAY_SIZE(entries), 0);
 311         for (i = 0; i < nr_entries; i++) {
 312                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *)entries[i]);
 313                 prt_newline(out);
 314         }
 315
 316         up_read(&task->signal->exec_update_lock);
 317         return 0;
 318 }
 319
 320 /* time stats: */
 321
 322 static void bch2_time_stats_update_one(struct time_stats *stats,
 323                                        u64 start, u64 end)
 324 {
 325         u64 duration, freq;
 326
 327         if (time_after64(end, start)) {
 328                 duration = end - start;
 329                 stats->duration_stats = mean_and_variance_update(stats->duration_stats,
 330                                                                  duration);
 331                 stats->duration_stats_weighted = mean_and_variance_weighted_update(
 332                         stats->duration_stats_weighted,
 333                         duration);
 334                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 335                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 336                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 337         }
 338
 339         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 340                 freq = end - stats->last_event;
 341                 stats->freq_stats = mean_and_variance_update(stats->freq_stats, freq);
 342                 stats->freq_stats_weighted = mean_and_variance_weighted_update(
 343                         stats->freq_stats_weighted,
 344                         freq);
 345                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 346                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 347                 stats->last_event = end;
 348         }
 349 }
 350
 351 void __bch2_time_stats_update(struct time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 352 {
 353         unsigned long flags;
 354
 355         WARN_RATELIMIT(!stats->min_duration || !stats->min_freq,
 356                        "time_stats: min_duration = %llu, min_freq = %llu",
 357                        stats->min_duration, stats->min_freq);
 358
 359         if (!stats->buffer) {
 360                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 361                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 362
 363                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 364                     stats->duration_stats.n > 1024)
 365                         stats->buffer =
 366                                 alloc_percpu_gfp(struct time_stat_buffer,
 367                                                  GFP_ATOMIC);
 368                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 369         } else {
 370                 struct time_stat_buffer_entry *i;
 371                 struct time_stat_buffer *b;
 372
 373                 preempt_disable();
 374                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 375
 376                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 377                 b->entries[b->nr++] = (struct time_stat_buffer_entry) {
 378                         .start = start,
 379                         .end = end
 380                 };
 381
 382                 if (b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)) {
 383                         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 384                         for (i = b->entries;
 385                              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 386                              i++)
 387                                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 388                         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 389
 390                         b->nr = 0;
 391                 }
 392
 393                 preempt_enable();
 394         }
 395 }
 396
 397 static const struct time_unit {
 398         const char      *name;
 399         u64             nsecs;
 400 } time_units[] = {
 401         { "ns",         1                },
 402         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 403         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 404         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 405         { "m",          NSEC_PER_SEC * 60},
 406         { "h",          NSEC_PER_SEC * 3600},
 407         { "eon",        U64_MAX          },
 408 };
 409
 410 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 411 {
 412         const struct time_unit *u;
 413
 414         for (u = time_units;
 415              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 416              ns >= u[1].nsecs << 1;
 417              u++)
 418                 ;
 419
 420         return u;
 421 }
 422
 423 static void pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 424 {
 425         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 426
 427         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 428         prt_tab_rjust(out);
 429         prt_printf(out, "%s", u->name);
 430 }
 431
 432 #define TABSTOP_SIZE 12
 433
 434 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 435 {
 436         prt_str(out, name);
 437         prt_tab(out);
 438         pr_time_units(out, ns);
 439         prt_newline(out);
 440 }
 441
 442 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct time_stats *stats)
 443 {
 444         const struct time_unit *u;
 445         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 446         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 447         int i;
 448         /*
 449          * avoid divide by zero
 450          */
 451         if (stats->freq_stats.n) {
 452                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 453                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 454                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 455                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 456         }
 457
 458         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 459         prt_printf(out, "count:");
 460         prt_tab(out);
 461         prt_printf(out, "%llu ",
 462                          stats->duration_stats.n);
 463         printbuf_tabstop_pop(out);
 464         prt_newline(out);
 465
 466         printbuf_tabstops_reset(out);
 467
 468         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 469         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 470         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 471         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 472
 473         prt_tab(out);
 474         prt_printf(out, "since mount");
 475         prt_tab_rjust(out);
 476         prt_tab(out);
 477         prt_printf(out, "recent");
 478         prt_tab_rjust(out);
 479         prt_newline(out);
 480
 481         printbuf_tabstops_reset(out);
 482         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 483         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 484         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 485         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 486
 487         prt_printf(out, "duration of events");
 488         prt_newline(out);
 489         printbuf_indent_add(out, 2);
 490
 491         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 492         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 493
 494         prt_printf(out, "mean:");
 495         prt_tab(out);
 496         pr_time_units(out, d_mean);
 497         prt_tab(out);
 498         pr_time_units(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 499         prt_newline(out);
 500
 501         prt_printf(out, "stddev:");
 502         prt_tab(out);
 503         pr_time_units(out, d_stddev);
 504         prt_tab(out);
 505         pr_time_units(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 506
 507         printbuf_indent_sub(out, 2);
 508         prt_newline(out);
 509
 510         prt_printf(out, "time between events");
 511         prt_newline(out);
 512         printbuf_indent_add(out, 2);
 513
 514         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 515         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 516
 517         prt_printf(out, "mean:");
 518         prt_tab(out);
 519         pr_time_units(out, f_mean);
 520         prt_tab(out);
 521         pr_time_units(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 522         prt_newline(out);
 523
 524         prt_printf(out, "stddev:");
 525         prt_tab(out);
 526         pr_time_units(out, f_stddev);
 527         prt_tab(out);
 528         pr_time_units(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 529
 530         printbuf_indent_sub(out, 2);
 531         prt_newline(out);
 532
 533         printbuf_tabstops_reset(out);
 534
 535         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 536         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 537
 538         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 539         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 540                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 541
 542                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 543                 prt_printf(out, "%llu ",
 544                        div_u64(q, u->nsecs));
 545                 if (is_last)
 546                         prt_newline(out);
 547                 last_q = q;
 548         }
 549 }
 550
 551 void bch2_time_stats_exit(struct time_stats *stats)
 552 {
 553         free_percpu(stats->buffer);
 554 }
 555
 556 void bch2_time_stats_init(struct time_stats *stats)
 557 {
 558         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 559         stats->duration_stats_weighted.w = 8;
 560         stats->freq_stats_weighted.w = 8;
 561         stats->min_duration = U64_MAX;
 562         stats->min_freq = U64_MAX;
 563         spin_lock_init(&stats->lock);
 564 }
 565
 566 /* ratelimit: */
 567
 568 /**
 569  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 570  * some work
 571  *
 572  * @d - the struct bch_ratelimit to update
 573  *
 574  * Returns the amount of time to delay by, in jiffies
 575  */
 576 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 577 {
 578         u64 now = local_clock();
 579
 580         return time_after64(d->next, now)
 581                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 582                 : 0;
 583 }
 584
 585 /**
 586  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 587  *
 588  * @d - the struct bch_ratelimit to update
 589  * @done - the amount of work done, in arbitrary units
 590  */
 591 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 592 {
 593         u64 now = local_clock();
 594
 595         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 596
 597         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 598                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 599
 600         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 601                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 602 }
 603
 604 /* pd controller: */
 605
 606 /*
 607  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 608  * @target: desired value
 609  * @actual: current value
 610  *
 611  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 612  * it makes actual go down.
 613  */
 614 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 615                               s64 target, s64 actual, int sign)
 616 {
 617         s64 proportional, derivative, change;
 618
 619         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 620
 621         if (seconds_since_update == 0)
 622                 return;
 623
 624         pd->last_update = jiffies;
 625
 626         proportional = actual - target;
 627         proportional *= seconds_since_update;
 628         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 629
 630         derivative = actual - pd->last_actual;
 631         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 632         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 633                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 634         derivative = derivative * pd->d_term;
 635         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 636
 637         change = proportional + derivative;
 638
 639         /* Don't increase rate if not keeping up */
 640         if (change > 0 &&
 641             pd->backpressure &&
 642             time_after64(local_clock(),
 643                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 644                 change = 0;
 645
 646         change *= (sign * -1);
 647
 648         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 649                                 1, UINT_MAX);
 650
 651         pd->last_actual         = actual;
 652         pd->last_derivative     = derivative;
 653         pd->last_proportional   = proportional;
 654         pd->last_change         = change;
 655         pd->last_target         = target;
 656 }
 657
 658 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 659 {
 660         pd->rate.rate           = 1024;
 661         pd->last_update         = jiffies;
 662         pd->p_term_inverse      = 6000;
 663         pd->d_term              = 30;
 664         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 665         pd->backpressure        = 1;
 666 }
 667
 668 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 669 {
 670         if (!out->nr_tabstops)
 671                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 672
 673         prt_printf(out, "rate:");
 674         prt_tab(out);
 675         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 676         prt_newline(out);
 677
 678         prt_printf(out, "target:");
 679         prt_tab(out);
 680         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 681         prt_newline(out);
 682
 683         prt_printf(out, "actual:");
 684         prt_tab(out);
 685         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 686         prt_newline(out);
 687
 688         prt_printf(out, "proportional:");
 689         prt_tab(out);
 690         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 691         prt_newline(out);
 692
 693         prt_printf(out, "derivative:");
 694         prt_tab(out);
 695         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 696         prt_newline(out);
 697
 698         prt_printf(out, "change:");
 699         prt_tab(out);
 700         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 701         prt_newline(out);
 702
 703         prt_printf(out, "next io:");
 704         prt_tab(out);
 705         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 706         prt_newline(out);
 707 }
 708
 709 /* misc: */
 710
 711 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 712 {
 713         while (size) {
 714                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 715                                 ? vmalloc_to_page(base)
 716                                 : virt_to_page(base);
 717                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 718                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 719
 720                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 721                 size -= len;
 722                 base += len;
 723         }
 724 }
 725
 726 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 727 {
 728         while (size) {
 729                 struct page *page = alloc_page(gfp_mask);
 730                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 731
 732                 if (!page)
 733                         return -ENOMEM;
 734
 735                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 736                         __free_page(page);
 737                         break;
 738                 }
 739
 740                 size -= len;
 741         }
 742
 743         return 0;
 744 }
 745
 746 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 747 {
 748         size_t rand;
 749
 750         if (!max)
 751                 return 0;
 752
 753         do {
 754                 rand = get_random_long();
 755                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 756         } while (rand >= max);
 757
 758         return rand;
 759 }
 760
 761 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 762 {
 763         struct bio_vec bv;
 764         struct bvec_iter iter;
 765
 766         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 767                 void *dstp = kmap_atomic(bv.bv_page);
 768                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 769                 kunmap_atomic(dstp);
 770
 771                 src += bv.bv_len;
 772         }
 773 }
 774
 775 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 776 {
 777         struct bio_vec bv;
 778         struct bvec_iter iter;
 779
 780         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 781                 void *srcp = kmap_atomic(bv.bv_page);
 782                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 783                 kunmap_atomic(srcp);
 784
 785                 dst += bv.bv_len;
 786         }
 787 }
 788
 789 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 790 {
 791         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 792                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 793 }
 794
 795 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 796 {
 797         u32 t = *(u32 *)a;
 798         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 799         *(u32 *)b = t;
 800 }
 801
 802 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 803 {
 804         u64 t = *(u64 *)a;
 805         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 806         *(u64 *)b = t;
 807 }
 808
 809 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 810 {
 811         char t;
 812
 813         do {
 814                 t = *(char *)a;
 815                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 816                 *(char *)b++ = t;
 817         } while (--size > 0);
 818 }
 819
 820 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 821                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 822                          size_t l, size_t r)
 823 {
 824         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 825                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 826                         size);
 827 }
 828
 829 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 830                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 831                            size_t l, size_t r)
 832 {
 833         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 834                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 835                   size);
 836 }
 837
 838 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 839                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 840                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 841 {
 842         int i, c, r;
 843
 844         if (!swap_func) {
 845                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 846                         swap_func = u32_swap;
 847                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 848                         swap_func = u64_swap;
 849                 else
 850                         swap_func = generic_swap;
 851         }
 852
 853         /* heapify */
 854         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 855                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 856                         c = r * 2 + 1;
 857
 858                         if (c + 1 < n &&
 859                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 860                                 c++;
 861
 862                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 863                                 break;
 864
 865                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 866                 }
 867         }
 868
 869         /* sort */
 870         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 871                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 872
 873                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 874                         c = r * 2 + 1;
 875
 876                         if (c + 1 < i &&
 877                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 878                                 c++;
 879
 880                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 881                                 break;
 882
 883                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 884                 }
 885         }
 886 }
 887
 888 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 889           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 890           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 891 {
 892         /* pre-scale counters for performance */
 893         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 894
 895         if (!swap_func) {
 896                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 897                         swap_func = u32_swap;
 898                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 899                         swap_func = u64_swap;
 900                 else
 901                         swap_func = generic_swap;
 902         }
 903
 904         /* heapify */
 905         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 906                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 907                         c = r * 2 + size;
 908                         if (c < n - size &&
 909                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 910                                 c += size;
 911                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 912                                 break;
 913                         swap_func(base + r, base + c, size);
 914                 }
 915         }
 916
 917         /* sort */
 918         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 919                 swap_func(base, base + i, size);
 920                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 921                         c = r * 2 + size;
 922                         if (c < i - size &&
 923                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 924                                 c += size;
 925                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 926                                 break;
 927                         swap_func(base + r, base + c, size);
 928                 }
 929         }
 930 }
 931
 932 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
 933 {
 934         size_t size = (size_t) pool_data;
 935
 936         vpfree(element, size);
 937 }
 938
 939 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
 940 {
 941         size_t size = (size_t) pool_data;
 942
 943         return vpmalloc(size, gfp_mask);
 944 }
 945
 946 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
 947 {
 948         return size < PAGE_SIZE
 949                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
 950                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
 951                                mempool_free_vp, (void *) size);
 952 }
 953
 954 #if 0
 955 void eytzinger1_test(void)
 956 {
 957         unsigned inorder, eytz, size;
 958
 959         pr_info("1 based eytzinger test:");
 960
 961         for (size = 2;
 962              size < 65536;
 963              size++) {
 964                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
 965
 966                 if (!(size % 4096))
 967                         pr_info("tree size %u", size);
 968
 969                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
 970                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
 971
 972                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
 973                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
 974
 975                 inorder = 1;
 976                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
 977                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
 978                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
 979                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
 980                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
 981
 982                         inorder++;
 983                 }
 984         }
 985 }
 986
 987 void eytzinger0_test(void)
 988 {
 989
 990         unsigned inorder, eytz, size;
 991
 992         pr_info("0 based eytzinger test:");
 993
 994         for (size = 1;
 995              size < 65536;
 996              size++) {
 997                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
 998
 999                 if (!(size % 4096))
1000                         pr_info("tree size %u", size);
1001
1002                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1003                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1004
1005                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1006                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1007
1008                 inorder = 0;
1009                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1010                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1011                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1012                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1013                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1014
1015                         inorder++;
1016                 }
1017         }
1018 }
1019
1020 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1021 {
1022         const u16 *l = _l, *r = _r;
1023
1024         return (*l > *r) - (*r - *l);
1025 }
1026
1027 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1028 {
1029         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1030         ssize_t r;
1031
1032         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1033                                sizeof(test_array[0]),
1034                                cmp_u16, &search);
1035         if (r >= 0)
1036                 c1 = test_array[r];
1037
1038         for (i = 0; i < nr; i++)
1039                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1040                         c2 = test_array[i];
1041
1042         if (c1 != c2) {
1043                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1044                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1045                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1046                         i, r, c1, c2);
1047         }
1048 }
1049
1050 void eytzinger0_find_test(void)
1051 {
1052         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1053         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1054
1055         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1056                 pr_info("testing %u elems", nr);
1057
1058                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1059                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1060
1061                 /* verify array is sorted correctly: */
1062                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1063                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1064                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1065
1066                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1067                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1068
1069                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1070                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1071                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1072                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1073                 }
1074         }
1075
1076         kfree(test_array);
1077 }
1078 #endif
1079
1080 /*
1081  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1082  * against any percpu counter is guarded against
1083  */
1084 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1085 {
1086         u64 *ret;
1087         int cpu;
1088
1089         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1090         preempt_disable();
1091         ret = this_cpu_ptr(p);
1092         preempt_enable();
1093
1094         for_each_possible_cpu(cpu) {
1095                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1096
1097                 if (i != ret) {
1098                         acc_u64s(ret, i, nr);
1099                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1100                 }
1101         }
1102
1103         return ret;
1104 }