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