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 void bch2_prt_u64_binary(struct printbuf *out, u64 v, unsigned nr_bits)
 244 {
 245         while (nr_bits)
 246                 prt_char(out, '0' + ((v >> --nr_bits) & 1));
 247 }
 248
 249 void bch2_print_string_as_lines(const char *prefix, const char *lines)
 250 {
 251         const char *p;
 252
 253         if (!lines) {
 254                 printk("%s (null)\n", prefix);
 255                 return;
 256         }
 257
 258         console_lock();
 259         while (1) {
 260                 p = strchrnul(lines, '\n');
 261                 printk("%s%.*s\n", prefix, (int) (p - lines), lines);
 262                 if (!*p)
 263                         break;
 264                 lines = p + 1;
 265         }
 266         console_unlock();
 267 }
 268
 269 int bch2_save_backtrace(bch_stacktrace *stack, struct task_struct *task)
 270 {
 271         unsigned nr_entries = 0;
 272         int ret = 0;
 273
 274         stack->nr = 0;
 275         ret = darray_make_room(stack, 32);
 276         if (ret)
 277                 return ret;
 278
 279         if (!down_read_trylock(&task->signal->exec_update_lock))
 280                 return -1;
 281
 282         do {
 283                 nr_entries = stack_trace_save_tsk(task, stack->data, stack->size, 0);
 284         } while (nr_entries == stack->size &&
 285                  !(ret = darray_make_room(stack, stack->size * 2)));
 286
 287         stack->nr = nr_entries;
 288         up_read(&task->signal->exec_update_lock);
 289
 290         return ret;
 291 }
 292
 293 void bch2_prt_backtrace(struct printbuf *out, bch_stacktrace *stack)
 294 {
 295         unsigned long *i;
 296
 297         darray_for_each(*stack, i) {
 298                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *) *i);
 299                 prt_newline(out);
 300         }
 301 }
 302
 303 int bch2_prt_task_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task)
 304 {
 305         bch_stacktrace stack = { 0 };
 306         int ret = bch2_save_backtrace(&stack, task);
 307
 308         bch2_prt_backtrace(out, &stack);
 309         darray_exit(&stack);
 310         return ret;
 311 }
 312
 313 /* time stats: */
 314
 315 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 316 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 317 {
 318         unsigned i = 0;
 319
 320         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 321                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 322
 323                 if (unlikely(!e->step)) {
 324                         e->m = v;
 325                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 326                 } else if (e->m > v) {
 327                         e->m = e->m >= e->step
 328                                 ? e->m - e->step
 329                                 : 0;
 330                 } else if (e->m < v) {
 331                         e->m = e->m + e->step > e->m
 332                                 ? e->m + e->step
 333                                 : U32_MAX;
 334                 }
 335
 336                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 337                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 338
 339                 if (v >= e->m)
 340                         break;
 341
 342                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 343         }
 344 }
 345
 346 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 347                                               u64 start, u64 end)
 348 {
 349         u64 duration, freq;
 350
 351         if (time_after64(end, start)) {
 352                 duration = end - start;
 353                 stats->duration_stats = mean_and_variance_update_inlined(stats->duration_stats,
 354                                                                  duration);
 355                 stats->duration_stats_weighted = mean_and_variance_weighted_update(
 356                         stats->duration_stats_weighted,
 357                         duration);
 358                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 359                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 360                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 361         }
 362
 363         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 364                 freq = end - stats->last_event;
 365                 stats->freq_stats = mean_and_variance_update_inlined(stats->freq_stats, freq);
 366                 stats->freq_stats_weighted = mean_and_variance_weighted_update(
 367                         stats->freq_stats_weighted,
 368                         freq);
 369                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 370                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 371                 stats->last_event = end;
 372         }
 373 }
 374
 375 static noinline void bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 376                                                   struct bch2_time_stat_buffer *b)
 377 {
 378         struct bch2_time_stat_buffer_entry *i;
 379         unsigned long flags;
 380
 381         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 382         for (i = b->entries;
 383              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 384              i++)
 385                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 386         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 387
 388         b->nr = 0;
 389 }
 390
 391 void __bch2_time_stats_update(struct bch2_time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 392 {
 393         unsigned long flags;
 394
 395         WARN_RATELIMIT(!stats->min_duration || !stats->min_freq,
 396                        "time_stats: min_duration = %llu, min_freq = %llu",
 397                        stats->min_duration, stats->min_freq);
 398
 399         if (!stats->buffer) {
 400                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 401                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 402
 403                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 404                     stats->duration_stats.n > 1024)
 405                         stats->buffer =
 406                                 alloc_percpu_gfp(struct bch2_time_stat_buffer,
 407                                                  GFP_ATOMIC);
 408                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 409         } else {
 410                 struct bch2_time_stat_buffer *b;
 411
 412                 preempt_disable();
 413                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 414
 415                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 416                 b->entries[b->nr++] = (struct bch2_time_stat_buffer_entry) {
 417                         .start = start,
 418                         .end = end
 419                 };
 420
 421                 if (unlikely(b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)))
 422                         bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 423                 preempt_enable();
 424         }
 425 }
 426 #endif
 427
 428 static const struct time_unit {
 429         const char      *name;
 430         u64             nsecs;
 431 } time_units[] = {
 432         { "ns",         1                },
 433         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 434         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 435         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 436         { "m",          (u64) NSEC_PER_SEC * 60},
 437         { "h",          (u64) NSEC_PER_SEC * 3600},
 438         { "eon",        U64_MAX          },
 439 };
 440
 441 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 442 {
 443         const struct time_unit *u;
 444
 445         for (u = time_units;
 446              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 447              ns >= u[1].nsecs << 1;
 448              u++)
 449                 ;
 450
 451         return u;
 452 }
 453
 454 void bch2_pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 455 {
 456         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 457
 458         prt_printf(out, "%llu %s", div_u64(ns, u->nsecs), u->name);
 459 }
 460
 461 static void bch2_pr_time_units_aligned(struct printbuf *out, u64 ns)
 462 {
 463         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 464
 465         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 466         prt_tab_rjust(out);
 467         prt_printf(out, "%s", u->name);
 468 }
 469
 470 #define TABSTOP_SIZE 12
 471
 472 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 473 {
 474         prt_str(out, name);
 475         prt_tab(out);
 476         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 477         prt_newline(out);
 478 }
 479
 480 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 481 {
 482         const struct time_unit *u;
 483         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 484         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 485         int i;
 486         /*
 487          * avoid divide by zero
 488          */
 489         if (stats->freq_stats.n) {
 490                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 491                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 492                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 493                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 494         }
 495
 496         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 497         prt_printf(out, "count:");
 498         prt_tab(out);
 499         prt_printf(out, "%llu ",
 500                          stats->duration_stats.n);
 501         printbuf_tabstop_pop(out);
 502         prt_newline(out);
 503
 504         printbuf_tabstops_reset(out);
 505
 506         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 507         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 508         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 509         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 510
 511         prt_tab(out);
 512         prt_printf(out, "since mount");
 513         prt_tab_rjust(out);
 514         prt_tab(out);
 515         prt_printf(out, "recent");
 516         prt_tab_rjust(out);
 517         prt_newline(out);
 518
 519         printbuf_tabstops_reset(out);
 520         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 521         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 522         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 523         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 524
 525         prt_printf(out, "duration of events");
 526         prt_newline(out);
 527         printbuf_indent_add(out, 2);
 528
 529         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 530         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 531
 532         prt_printf(out, "mean:");
 533         prt_tab(out);
 534         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 535         prt_tab(out);
 536         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 537         prt_newline(out);
 538
 539         prt_printf(out, "stddev:");
 540         prt_tab(out);
 541         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 542         prt_tab(out);
 543         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 544
 545         printbuf_indent_sub(out, 2);
 546         prt_newline(out);
 547
 548         prt_printf(out, "time between events");
 549         prt_newline(out);
 550         printbuf_indent_add(out, 2);
 551
 552         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 553         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 554
 555         prt_printf(out, "mean:");
 556         prt_tab(out);
 557         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 558         prt_tab(out);
 559         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 560         prt_newline(out);
 561
 562         prt_printf(out, "stddev:");
 563         prt_tab(out);
 564         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 565         prt_tab(out);
 566         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 567
 568         printbuf_indent_sub(out, 2);
 569         prt_newline(out);
 570
 571         printbuf_tabstops_reset(out);
 572
 573         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 574         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 575
 576         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 577         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 578                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 579
 580                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 581                 prt_printf(out, "%llu ",
 582                        div_u64(q, u->nsecs));
 583                 if (is_last)
 584                         prt_newline(out);
 585                 last_q = q;
 586         }
 587 }
 588
 589 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 590 {
 591         free_percpu(stats->buffer);
 592 }
 593
 594 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 595 {
 596         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 597         stats->duration_stats_weighted.w = 8;
 598         stats->freq_stats_weighted.w = 8;
 599         stats->min_duration = U64_MAX;
 600         stats->min_freq = U64_MAX;
 601         spin_lock_init(&stats->lock);
 602 }
 603
 604 /* ratelimit: */
 605
 606 /**
 607  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 608  * some work
 609  *
 610  * @d - the struct bch_ratelimit to update
 611  *
 612  * Returns the amount of time to delay by, in jiffies
 613  */
 614 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 615 {
 616         u64 now = local_clock();
 617
 618         return time_after64(d->next, now)
 619                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 620                 : 0;
 621 }
 622
 623 /**
 624  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 625  *
 626  * @d - the struct bch_ratelimit to update
 627  * @done - the amount of work done, in arbitrary units
 628  */
 629 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 630 {
 631         u64 now = local_clock();
 632
 633         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 634
 635         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 636                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 637
 638         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 639                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 640 }
 641
 642 /* pd controller: */
 643
 644 /*
 645  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 646  * @target: desired value
 647  * @actual: current value
 648  *
 649  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 650  * it makes actual go down.
 651  */
 652 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 653                               s64 target, s64 actual, int sign)
 654 {
 655         s64 proportional, derivative, change;
 656
 657         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 658
 659         if (seconds_since_update == 0)
 660                 return;
 661
 662         pd->last_update = jiffies;
 663
 664         proportional = actual - target;
 665         proportional *= seconds_since_update;
 666         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 667
 668         derivative = actual - pd->last_actual;
 669         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 670         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 671                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 672         derivative = derivative * pd->d_term;
 673         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 674
 675         change = proportional + derivative;
 676
 677         /* Don't increase rate if not keeping up */
 678         if (change > 0 &&
 679             pd->backpressure &&
 680             time_after64(local_clock(),
 681                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 682                 change = 0;
 683
 684         change *= (sign * -1);
 685
 686         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 687                                 1, UINT_MAX);
 688
 689         pd->last_actual         = actual;
 690         pd->last_derivative     = derivative;
 691         pd->last_proportional   = proportional;
 692         pd->last_change         = change;
 693         pd->last_target         = target;
 694 }
 695
 696 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 697 {
 698         pd->rate.rate           = 1024;
 699         pd->last_update         = jiffies;
 700         pd->p_term_inverse      = 6000;
 701         pd->d_term              = 30;
 702         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 703         pd->backpressure        = 1;
 704 }
 705
 706 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 707 {
 708         if (!out->nr_tabstops)
 709                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 710
 711         prt_printf(out, "rate:");
 712         prt_tab(out);
 713         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 714         prt_newline(out);
 715
 716         prt_printf(out, "target:");
 717         prt_tab(out);
 718         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 719         prt_newline(out);
 720
 721         prt_printf(out, "actual:");
 722         prt_tab(out);
 723         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 724         prt_newline(out);
 725
 726         prt_printf(out, "proportional:");
 727         prt_tab(out);
 728         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 729         prt_newline(out);
 730
 731         prt_printf(out, "derivative:");
 732         prt_tab(out);
 733         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 734         prt_newline(out);
 735
 736         prt_printf(out, "change:");
 737         prt_tab(out);
 738         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 739         prt_newline(out);
 740
 741         prt_printf(out, "next io:");
 742         prt_tab(out);
 743         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 744         prt_newline(out);
 745 }
 746
 747 /* misc: */
 748
 749 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 750 {
 751         while (size) {
 752                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 753                                 ? vmalloc_to_page(base)
 754                                 : virt_to_page(base);
 755                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 756                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 757
 758                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 759                 size -= len;
 760                 base += len;
 761         }
 762 }
 763
 764 int _bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 765 {
 766         while (size) {
 767                 struct page *page = _alloc_pages(gfp_mask, 0);
 768                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 769
 770                 if (!page)
 771                         return -ENOMEM;
 772
 773                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 774                         __free_page(page);
 775                         break;
 776                 }
 777
 778                 size -= len;
 779         }
 780
 781         return 0;
 782 }
 783
 784 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 785 {
 786         size_t rand;
 787
 788         if (!max)
 789                 return 0;
 790
 791         do {
 792                 rand = get_random_long();
 793                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 794         } while (rand >= max);
 795
 796         return rand;
 797 }
 798
 799 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 800 {
 801         struct bio_vec bv;
 802         struct bvec_iter iter;
 803
 804         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 805                 void *dstp = kmap_atomic(bv.bv_page);
 806                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 807                 kunmap_atomic(dstp);
 808
 809                 src += bv.bv_len;
 810         }
 811 }
 812
 813 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 814 {
 815         struct bio_vec bv;
 816         struct bvec_iter iter;
 817
 818         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 819                 void *srcp = kmap_atomic(bv.bv_page);
 820                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 821                 kunmap_atomic(srcp);
 822
 823                 dst += bv.bv_len;
 824         }
 825 }
 826
 827 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 828 {
 829         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 830                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 831 }
 832
 833 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 834 {
 835         u32 t = *(u32 *)a;
 836         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 837         *(u32 *)b = t;
 838 }
 839
 840 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 841 {
 842         u64 t = *(u64 *)a;
 843         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 844         *(u64 *)b = t;
 845 }
 846
 847 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 848 {
 849         char t;
 850
 851         do {
 852                 t = *(char *)a;
 853                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 854                 *(char *)b++ = t;
 855         } while (--size > 0);
 856 }
 857
 858 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 859                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 860                          size_t l, size_t r)
 861 {
 862         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 863                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 864                         size);
 865 }
 866
 867 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 868                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 869                            size_t l, size_t r)
 870 {
 871         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 872                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 873                   size);
 874 }
 875
 876 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 877                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 878                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 879 {
 880         int i, c, r;
 881
 882         if (!swap_func) {
 883                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 884                         swap_func = u32_swap;
 885                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 886                         swap_func = u64_swap;
 887                 else
 888                         swap_func = generic_swap;
 889         }
 890
 891         /* heapify */
 892         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 893                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 894                         c = r * 2 + 1;
 895
 896                         if (c + 1 < n &&
 897                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 898                                 c++;
 899
 900                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 901                                 break;
 902
 903                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 904                 }
 905         }
 906
 907         /* sort */
 908         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 909                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 910
 911                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 912                         c = r * 2 + 1;
 913
 914                         if (c + 1 < i &&
 915                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 916                                 c++;
 917
 918                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 919                                 break;
 920
 921                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 922                 }
 923         }
 924 }
 925
 926 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 927           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 928           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 929 {
 930         /* pre-scale counters for performance */
 931         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 932
 933         if (!swap_func) {
 934                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 935                         swap_func = u32_swap;
 936                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 937                         swap_func = u64_swap;
 938                 else
 939                         swap_func = generic_swap;
 940         }
 941
 942         /* heapify */
 943         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 944                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 945                         c = r * 2 + size;
 946                         if (c < n - size &&
 947                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 948                                 c += size;
 949                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 950                                 break;
 951                         swap_func(base + r, base + c, size);
 952                 }
 953         }
 954
 955         /* sort */
 956         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 957                 swap_func(base, base + i, size);
 958                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 959                         c = r * 2 + size;
 960                         if (c < i - size &&
 961                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 962                                 c += size;
 963                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 964                                 break;
 965                         swap_func(base + r, base + c, size);
 966                 }
 967         }
 968 }
 969
 970 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
 971 {
 972         size_t size = (size_t) pool_data;
 973
 974         vpfree(element, size);
 975 }
 976
 977 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
 978 {
 979         size_t size = (size_t) pool_data;
 980
 981         return vpmalloc(size, gfp_mask);
 982 }
 983
 984 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
 985 {
 986         return size < PAGE_SIZE
 987                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
 988                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
 989                                mempool_free_vp, (void *) size);
 990 }
 991
 992 #if 0
 993 void eytzinger1_test(void)
 994 {
 995         unsigned inorder, eytz, size;
 996
 997         pr_info("1 based eytzinger test:");
 998
 999         for (size = 2;
1000              size < 65536;
1001              size++) {
1002                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1003
1004                 if (!(size % 4096))
1005                         pr_info("tree size %u", size);
1006
1007                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1008                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1009
1010                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1011                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1012
1013                 inorder = 1;
1014                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1015                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1016                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1017                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1018                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1019
1020                         inorder++;
1021                 }
1022         }
1023 }
1024
1025 void eytzinger0_test(void)
1026 {
1027
1028         unsigned inorder, eytz, size;
1029
1030         pr_info("0 based eytzinger test:");
1031
1032         for (size = 1;
1033              size < 65536;
1034              size++) {
1035                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1036
1037                 if (!(size % 4096))
1038                         pr_info("tree size %u", size);
1039
1040                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1041                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1042
1043                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1044                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1045
1046                 inorder = 0;
1047                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1048                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1049                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1050                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1051                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1052
1053                         inorder++;
1054                 }
1055         }
1056 }
1057
1058 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1059 {
1060         const u16 *l = _l, *r = _r;
1061
1062         return (*l > *r) - (*r - *l);
1063 }
1064
1065 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1066 {
1067         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1068         ssize_t r;
1069
1070         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1071                                sizeof(test_array[0]),
1072                                cmp_u16, &search);
1073         if (r >= 0)
1074                 c1 = test_array[r];
1075
1076         for (i = 0; i < nr; i++)
1077                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1078                         c2 = test_array[i];
1079
1080         if (c1 != c2) {
1081                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1082                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1083                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1084                         i, r, c1, c2);
1085         }
1086 }
1087
1088 void eytzinger0_find_test(void)
1089 {
1090         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1091         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1092
1093         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1094                 pr_info("testing %u elems", nr);
1095
1096                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1097                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1098
1099                 /* verify array is sorted correctly: */
1100                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1101                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1102                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1103
1104                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1105                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1106
1107                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1108                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1109                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1110                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1111                 }
1112         }
1113
1114         kfree(test_array);
1115 }
1116 #endif
1117
1118 /*
1119  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1120  * against any percpu counter is guarded against
1121  */
1122 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1123 {
1124         u64 *ret;
1125         int cpu;
1126
1127         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1128         preempt_disable();
1129         ret = this_cpu_ptr(p);
1130         preempt_enable();
1131
1132         for_each_possible_cpu(cpu) {
1133                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1134
1135                 if (i != ret) {
1136                         acc_u64s(ret, i, nr);
1137                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1138                 }
1139         }
1140
1141         return ret;
1142 }