git.sesse.net Git - bcachefs-tools-debian/blob - libbcachefs/util.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * random utiility code, for bcache but in theory not specific to bcache
   4  *
   5  * Copyright 2010, 2011 Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
   6  * Copyright 2012 Google, Inc.
   7  */
   8
   9 #include <linux/bio.h>
  10 #include <linux/blkdev.h>
  11 #include <linux/console.h>
  12 #include <linux/ctype.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/freezer.h>
  15 #include <linux/kthread.h>
  16 #include <linux/log2.h>
  17 #include <linux/math64.h>
  18 #include <linux/percpu.h>
  19 #include <linux/preempt.h>
  20 #include <linux/random.h>
  21 #include <linux/seq_file.h>
  22 #include <linux/string.h>
  23 #include <linux/types.h>
  24 #include <linux/sched/clock.h>
  25
  26 #include "eytzinger.h"
  27 #include "mean_and_variance.h"
  28 #include "util.h"
  29
  30 static const char si_units[] = "?kMGTPEZY";
  31
  32 /* string_get_size units: */
  33 static const char *const units_2[] = {
  34         "B", "KiB", "MiB", "GiB", "TiB", "PiB", "EiB", "ZiB", "YiB"
  35 };
  36 static const char *const units_10[] = {
  37         "B", "kB", "MB", "GB", "TB", "PB", "EB", "ZB", "YB"
  38 };
  39
  40 static int parse_u64(const char *cp, u64 *res)
  41 {
  42         const char *start = cp;
  43         u64 v = 0;
  44
  45         if (!isdigit(*cp))
  46                 return -EINVAL;
  47
  48         do {
  49                 if (v > U64_MAX / 10)
  50                         return -ERANGE;
  51                 v *= 10;
  52                 if (v > U64_MAX - (*cp - '0'))
  53                         return -ERANGE;
  54                 v += *cp - '0';
  55                 cp++;
  56         } while (isdigit(*cp));
  57
  58         *res = v;
  59         return cp - start;
  60 }
  61
  62 static int bch2_pow(u64 n, u64 p, u64 *res)
  63 {
  64         *res = 1;
  65
  66         while (p--) {
  67                 if (*res > div_u64(U64_MAX, n))
  68                         return -ERANGE;
  69                 *res *= n;
  70         }
  71         return 0;
  72 }
  73
  74 static int parse_unit_suffix(const char *cp, u64 *res)
  75 {
  76         const char *start = cp;
  77         u64 base = 1024;
  78         unsigned u;
  79         int ret;
  80
  81         if (*cp == ' ')
  82                 cp++;
  83
  84         for (u = 1; u < strlen(si_units); u++)
  85                 if (*cp == si_units[u]) {
  86                         cp++;
  87                         goto got_unit;
  88                 }
  89
  90         for (u = 0; u < ARRAY_SIZE(units_2); u++)
  91                 if (!strncmp(cp, units_2[u], strlen(units_2[u]))) {
  92                         cp += strlen(units_2[u]);
  93                         goto got_unit;
  94                 }
  95
  96         for (u = 0; u < ARRAY_SIZE(units_10); u++)
  97                 if (!strncmp(cp, units_10[u], strlen(units_10[u]))) {
  98                         cp += strlen(units_10[u]);
  99                         base = 1000;
 100                         goto got_unit;
 101                 }
 102
 103         *res = 1;
 104         return 0;
 105 got_unit:
 106         ret = bch2_pow(base, u, res);
 107         if (ret)
 108                 return ret;
 109
 110         return cp - start;
 111 }
 112
 113 #define parse_or_ret(cp, _f)                    \
 114 do {                                            \
 115         int _ret = _f;                          \
 116         if (_ret < 0)                           \
 117                 return _ret;                    \
 118         cp += _ret;                             \
 119 } while (0)
 120
 121 static int __bch2_strtou64_h(const char *cp, u64 *res)
 122 {
 123         const char *start = cp;
 124         u64 v = 0, b, f_n = 0, f_d = 1;
 125         int ret;
 126
 127         parse_or_ret(cp, parse_u64(cp, &v));
 128
 129         if (*cp == '.') {
 130                 cp++;
 131                 ret = parse_u64(cp, &f_n);
 132                 if (ret < 0)
 133                         return ret;
 134                 cp += ret;
 135
 136                 ret = bch2_pow(10, ret, &f_d);
 137                 if (ret)
 138                         return ret;
 139         }
 140
 141         parse_or_ret(cp, parse_unit_suffix(cp, &b));
 142
 143         if (v > div_u64(U64_MAX, b))
 144                 return -ERANGE;
 145         v *= b;
 146
 147         if (f_n > div_u64(U64_MAX, b))
 148                 return -ERANGE;
 149
 150         f_n = div_u64(f_n * b, f_d);
 151         if (v + f_n < v)
 152                 return -ERANGE;
 153         v += f_n;
 154
 155         *res = v;
 156         return cp - start;
 157 }
 158
 159 static int __bch2_strtoh(const char *cp, u64 *res,
 160                          u64 t_max, bool t_signed)
 161 {
 162         bool positive = *cp != '-';
 163         u64 v = 0;
 164
 165         if (*cp == '+' || *cp == '-')
 166                 cp++;
 167
 168         parse_or_ret(cp, __bch2_strtou64_h(cp, &v));
 169
 170         if (*cp == '\n')
 171                 cp++;
 172         if (*cp)
 173                 return -EINVAL;
 174
 175         if (positive) {
 176                 if (v > t_max)
 177                         return -ERANGE;
 178         } else {
 179                 if (v && !t_signed)
 180                         return -ERANGE;
 181
 182                 if (v > t_max + 1)
 183                         return -ERANGE;
 184                 v = -v;
 185         }
 186
 187         *res = v;
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 #define STRTO_H(name, type)                                     \
 192 int bch2_ ## name ## _h(const char *cp, type *res)              \
 193 {                                                               \
 194         u64 v = 0;                                              \
 195         int ret = __bch2_strtoh(cp, &v, ANYSINT_MAX(type),      \
 196                         ANYSINT_MAX(type) != ((type) ~0ULL));   \
 197         *res = v;                                               \
 198         return ret;                                             \
 199 }
 200
 201 STRTO_H(strtoint, int)
 202 STRTO_H(strtouint, unsigned int)
 203 STRTO_H(strtoll, long long)
 204 STRTO_H(strtoull, unsigned long long)
 205 STRTO_H(strtou64, u64)
 206
 207 u64 bch2_read_flag_list(char *opt, const char * const list[])
 208 {
 209         u64 ret = 0;
 210         char *p, *s, *d = kstrdup(opt, GFP_KERNEL);
 211
 212         if (!d)
 213                 return -ENOMEM;
 214
 215         s = strim(d);
 216
 217         while ((p = strsep(&s, ","))) {
 218                 int flag = match_string(list, -1, p);
 219
 220                 if (flag < 0) {
 221                         ret = -1;
 222                         break;
 223                 }
 224
 225                 ret |= 1 << flag;
 226         }
 227
 228         kfree(d);
 229
 230         return ret;
 231 }
 232
 233 bool bch2_is_zero(const void *_p, size_t n)
 234 {
 235         const char *p = _p;
 236         size_t i;
 237
 238         for (i = 0; i < n; i++)
 239                 if (p[i])
 240                         return false;
 241         return true;
 242 }
 243
 244 void bch2_prt_u64_binary(struct printbuf *out, u64 v, unsigned nr_bits)
 245 {
 246         while (nr_bits)
 247                 prt_char(out, '0' + ((v >> --nr_bits) & 1));
 248 }
 249
 250 void bch2_print_string_as_lines(const char *prefix, const char *lines)
 251 {
 252         const char *p;
 253
 254         if (!lines) {
 255                 printk("%s (null)\n", prefix);
 256                 return;
 257         }
 258
 259         console_lock();
 260         while (1) {
 261                 p = strchrnul(lines, '\n');
 262                 printk("%s%.*s\n", prefix, (int) (p - lines), lines);
 263                 if (!*p)
 264                         break;
 265                 lines = p + 1;
 266         }
 267         console_unlock();
 268 }
 269
 270 int bch2_save_backtrace(bch_stacktrace *stack, struct task_struct *task)
 271 {
 272 #ifdef CONFIG_STACKTRACE
 273         unsigned nr_entries = 0;
 274         int ret = 0;
 275
 276         stack->nr = 0;
 277         ret = darray_make_room(stack, 32);
 278         if (ret)
 279                 return ret;
 280
 281         if (!down_read_trylock(&task->signal->exec_update_lock))
 282                 return -1;
 283
 284         do {
 285                 nr_entries = stack_trace_save_tsk(task, stack->data, stack->size, 0);
 286         } while (nr_entries == stack->size &&
 287                  !(ret = darray_make_room(stack, stack->size * 2)));
 288
 289         stack->nr = nr_entries;
 290         up_read(&task->signal->exec_update_lock);
 291
 292         return ret;
 293 #else
 294         return 0;
 295 #endif
 296 }
 297
 298 void bch2_prt_backtrace(struct printbuf *out, bch_stacktrace *stack)
 299 {
 300         unsigned long *i;
 301
 302         darray_for_each(*stack, i) {
 303                 prt_printf(out, "[<0>] %pB", (void *) *i);
 304                 prt_newline(out);
 305         }
 306 }
 307
 308 int bch2_prt_task_backtrace(struct printbuf *out, struct task_struct *task)
 309 {
 310         bch_stacktrace stack = { 0 };
 311         int ret = bch2_save_backtrace(&stack, task);
 312
 313         bch2_prt_backtrace(out, &stack);
 314         darray_exit(&stack);
 315         return ret;
 316 }
 317
 318 #ifndef __KERNEL__
 319 #include <time.h>
 320 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 321 {
 322         time_t t = sec;
 323         char buf[64];
 324         ctime_r(&t, buf);
 325         strim(buf);
 326         prt_str(out, buf);
 327 }
 328 #else
 329 void bch2_prt_datetime(struct printbuf *out, time64_t sec)
 330 {
 331         char buf[64];
 332         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ptT", &sec);
 333         prt_u64(out, sec);
 334 }
 335 #endif
 336
 337 static const struct time_unit {
 338         const char      *name;
 339         u64             nsecs;
 340 } time_units[] = {
 341         { "ns",         1                },
 342         { "us",         NSEC_PER_USEC    },
 343         { "ms",         NSEC_PER_MSEC    },
 344         { "s",          NSEC_PER_SEC     },
 345         { "m",          (u64) NSEC_PER_SEC * 60},
 346         { "h",          (u64) NSEC_PER_SEC * 3600},
 347         { "eon",        U64_MAX          },
 348 };
 349
 350 static const struct time_unit *pick_time_units(u64 ns)
 351 {
 352         const struct time_unit *u;
 353
 354         for (u = time_units;
 355              u + 1 < time_units + ARRAY_SIZE(time_units) &&
 356              ns >= u[1].nsecs << 1;
 357              u++)
 358                 ;
 359
 360         return u;
 361 }
 362
 363 void bch2_pr_time_units(struct printbuf *out, u64 ns)
 364 {
 365         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 366
 367         prt_printf(out, "%llu %s", div_u64(ns, u->nsecs), u->name);
 368 }
 369
 370 /* time stats: */
 371
 372 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 373 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 374 {
 375         unsigned i = 0;
 376
 377         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 378                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 379
 380                 if (unlikely(!e->step)) {
 381                         e->m = v;
 382                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 383                 } else if (e->m > v) {
 384                         e->m = e->m >= e->step
 385                                 ? e->m - e->step
 386                                 : 0;
 387                 } else if (e->m < v) {
 388                         e->m = e->m + e->step > e->m
 389                                 ? e->m + e->step
 390                                 : U32_MAX;
 391                 }
 392
 393                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 394                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 395
 396                 if (v >= e->m)
 397                         break;
 398
 399                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 400         }
 401 }
 402
 403 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 404                                               u64 start, u64 end)
 405 {
 406         u64 duration, freq;
 407
 408         if (time_after64(end, start)) {
 409                 duration = end - start;
 410                 mean_and_variance_update(&stats->duration_stats, duration);
 411                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->duration_stats_weighted, duration);
 412                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 413                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 414                 stats->total_duration += duration;
 415                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 416         }
 417
 418         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 419                 freq = end - stats->last_event;
 420                 mean_and_variance_update(&stats->freq_stats, freq);
 421                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->freq_stats_weighted, freq);
 422                 stats->max_freq = max(stats->max_freq, freq);
 423                 stats->min_freq = min(stats->min_freq, freq);
 424                 stats->last_event = end;
 425         }
 426 }
 427
 428 static void __bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 429                                            struct bch2_time_stat_buffer *b)
 430 {
 431         for (struct bch2_time_stat_buffer_entry *i = b->entries;
 432              i < b->entries + ARRAY_SIZE(b->entries);
 433              i++)
 434                 bch2_time_stats_update_one(stats, i->start, i->end);
 435         b->nr = 0;
 436 }
 437
 438 static noinline void bch2_time_stats_clear_buffer(struct bch2_time_stats *stats,
 439                                                   struct bch2_time_stat_buffer *b)
 440 {
 441         unsigned long flags;
 442
 443         spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 444         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 445         spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 446 }
 447
 448 void __bch2_time_stats_update(struct bch2_time_stats *stats, u64 start, u64 end)
 449 {
 450         unsigned long flags;
 451
 452         WARN_RATELIMIT(!stats->min_duration || !stats->min_freq,
 453                        "time_stats: min_duration = %llu, min_freq = %llu",
 454                        stats->min_duration, stats->min_freq);
 455
 456         if (!stats->buffer) {
 457                 spin_lock_irqsave(&stats->lock, flags);
 458                 bch2_time_stats_update_one(stats, start, end);
 459
 460                 if (mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted) < 32 &&
 461                     stats->duration_stats.n > 1024)
 462                         stats->buffer =
 463                                 alloc_percpu_gfp(struct bch2_time_stat_buffer,
 464                                                  GFP_ATOMIC);
 465                 spin_unlock_irqrestore(&stats->lock, flags);
 466         } else {
 467                 struct bch2_time_stat_buffer *b;
 468
 469                 preempt_disable();
 470                 b = this_cpu_ptr(stats->buffer);
 471
 472                 BUG_ON(b->nr >= ARRAY_SIZE(b->entries));
 473                 b->entries[b->nr++] = (struct bch2_time_stat_buffer_entry) {
 474                         .start = start,
 475                         .end = end
 476                 };
 477
 478                 if (unlikely(b->nr == ARRAY_SIZE(b->entries)))
 479                         bch2_time_stats_clear_buffer(stats, b);
 480                 preempt_enable();
 481         }
 482 }
 483
 484 static void bch2_pr_time_units_aligned(struct printbuf *out, u64 ns)
 485 {
 486         const struct time_unit *u = pick_time_units(ns);
 487
 488         prt_printf(out, "%llu ", div64_u64(ns, u->nsecs));
 489         prt_tab_rjust(out);
 490         prt_printf(out, "%s", u->name);
 491 }
 492
 493 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 494 {
 495         prt_str(out, name);
 496         prt_tab(out);
 497         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 498         prt_newline(out);
 499 }
 500
 501 #define TABSTOP_SIZE 12
 502
 503 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 504 {
 505         const struct time_unit *u;
 506         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 507         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 508         int i;
 509
 510         if (stats->buffer) {
 511                 int cpu;
 512
 513                 spin_lock_irq(&stats->lock);
 514                 for_each_possible_cpu(cpu)
 515                         __bch2_time_stats_clear_buffer(stats, per_cpu_ptr(stats->buffer, cpu));
 516                 spin_unlock_irq(&stats->lock);
 517         }
 518
 519         /*
 520          * avoid divide by zero
 521          */
 522         if (stats->freq_stats.n) {
 523                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 524                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 525                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 526                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 527         }
 528
 529         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 530         prt_printf(out, "count:");
 531         prt_tab(out);
 532         prt_printf(out, "%llu ",
 533                          stats->duration_stats.n);
 534         printbuf_tabstop_pop(out);
 535         prt_newline(out);
 536
 537         printbuf_tabstops_reset(out);
 538
 539         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 540         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 541         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 542         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 543
 544         prt_tab(out);
 545         prt_printf(out, "since mount");
 546         prt_tab_rjust(out);
 547         prt_tab(out);
 548         prt_printf(out, "recent");
 549         prt_tab_rjust(out);
 550         prt_newline(out);
 551
 552         printbuf_tabstops_reset(out);
 553         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 554         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 555         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 556         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 557
 558         prt_printf(out, "duration of events");
 559         prt_newline(out);
 560         printbuf_indent_add(out, 2);
 561
 562         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 563         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 564         pr_name_and_units(out, "total:", stats->total_duration);
 565
 566         prt_printf(out, "mean:");
 567         prt_tab(out);
 568         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 569         prt_tab(out);
 570         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 571         prt_newline(out);
 572
 573         prt_printf(out, "stddev:");
 574         prt_tab(out);
 575         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 576         prt_tab(out);
 577         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 578
 579         printbuf_indent_sub(out, 2);
 580         prt_newline(out);
 581
 582         prt_printf(out, "time between events");
 583         prt_newline(out);
 584         printbuf_indent_add(out, 2);
 585
 586         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 587         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 588
 589         prt_printf(out, "mean:");
 590         prt_tab(out);
 591         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 592         prt_tab(out);
 593         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 594         prt_newline(out);
 595
 596         prt_printf(out, "stddev:");
 597         prt_tab(out);
 598         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 599         prt_tab(out);
 600         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 601
 602         printbuf_indent_sub(out, 2);
 603         prt_newline(out);
 604
 605         printbuf_tabstops_reset(out);
 606
 607         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 608         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 609
 610         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 611         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 612                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 613
 614                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 615                 prt_printf(out, "%llu ",
 616                        div_u64(q, u->nsecs));
 617                 if (is_last)
 618                         prt_newline(out);
 619                 last_q = q;
 620         }
 621 }
 622 #else
 623 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats) {}
 624 #endif
 625
 626 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 627 {
 628         free_percpu(stats->buffer);
 629 }
 630
 631 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 632 {
 633         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 634         stats->duration_stats_weighted.weight = 8;
 635         stats->freq_stats_weighted.weight = 8;
 636         stats->min_duration = U64_MAX;
 637         stats->min_freq = U64_MAX;
 638         spin_lock_init(&stats->lock);
 639 }
 640
 641 /* ratelimit: */
 642
 643 /**
 644  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 645  *              some work
 646  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 647  * Returns:     the amount of time to delay by, in jiffies
 648  */
 649 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 650 {
 651         u64 now = local_clock();
 652
 653         return time_after64(d->next, now)
 654                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 655                 : 0;
 656 }
 657
 658 /**
 659  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 660  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 661  * @done:       the amount of work done, in arbitrary units
 662  */
 663 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 664 {
 665         u64 now = local_clock();
 666
 667         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 668
 669         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 670                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 671
 672         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 673                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 674 }
 675
 676 /* pd controller: */
 677
 678 /*
 679  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 680  * @target: desired value
 681  * @actual: current value
 682  *
 683  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 684  * it makes actual go down.
 685  */
 686 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 687                               s64 target, s64 actual, int sign)
 688 {
 689         s64 proportional, derivative, change;
 690
 691         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 692
 693         if (seconds_since_update == 0)
 694                 return;
 695
 696         pd->last_update = jiffies;
 697
 698         proportional = actual - target;
 699         proportional *= seconds_since_update;
 700         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 701
 702         derivative = actual - pd->last_actual;
 703         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 704         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 705                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 706         derivative = derivative * pd->d_term;
 707         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 708
 709         change = proportional + derivative;
 710
 711         /* Don't increase rate if not keeping up */
 712         if (change > 0 &&
 713             pd->backpressure &&
 714             time_after64(local_clock(),
 715                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 716                 change = 0;
 717
 718         change *= (sign * -1);
 719
 720         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 721                                 1, UINT_MAX);
 722
 723         pd->last_actual         = actual;
 724         pd->last_derivative     = derivative;
 725         pd->last_proportional   = proportional;
 726         pd->last_change         = change;
 727         pd->last_target         = target;
 728 }
 729
 730 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 731 {
 732         pd->rate.rate           = 1024;
 733         pd->last_update         = jiffies;
 734         pd->p_term_inverse      = 6000;
 735         pd->d_term              = 30;
 736         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 737         pd->backpressure        = 1;
 738 }
 739
 740 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 741 {
 742         if (!out->nr_tabstops)
 743                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 744
 745         prt_printf(out, "rate:");
 746         prt_tab(out);
 747         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 748         prt_newline(out);
 749
 750         prt_printf(out, "target:");
 751         prt_tab(out);
 752         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 753         prt_newline(out);
 754
 755         prt_printf(out, "actual:");
 756         prt_tab(out);
 757         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 758         prt_newline(out);
 759
 760         prt_printf(out, "proportional:");
 761         prt_tab(out);
 762         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 763         prt_newline(out);
 764
 765         prt_printf(out, "derivative:");
 766         prt_tab(out);
 767         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 768         prt_newline(out);
 769
 770         prt_printf(out, "change:");
 771         prt_tab(out);
 772         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 773         prt_newline(out);
 774
 775         prt_printf(out, "next io:");
 776         prt_tab(out);
 777         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 778         prt_newline(out);
 779 }
 780
 781 /* misc: */
 782
 783 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 784 {
 785         while (size) {
 786                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 787                                 ? vmalloc_to_page(base)
 788                                 : virt_to_page(base);
 789                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 790                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 791
 792                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 793                 size -= len;
 794                 base += len;
 795         }
 796 }
 797
 798 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 799 {
 800         while (size) {
 801                 struct page *page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
 802                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 803
 804                 if (!page)
 805                         return -ENOMEM;
 806
 807                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 808                         __free_page(page);
 809                         break;
 810                 }
 811
 812                 size -= len;
 813         }
 814
 815         return 0;
 816 }
 817
 818 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 819 {
 820         size_t rand;
 821
 822         if (!max)
 823                 return 0;
 824
 825         do {
 826                 rand = get_random_long();
 827                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 828         } while (rand >= max);
 829
 830         return rand;
 831 }
 832
 833 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 834 {
 835         struct bio_vec bv;
 836         struct bvec_iter iter;
 837
 838         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 839                 void *dstp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 840
 841                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 842                 kunmap_local(dstp);
 843
 844                 src += bv.bv_len;
 845         }
 846 }
 847
 848 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 849 {
 850         struct bio_vec bv;
 851         struct bvec_iter iter;
 852
 853         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 854                 void *srcp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 855
 856                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 857                 kunmap_local(srcp);
 858
 859                 dst += bv.bv_len;
 860         }
 861 }
 862
 863 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 864 {
 865         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 866                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 867 }
 868
 869 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 870 {
 871         u32 t = *(u32 *)a;
 872         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 873         *(u32 *)b = t;
 874 }
 875
 876 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 877 {
 878         u64 t = *(u64 *)a;
 879         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 880         *(u64 *)b = t;
 881 }
 882
 883 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 884 {
 885         char t;
 886
 887         do {
 888                 t = *(char *)a;
 889                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 890                 *(char *)b++ = t;
 891         } while (--size > 0);
 892 }
 893
 894 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 895                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 896                          size_t l, size_t r)
 897 {
 898         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 899                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 900                         size);
 901 }
 902
 903 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 904                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 905                            size_t l, size_t r)
 906 {
 907         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 908                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 909                   size);
 910 }
 911
 912 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 913                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 914                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 915 {
 916         int i, c, r;
 917
 918         if (!swap_func) {
 919                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 920                         swap_func = u32_swap;
 921                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 922                         swap_func = u64_swap;
 923                 else
 924                         swap_func = generic_swap;
 925         }
 926
 927         /* heapify */
 928         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 929                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 930                         c = r * 2 + 1;
 931
 932                         if (c + 1 < n &&
 933                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 934                                 c++;
 935
 936                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 937                                 break;
 938
 939                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 940                 }
 941         }
 942
 943         /* sort */
 944         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 945                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 946
 947                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 948                         c = r * 2 + 1;
 949
 950                         if (c + 1 < i &&
 951                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 952                                 c++;
 953
 954                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 955                                 break;
 956
 957                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 958                 }
 959         }
 960 }
 961
 962 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 963           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 964           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 965 {
 966         /* pre-scale counters for performance */
 967         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 968
 969         if (!swap_func) {
 970                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 971                         swap_func = u32_swap;
 972                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 973                         swap_func = u64_swap;
 974                 else
 975                         swap_func = generic_swap;
 976         }
 977
 978         /* heapify */
 979         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 980                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 981                         c = r * 2 + size;
 982                         if (c < n - size &&
 983                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 984                                 c += size;
 985                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 986                                 break;
 987                         swap_func(base + r, base + c, size);
 988                 }
 989         }
 990
 991         /* sort */
 992         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 993                 swap_func(base, base + i, size);
 994                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 995                         c = r * 2 + size;
 996                         if (c < i - size &&
 997                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 998                                 c += size;
 999                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
1000                                 break;
1001                         swap_func(base + r, base + c, size);
1002                 }
1003         }
1004 }
1005
1006 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
1007 {
1008         size_t size = (size_t) pool_data;
1009
1010         vpfree(element, size);
1011 }
1012
1013 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
1014 {
1015         size_t size = (size_t) pool_data;
1016
1017         return vpmalloc(size, gfp_mask);
1018 }
1019
1020 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
1021 {
1022         return size < PAGE_SIZE
1023                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
1024                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
1025                                mempool_free_vp, (void *) size);
1026 }
1027
1028 #if 0
1029 void eytzinger1_test(void)
1030 {
1031         unsigned inorder, eytz, size;
1032
1033         pr_info("1 based eytzinger test:");
1034
1035         for (size = 2;
1036              size < 65536;
1037              size++) {
1038                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1039
1040                 if (!(size % 4096))
1041                         pr_info("tree size %u", size);
1042
1043                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1044                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1045
1046                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1047                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1048
1049                 inorder = 1;
1050                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1051                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1052                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1053                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1054                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1055
1056                         inorder++;
1057                 }
1058         }
1059 }
1060
1061 void eytzinger0_test(void)
1062 {
1063
1064         unsigned inorder, eytz, size;
1065
1066         pr_info("0 based eytzinger test:");
1067
1068         for (size = 1;
1069              size < 65536;
1070              size++) {
1071                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1072
1073                 if (!(size % 4096))
1074                         pr_info("tree size %u", size);
1075
1076                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1077                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1078
1079                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1080                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1081
1082                 inorder = 0;
1083                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1084                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1085                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1086                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1087                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1088
1089                         inorder++;
1090                 }
1091         }
1092 }
1093
1094 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1095 {
1096         const u16 *l = _l, *r = _r;
1097
1098         return (*l > *r) - (*r - *l);
1099 }
1100
1101 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1102 {
1103         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1104         ssize_t r;
1105
1106         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1107                                sizeof(test_array[0]),
1108                                cmp_u16, &search);
1109         if (r >= 0)
1110                 c1 = test_array[r];
1111
1112         for (i = 0; i < nr; i++)
1113                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1114                         c2 = test_array[i];
1115
1116         if (c1 != c2) {
1117                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1118                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1119                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1120                         i, r, c1, c2);
1121         }
1122 }
1123
1124 void eytzinger0_find_test(void)
1125 {
1126         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1127         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1128
1129         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1130                 pr_info("testing %u elems", nr);
1131
1132                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1133                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1134
1135                 /* verify array is sorted correctly: */
1136                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1137                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1138                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1139
1140                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1141                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1142
1143                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1144                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1145                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1146                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1147                 }
1148         }
1149
1150         kfree(test_array);
1151 }
1152 #endif
1153
1154 /*
1155  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1156  * against any percpu counter is guarded against
1157  */
1158 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1159 {
1160         u64 *ret;
1161         int cpu;
1162
1163         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1164         preempt_disable();
1165         ret = this_cpu_ptr(p);
1166         preempt_enable();
1167
1168         for_each_possible_cpu(cpu) {
1169                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1170
1171                 if (i != ret) {
1172                         acc_u64s(ret, i, nr);
1173                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1174                 }
1175         }
1176
1177         return ret;
1178 }