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
 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 /* time stats: */
 319
 320 #ifndef CONFIG_BCACHEFS_NO_LATENCY_ACCT
 321 static void bch2_quantiles_update(struct bch2_quantiles *q, u64 v)
 322 {
 323         unsigned i = 0;
 324
 325         while (i < ARRAY_SIZE(q->entries)) {
 326                 struct bch2_quantile_entry *e = q->entries + i;
 327
 328                 if (unlikely(!e->step)) {
 329                         e->m = v;
 330                         e->step = max_t(unsigned, v / 2, 1024);
 331                 } else if (e->m > v) {
 332                         e->m = e->m >= e->step
 333                                 ? e->m - e->step
 334                                 : 0;
 335                 } else if (e->m < v) {
 336                         e->m = e->m + e->step > e->m
 337                                 ? e->m + e->step
 338                                 : U32_MAX;
 339                 }
 340
 341                 if ((e->m > v ? e->m - v : v - e->m) < e->step)
 342                         e->step = max_t(unsigned, e->step / 2, 1);
 343
 344                 if (v >= e->m)
 345                         break;
 346
 347                 i = eytzinger0_child(i, v > e->m);
 348         }
 349 }
 350
 351 static inline void bch2_time_stats_update_one(struct bch2_time_stats *stats,
 352                                               u64 start, u64 end)
 353 {
 354         u64 duration, freq;
 355
 356         if (time_after64(end, start)) {
 357                 duration = end - start;
 358                 mean_and_variance_update(&stats->duration_stats, duration);
 359                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->duration_stats_weighted, duration);
 360                 stats->max_duration = max(stats->max_duration, duration);
 361                 stats->min_duration = min(stats->min_duration, duration);
 362                 bch2_quantiles_update(&stats->quantiles, duration);
 363         }
 364
 365         if (time_after64(end, stats->last_event)) {
 366                 freq = end - stats->last_event;
 367                 mean_and_variance_update(&stats->freq_stats, freq);
 368                 mean_and_variance_weighted_update(&stats->freq_stats_weighted, 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 #ifndef __KERNEL__
 471 #include <time.h>
 472 void bch2_prt_date_seconds(struct printbuf *out, time64_t sec)
 473 {
 474         time_t t = sec;
 475         char buf[64];
 476         ctime_r(&t, buf);
 477         prt_str(out, buf);
 478 }
 479 #else
 480 void bch2_prt_date_seconds(struct printbuf *out, time64_t sec)
 481 {
 482         char buf[64];
 483         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ptT", &sec);
 484         prt_u64(out, sec);
 485 }
 486 #endif
 487
 488 #define TABSTOP_SIZE 12
 489
 490 static inline void pr_name_and_units(struct printbuf *out, const char *name, u64 ns)
 491 {
 492         prt_str(out, name);
 493         prt_tab(out);
 494         bch2_pr_time_units_aligned(out, ns);
 495         prt_newline(out);
 496 }
 497
 498 void bch2_time_stats_to_text(struct printbuf *out, struct bch2_time_stats *stats)
 499 {
 500         const struct time_unit *u;
 501         s64 f_mean = 0, d_mean = 0;
 502         u64 q, last_q = 0, f_stddev = 0, d_stddev = 0;
 503         int i;
 504         /*
 505          * avoid divide by zero
 506          */
 507         if (stats->freq_stats.n) {
 508                 f_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->freq_stats);
 509                 f_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->freq_stats);
 510                 d_mean = mean_and_variance_get_mean(stats->duration_stats);
 511                 d_stddev = mean_and_variance_get_stddev(stats->duration_stats);
 512         }
 513
 514         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + TABSTOP_SIZE);
 515         prt_printf(out, "count:");
 516         prt_tab(out);
 517         prt_printf(out, "%llu ",
 518                          stats->duration_stats.n);
 519         printbuf_tabstop_pop(out);
 520         prt_newline(out);
 521
 522         printbuf_tabstops_reset(out);
 523
 524         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 525         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 526         printbuf_tabstop_push(out, 0);
 527         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE + 2);
 528
 529         prt_tab(out);
 530         prt_printf(out, "since mount");
 531         prt_tab_rjust(out);
 532         prt_tab(out);
 533         prt_printf(out, "recent");
 534         prt_tab_rjust(out);
 535         prt_newline(out);
 536
 537         printbuf_tabstops_reset(out);
 538         printbuf_tabstop_push(out, out->indent + 20);
 539         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 540         printbuf_tabstop_push(out, 2);
 541         printbuf_tabstop_push(out, TABSTOP_SIZE);
 542
 543         prt_printf(out, "duration of events");
 544         prt_newline(out);
 545         printbuf_indent_add(out, 2);
 546
 547         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_duration);
 548         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_duration);
 549
 550         prt_printf(out, "mean:");
 551         prt_tab(out);
 552         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_mean);
 553         prt_tab(out);
 554         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->duration_stats_weighted));
 555         prt_newline(out);
 556
 557         prt_printf(out, "stddev:");
 558         prt_tab(out);
 559         bch2_pr_time_units_aligned(out, d_stddev);
 560         prt_tab(out);
 561         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->duration_stats_weighted));
 562
 563         printbuf_indent_sub(out, 2);
 564         prt_newline(out);
 565
 566         prt_printf(out, "time between events");
 567         prt_newline(out);
 568         printbuf_indent_add(out, 2);
 569
 570         pr_name_and_units(out, "min:", stats->min_freq);
 571         pr_name_and_units(out, "max:", stats->max_freq);
 572
 573         prt_printf(out, "mean:");
 574         prt_tab(out);
 575         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_mean);
 576         prt_tab(out);
 577         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_mean(stats->freq_stats_weighted));
 578         prt_newline(out);
 579
 580         prt_printf(out, "stddev:");
 581         prt_tab(out);
 582         bch2_pr_time_units_aligned(out, f_stddev);
 583         prt_tab(out);
 584         bch2_pr_time_units_aligned(out, mean_and_variance_weighted_get_stddev(stats->freq_stats_weighted));
 585
 586         printbuf_indent_sub(out, 2);
 587         prt_newline(out);
 588
 589         printbuf_tabstops_reset(out);
 590
 591         i = eytzinger0_first(NR_QUANTILES);
 592         u = pick_time_units(stats->quantiles.entries[i].m);
 593
 594         prt_printf(out, "quantiles (%s):\t", u->name);
 595         eytzinger0_for_each(i, NR_QUANTILES) {
 596                 bool is_last = eytzinger0_next(i, NR_QUANTILES) == -1;
 597
 598                 q = max(stats->quantiles.entries[i].m, last_q);
 599                 prt_printf(out, "%llu ",
 600                        div_u64(q, u->nsecs));
 601                 if (is_last)
 602                         prt_newline(out);
 603                 last_q = q;
 604         }
 605 }
 606
 607 void bch2_time_stats_exit(struct bch2_time_stats *stats)
 608 {
 609         free_percpu(stats->buffer);
 610 }
 611
 612 void bch2_time_stats_init(struct bch2_time_stats *stats)
 613 {
 614         memset(stats, 0, sizeof(*stats));
 615         stats->duration_stats_weighted.weight = 8;
 616         stats->freq_stats_weighted.weight = 8;
 617         stats->min_duration = U64_MAX;
 618         stats->min_freq = U64_MAX;
 619         spin_lock_init(&stats->lock);
 620 }
 621
 622 /* ratelimit: */
 623
 624 /**
 625  * bch2_ratelimit_delay() - return how long to delay until the next time to do
 626  *              some work
 627  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 628  * Returns:     the amount of time to delay by, in jiffies
 629  */
 630 u64 bch2_ratelimit_delay(struct bch_ratelimit *d)
 631 {
 632         u64 now = local_clock();
 633
 634         return time_after64(d->next, now)
 635                 ? nsecs_to_jiffies(d->next - now)
 636                 : 0;
 637 }
 638
 639 /**
 640  * bch2_ratelimit_increment() - increment @d by the amount of work done
 641  * @d:          the struct bch_ratelimit to update
 642  * @done:       the amount of work done, in arbitrary units
 643  */
 644 void bch2_ratelimit_increment(struct bch_ratelimit *d, u64 done)
 645 {
 646         u64 now = local_clock();
 647
 648         d->next += div_u64(done * NSEC_PER_SEC, d->rate);
 649
 650         if (time_before64(now + NSEC_PER_SEC, d->next))
 651                 d->next = now + NSEC_PER_SEC;
 652
 653         if (time_after64(now - NSEC_PER_SEC * 2, d->next))
 654                 d->next = now - NSEC_PER_SEC * 2;
 655 }
 656
 657 /* pd controller: */
 658
 659 /*
 660  * Updates pd_controller. Attempts to scale inputed values to units per second.
 661  * @target: desired value
 662  * @actual: current value
 663  *
 664  * @sign: 1 or -1; 1 if increasing the rate makes actual go up, -1 if increasing
 665  * it makes actual go down.
 666  */
 667 void bch2_pd_controller_update(struct bch_pd_controller *pd,
 668                               s64 target, s64 actual, int sign)
 669 {
 670         s64 proportional, derivative, change;
 671
 672         unsigned long seconds_since_update = (jiffies - pd->last_update) / HZ;
 673
 674         if (seconds_since_update == 0)
 675                 return;
 676
 677         pd->last_update = jiffies;
 678
 679         proportional = actual - target;
 680         proportional *= seconds_since_update;
 681         proportional = div_s64(proportional, pd->p_term_inverse);
 682
 683         derivative = actual - pd->last_actual;
 684         derivative = div_s64(derivative, seconds_since_update);
 685         derivative = ewma_add(pd->smoothed_derivative, derivative,
 686                               (pd->d_term / seconds_since_update) ?: 1);
 687         derivative = derivative * pd->d_term;
 688         derivative = div_s64(derivative, pd->p_term_inverse);
 689
 690         change = proportional + derivative;
 691
 692         /* Don't increase rate if not keeping up */
 693         if (change > 0 &&
 694             pd->backpressure &&
 695             time_after64(local_clock(),
 696                          pd->rate.next + NSEC_PER_MSEC))
 697                 change = 0;
 698
 699         change *= (sign * -1);
 700
 701         pd->rate.rate = clamp_t(s64, (s64) pd->rate.rate + change,
 702                                 1, UINT_MAX);
 703
 704         pd->last_actual         = actual;
 705         pd->last_derivative     = derivative;
 706         pd->last_proportional   = proportional;
 707         pd->last_change         = change;
 708         pd->last_target         = target;
 709 }
 710
 711 void bch2_pd_controller_init(struct bch_pd_controller *pd)
 712 {
 713         pd->rate.rate           = 1024;
 714         pd->last_update         = jiffies;
 715         pd->p_term_inverse      = 6000;
 716         pd->d_term              = 30;
 717         pd->d_smooth            = pd->d_term;
 718         pd->backpressure        = 1;
 719 }
 720
 721 void bch2_pd_controller_debug_to_text(struct printbuf *out, struct bch_pd_controller *pd)
 722 {
 723         if (!out->nr_tabstops)
 724                 printbuf_tabstop_push(out, 20);
 725
 726         prt_printf(out, "rate:");
 727         prt_tab(out);
 728         prt_human_readable_s64(out, pd->rate.rate);
 729         prt_newline(out);
 730
 731         prt_printf(out, "target:");
 732         prt_tab(out);
 733         prt_human_readable_u64(out, pd->last_target);
 734         prt_newline(out);
 735
 736         prt_printf(out, "actual:");
 737         prt_tab(out);
 738         prt_human_readable_u64(out, pd->last_actual);
 739         prt_newline(out);
 740
 741         prt_printf(out, "proportional:");
 742         prt_tab(out);
 743         prt_human_readable_s64(out, pd->last_proportional);
 744         prt_newline(out);
 745
 746         prt_printf(out, "derivative:");
 747         prt_tab(out);
 748         prt_human_readable_s64(out, pd->last_derivative);
 749         prt_newline(out);
 750
 751         prt_printf(out, "change:");
 752         prt_tab(out);
 753         prt_human_readable_s64(out, pd->last_change);
 754         prt_newline(out);
 755
 756         prt_printf(out, "next io:");
 757         prt_tab(out);
 758         prt_printf(out, "%llims", div64_s64(pd->rate.next - local_clock(), NSEC_PER_MSEC));
 759         prt_newline(out);
 760 }
 761
 762 /* misc: */
 763
 764 void bch2_bio_map(struct bio *bio, void *base, size_t size)
 765 {
 766         while (size) {
 767                 struct page *page = is_vmalloc_addr(base)
 768                                 ? vmalloc_to_page(base)
 769                                 : virt_to_page(base);
 770                 unsigned offset = offset_in_page(base);
 771                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, size);
 772
 773                 BUG_ON(!bio_add_page(bio, page, len, offset));
 774                 size -= len;
 775                 base += len;
 776         }
 777 }
 778
 779 int bch2_bio_alloc_pages(struct bio *bio, size_t size, gfp_t gfp_mask)
 780 {
 781         while (size) {
 782                 struct page *page = alloc_pages(gfp_mask, 0);
 783                 unsigned len = min_t(size_t, PAGE_SIZE, size);
 784
 785                 if (!page)
 786                         return -ENOMEM;
 787
 788                 if (unlikely(!bio_add_page(bio, page, len, 0))) {
 789                         __free_page(page);
 790                         break;
 791                 }
 792
 793                 size -= len;
 794         }
 795
 796         return 0;
 797 }
 798
 799 size_t bch2_rand_range(size_t max)
 800 {
 801         size_t rand;
 802
 803         if (!max)
 804                 return 0;
 805
 806         do {
 807                 rand = get_random_long();
 808                 rand &= roundup_pow_of_two(max) - 1;
 809         } while (rand >= max);
 810
 811         return rand;
 812 }
 813
 814 void memcpy_to_bio(struct bio *dst, struct bvec_iter dst_iter, const void *src)
 815 {
 816         struct bio_vec bv;
 817         struct bvec_iter iter;
 818
 819         __bio_for_each_segment(bv, dst, iter, dst_iter) {
 820                 void *dstp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 821
 822                 memcpy(dstp + bv.bv_offset, src, bv.bv_len);
 823                 kunmap_local(dstp);
 824
 825                 src += bv.bv_len;
 826         }
 827 }
 828
 829 void memcpy_from_bio(void *dst, struct bio *src, struct bvec_iter src_iter)
 830 {
 831         struct bio_vec bv;
 832         struct bvec_iter iter;
 833
 834         __bio_for_each_segment(bv, src, iter, src_iter) {
 835                 void *srcp = kmap_local_page(bv.bv_page);
 836
 837                 memcpy(dst, srcp + bv.bv_offset, bv.bv_len);
 838                 kunmap_local(srcp);
 839
 840                 dst += bv.bv_len;
 841         }
 842 }
 843
 844 static int alignment_ok(const void *base, size_t align)
 845 {
 846         return IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_EFFICIENT_UNALIGNED_ACCESS) ||
 847                 ((unsigned long)base & (align - 1)) == 0;
 848 }
 849
 850 static void u32_swap(void *a, void *b, size_t size)
 851 {
 852         u32 t = *(u32 *)a;
 853         *(u32 *)a = *(u32 *)b;
 854         *(u32 *)b = t;
 855 }
 856
 857 static void u64_swap(void *a, void *b, size_t size)
 858 {
 859         u64 t = *(u64 *)a;
 860         *(u64 *)a = *(u64 *)b;
 861         *(u64 *)b = t;
 862 }
 863
 864 static void generic_swap(void *a, void *b, size_t size)
 865 {
 866         char t;
 867
 868         do {
 869                 t = *(char *)a;
 870                 *(char *)a++ = *(char *)b;
 871                 *(char *)b++ = t;
 872         } while (--size > 0);
 873 }
 874
 875 static inline int do_cmp(void *base, size_t n, size_t size,
 876                          int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 877                          size_t l, size_t r)
 878 {
 879         return cmp_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 880                         base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 881                         size);
 882 }
 883
 884 static inline void do_swap(void *base, size_t n, size_t size,
 885                            void (*swap_func)(void *, void *, size_t),
 886                            size_t l, size_t r)
 887 {
 888         swap_func(base + inorder_to_eytzinger0(l, n) * size,
 889                   base + inorder_to_eytzinger0(r, n) * size,
 890                   size);
 891 }
 892
 893 void eytzinger0_sort(void *base, size_t n, size_t size,
 894                      int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 895                      void (*swap_func)(void *, void *, size_t))
 896 {
 897         int i, c, r;
 898
 899         if (!swap_func) {
 900                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 901                         swap_func = u32_swap;
 902                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 903                         swap_func = u64_swap;
 904                 else
 905                         swap_func = generic_swap;
 906         }
 907
 908         /* heapify */
 909         for (i = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
 910                 for (r = i; r * 2 + 1 < n; r = c) {
 911                         c = r * 2 + 1;
 912
 913                         if (c + 1 < n &&
 914                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 915                                 c++;
 916
 917                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 918                                 break;
 919
 920                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 921                 }
 922         }
 923
 924         /* sort */
 925         for (i = n - 1; i > 0; --i) {
 926                 do_swap(base, n, size, swap_func, 0, i);
 927
 928                 for (r = 0; r * 2 + 1 < i; r = c) {
 929                         c = r * 2 + 1;
 930
 931                         if (c + 1 < i &&
 932                             do_cmp(base, n, size, cmp_func, c, c + 1) < 0)
 933                                 c++;
 934
 935                         if (do_cmp(base, n, size, cmp_func, r, c) >= 0)
 936                                 break;
 937
 938                         do_swap(base, n, size, swap_func, r, c);
 939                 }
 940         }
 941 }
 942
 943 void sort_cmp_size(void *base, size_t num, size_t size,
 944           int (*cmp_func)(const void *, const void *, size_t),
 945           void (*swap_func)(void *, void *, size_t size))
 946 {
 947         /* pre-scale counters for performance */
 948         int i = (num/2 - 1) * size, n = num * size, c, r;
 949
 950         if (!swap_func) {
 951                 if (size == 4 && alignment_ok(base, 4))
 952                         swap_func = u32_swap;
 953                 else if (size == 8 && alignment_ok(base, 8))
 954                         swap_func = u64_swap;
 955                 else
 956                         swap_func = generic_swap;
 957         }
 958
 959         /* heapify */
 960         for ( ; i >= 0; i -= size) {
 961                 for (r = i; r * 2 + size < n; r  = c) {
 962                         c = r * 2 + size;
 963                         if (c < n - size &&
 964                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 965                                 c += size;
 966                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 967                                 break;
 968                         swap_func(base + r, base + c, size);
 969                 }
 970         }
 971
 972         /* sort */
 973         for (i = n - size; i > 0; i -= size) {
 974                 swap_func(base, base + i, size);
 975                 for (r = 0; r * 2 + size < i; r = c) {
 976                         c = r * 2 + size;
 977                         if (c < i - size &&
 978                             cmp_func(base + c, base + c + size, size) < 0)
 979                                 c += size;
 980                         if (cmp_func(base + r, base + c, size) >= 0)
 981                                 break;
 982                         swap_func(base + r, base + c, size);
 983                 }
 984         }
 985 }
 986
 987 static void mempool_free_vp(void *element, void *pool_data)
 988 {
 989         size_t size = (size_t) pool_data;
 990
 991         vpfree(element, size);
 992 }
 993
 994 static void *mempool_alloc_vp(gfp_t gfp_mask, void *pool_data)
 995 {
 996         size_t size = (size_t) pool_data;
 997
 998         return vpmalloc(size, gfp_mask);
 999 }
1000
1001 int mempool_init_kvpmalloc_pool(mempool_t *pool, int min_nr, size_t size)
1002 {
1003         return size < PAGE_SIZE
1004                 ? mempool_init_kmalloc_pool(pool, min_nr, size)
1005                 : mempool_init(pool, min_nr, mempool_alloc_vp,
1006                                mempool_free_vp, (void *) size);
1007 }
1008
1009 #if 0
1010 void eytzinger1_test(void)
1011 {
1012         unsigned inorder, eytz, size;
1013
1014         pr_info("1 based eytzinger test:");
1015
1016         for (size = 2;
1017              size < 65536;
1018              size++) {
1019                 unsigned extra = eytzinger1_extra(size);
1020
1021                 if (!(size % 4096))
1022                         pr_info("tree size %u", size);
1023
1024                 BUG_ON(eytzinger1_prev(0, size) != eytzinger1_last(size));
1025                 BUG_ON(eytzinger1_next(0, size) != eytzinger1_first(size));
1026
1027                 BUG_ON(eytzinger1_prev(eytzinger1_first(size), size)    != 0);
1028                 BUG_ON(eytzinger1_next(eytzinger1_last(size), size)     != 0);
1029
1030                 inorder = 1;
1031                 eytzinger1_for_each(eytz, size) {
1032                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger1(inorder, size, extra) != eytz);
1033                         BUG_ON(__eytzinger1_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1034                         BUG_ON(eytz != eytzinger1_last(size) &&
1035                                eytzinger1_prev(eytzinger1_next(eytz, size), size) != eytz);
1036
1037                         inorder++;
1038                 }
1039         }
1040 }
1041
1042 void eytzinger0_test(void)
1043 {
1044
1045         unsigned inorder, eytz, size;
1046
1047         pr_info("0 based eytzinger test:");
1048
1049         for (size = 1;
1050              size < 65536;
1051              size++) {
1052                 unsigned extra = eytzinger0_extra(size);
1053
1054                 if (!(size % 4096))
1055                         pr_info("tree size %u", size);
1056
1057                 BUG_ON(eytzinger0_prev(-1, size) != eytzinger0_last(size));
1058                 BUG_ON(eytzinger0_next(-1, size) != eytzinger0_first(size));
1059
1060                 BUG_ON(eytzinger0_prev(eytzinger0_first(size), size)    != -1);
1061                 BUG_ON(eytzinger0_next(eytzinger0_last(size), size)     != -1);
1062
1063                 inorder = 0;
1064                 eytzinger0_for_each(eytz, size) {
1065                         BUG_ON(__inorder_to_eytzinger0(inorder, size, extra) != eytz);
1066                         BUG_ON(__eytzinger0_to_inorder(eytz, size, extra) != inorder);
1067                         BUG_ON(eytz != eytzinger0_last(size) &&
1068                                eytzinger0_prev(eytzinger0_next(eytz, size), size) != eytz);
1069
1070                         inorder++;
1071                 }
1072         }
1073 }
1074
1075 static inline int cmp_u16(const void *_l, const void *_r, size_t size)
1076 {
1077         const u16 *l = _l, *r = _r;
1078
1079         return (*l > *r) - (*r - *l);
1080 }
1081
1082 static void eytzinger0_find_test_val(u16 *test_array, unsigned nr, u16 search)
1083 {
1084         int i, c1 = -1, c2 = -1;
1085         ssize_t r;
1086
1087         r = eytzinger0_find_le(test_array, nr,
1088                                sizeof(test_array[0]),
1089                                cmp_u16, &search);
1090         if (r >= 0)
1091                 c1 = test_array[r];
1092
1093         for (i = 0; i < nr; i++)
1094                 if (test_array[i] <= search && test_array[i] > c2)
1095                         c2 = test_array[i];
1096
1097         if (c1 != c2) {
1098                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1099                         pr_info("[%3u] = %12u", i, test_array[i]);
1100                 pr_info("find_le(%2u) -> [%2zi] = %2i should be %2i",
1101                         i, r, c1, c2);
1102         }
1103 }
1104
1105 void eytzinger0_find_test(void)
1106 {
1107         unsigned i, nr, allocated = 1 << 12;
1108         u16 *test_array = kmalloc_array(allocated, sizeof(test_array[0]), GFP_KERNEL);
1109
1110         for (nr = 1; nr < allocated; nr++) {
1111                 pr_info("testing %u elems", nr);
1112
1113                 get_random_bytes(test_array, nr * sizeof(test_array[0]));
1114                 eytzinger0_sort(test_array, nr, sizeof(test_array[0]), cmp_u16, NULL);
1115
1116                 /* verify array is sorted correctly: */
1117                 eytzinger0_for_each(i, nr)
1118                         BUG_ON(i != eytzinger0_last(nr) &&
1119                                test_array[i] > test_array[eytzinger0_next(i, nr)]);
1120
1121                 for (i = 0; i < U16_MAX; i += 1 << 12)
1122                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, i);
1123
1124                 for (i = 0; i < nr; i++) {
1125                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] - 1);
1126                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i]);
1127                         eytzinger0_find_test_val(test_array, nr, test_array[i] + 1);
1128                 }
1129         }
1130
1131         kfree(test_array);
1132 }
1133 #endif
1134
1135 /*
1136  * Accumulate percpu counters onto one cpu's copy - only valid when access
1137  * against any percpu counter is guarded against
1138  */
1139 u64 *bch2_acc_percpu_u64s(u64 __percpu *p, unsigned nr)
1140 {
1141         u64 *ret;
1142         int cpu;
1143
1144         /* access to pcpu vars has to be blocked by other locking */
1145         preempt_disable();
1146         ret = this_cpu_ptr(p);
1147         preempt_enable();
1148
1149         for_each_possible_cpu(cpu) {
1150                 u64 *i = per_cpu_ptr(p, cpu);
1151
1152                 if (i != ret) {
1153                         acc_u64s(ret, i, nr);
1154                         memset(i, 0, nr * sizeof(u64));
1155                 }
1156         }
1157
1158         return ret;
1159 }