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

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