Quelle  multipath.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (c) 2017-2018 Christoph Hellwig.
 */

#include <linux/backing-dev.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/vmalloc.h>
#include <trace/events/block.h>
#include "nvme.h"

bool multipath = true;
static bool multipath_always_on;

static int multipath_param_set(const char *val, const struct kernel_param *kp)
{
 int ret;
 bool *arg = kp->arg;

 ret = param_set_bool(val, kp);
 if (ret)
  return ret;

 if (multipath_always_on && !*arg) {
  pr_err("Can't disable multipath when multipath_always_on is configured.\n");
  *arg = true;
  return -EINVAL;
 }

 return 0;
}

static const struct kernel_param_ops multipath_param_ops = {
 .set = multipath_param_set,
 .get = param_get_bool,
};

module_param_cb(multipath, &multipath_param_ops, &multipath, 0444);
MODULE_PARM_DESC(multipath,
 "turn on native support for multiple controllers per subsystem");

static int multipath_always_on_set(const char *val,
  const struct kernel_param *kp)
{
 int ret;
 bool *arg = kp->arg;

 ret = param_set_bool(val, kp);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (*arg)
  multipath = true;

 return 0;
}

static const struct kernel_param_ops multipath_always_on_ops = {
 .set = multipath_always_on_set,
 .get = param_get_bool,
};

module_param_cb(multipath_always_on, &multipath_always_on_ops,
  &multipath_always_on, 0444);
MODULE_PARM_DESC(multipath_always_on,
 "create multipath node always except for private namespace with non-unique nsid; note that this also implicitly enables native multipath support");

static const char *nvme_iopolicy_names[] = {
 [NVME_IOPOLICY_NUMA] = "numa",
 [NVME_IOPOLICY_RR] = "round-robin",
 [NVME_IOPOLICY_QD]      = "queue-depth",
};

static int iopolicy = NVME_IOPOLICY_NUMA;

static int nvme_set_iopolicy(const char *val, const struct kernel_param *kp)
{
 if (!val)
  return -EINVAL;
 if (!strncmp(val, "numa", 4))
  iopolicy = NVME_IOPOLICY_NUMA;
 else if (!strncmp(val, "round-robin", 11))
  iopolicy = NVME_IOPOLICY_RR;
 else if (!strncmp(val, "queue-depth", 11))
  iopolicy = NVME_IOPOLICY_QD;
 else
  return -EINVAL;

 return 0;
}

static int nvme_get_iopolicy(char *buf, const struct kernel_param *kp)
{
 return sprintf(buf, "%s\n", nvme_iopolicy_names[iopolicy]);
}

module_param_call(iopolicy, nvme_set_iopolicy, nvme_get_iopolicy,
 &iopolicy, 0644);
MODULE_PARM_DESC(iopolicy,
 "Default multipath I/O policy; 'numa' (default), 'round-robin' or 'queue-depth'");

void nvme_mpath_default_iopolicy(struct nvme_subsystem *subsys)
{
 subsys->iopolicy = iopolicy;
}

void nvme_mpath_unfreeze(struct nvme_subsystem *subsys)
{
 struct nvme_ns_head *h;

 lockdep_assert_held(&subsys->lock);
 list_for_each_entry(h, &subsys->nsheads, entry)
  if (h->disk)
   blk_mq_unfreeze_queue_nomemrestore(h->disk->queue);
}

void nvme_mpath_wait_freeze(struct nvme_subsystem *subsys)
{
 struct nvme_ns_head *h;

 lockdep_assert_held(&subsys->lock);
 list_for_each_entry(h, &subsys->nsheads, entry)
  if (h->disk)
   blk_mq_freeze_queue_wait(h->disk->queue);
}

void nvme_mpath_start_freeze(struct nvme_subsystem *subsys)
{
 struct nvme_ns_head *h;

 lockdep_assert_held(&subsys->lock);
 list_for_each_entry(h, &subsys->nsheads, entry)
  if (h->disk)
   blk_freeze_queue_start(h->disk->queue);
}

void nvme_failover_req(struct request *req)
{
 struct nvme_ns *ns = req->q->queuedata;
 u16 status = nvme_req(req)->status & NVME_SCT_SC_MASK;
 unsigned long flags;
 struct bio *bio;

 nvme_mpath_clear_current_path(ns);

 /*
 * If we got back an ANA error, we know the controller is alive but not
 * ready to serve this namespace.  Kick of a re-read of the ANA
 * information page, and just try any other available path for now.
 */
 if (nvme_is_ana_error(status) && ns->ctrl->ana_log_buf) {
  set_bit(NVME_NS_ANA_PENDING, &ns->flags);
  queue_work(nvme_wq, &ns->ctrl->ana_work);
 }

 spin_lock_irqsave(&ns->head->requeue_lock, flags);
 for (bio = req->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
  bio_set_dev(bio, ns->head->disk->part0);
  if (bio->bi_opf & REQ_POLLED) {
   bio->bi_opf &= ~REQ_POLLED;
   bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
  }
  /*
 * The alternate request queue that we may end up submitting
 * the bio to may be frozen temporarily, in this case REQ_NOWAIT
 * will fail the I/O immediately with EAGAIN to the issuer.
 * We are not in the issuer context which cannot block. Clear
 * the flag to avoid spurious EAGAIN I/O failures.
 */
  bio->bi_opf &= ~REQ_NOWAIT;
 }
 blk_steal_bios(&ns->head->requeue_list, req);
 spin_unlock_irqrestore(&ns->head->requeue_lock, flags);

 nvme_req(req)->status = 0;
 nvme_end_req(req);
 kblockd_schedule_work(&ns->head->requeue_work);
}

void nvme_mpath_start_request(struct request *rq)
{
 struct nvme_ns *ns = rq->q->queuedata;
 struct gendisk *disk = ns->head->disk;

 if ((READ_ONCE(ns->head->subsys->iopolicy) == NVME_IOPOLICY_QD) &&
     !(nvme_req(rq)->flags & NVME_MPATH_CNT_ACTIVE)) {
  atomic_inc(&ns->ctrl->nr_active);
  nvme_req(rq)->flags |= NVME_MPATH_CNT_ACTIVE;
 }

 if (!blk_queue_io_stat(disk->queue) || blk_rq_is_passthrough(rq) ||
     (nvme_req(rq)->flags & NVME_MPATH_IO_STATS))
  return;

 nvme_req(rq)->flags |= NVME_MPATH_IO_STATS;
 nvme_req(rq)->start_time = bdev_start_io_acct(disk->part0, req_op(rq),
            jiffies);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(nvme_mpath_start_request);

void nvme_mpath_end_request(struct request *rq)
{
 struct nvme_ns *ns = rq->q->queuedata;

 if (nvme_req(rq)->flags & NVME_MPATH_CNT_ACTIVE)
  atomic_dec_if_positive(&ns->ctrl->nr_active);

 if (!(nvme_req(rq)->flags & NVME_MPATH_IO_STATS))
  return;
 bdev_end_io_acct(ns->head->disk->part0, req_op(rq),
    blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT,
    nvme_req(rq)->start_time);
}

void nvme_kick_requeue_lists(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 struct nvme_ns *ns;
 int srcu_idx;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&ctrl->srcu);
 list_for_each_entry_srcu(ns, &ctrl->namespaces, list,
     srcu_read_lock_held(&ctrl->srcu)) {
  if (!ns->head->disk)
   continue;
  kblockd_schedule_work(&ns->head->requeue_work);
  if (nvme_ctrl_state(ns->ctrl) == NVME_CTRL_LIVE)
   disk_uevent(ns->head->disk, KOBJ_CHANGE);
 }
 srcu_read_unlock(&ctrl->srcu, srcu_idx);
}

static const char *nvme_ana_state_names[] = {
 [0]    = "invalid state",
 [NVME_ANA_OPTIMIZED]  = "optimized",
 [NVME_ANA_NONOPTIMIZED]  = "non-optimized",
 [NVME_ANA_INACCESSIBLE]  = "inaccessible",
 [NVME_ANA_PERSISTENT_LOSS] = "persistent-loss",
 [NVME_ANA_CHANGE]  = "change",
};

bool nvme_mpath_clear_current_path(struct nvme_ns *ns)
{
 struct nvme_ns_head *head = ns->head;
 bool changed = false;
 int node;

 if (!head)
  goto out;

 for_each_node(node) {
  if (ns == rcu_access_pointer(head->current_path[node])) {
   rcu_assign_pointer(head->current_path[node], NULL);
   changed = true;
  }
 }
out:
 return changed;
}

void nvme_mpath_clear_ctrl_paths(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 struct nvme_ns *ns;
 int srcu_idx;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&ctrl->srcu);
 list_for_each_entry_srcu(ns, &ctrl->namespaces, list,
     srcu_read_lock_held(&ctrl->srcu)) {
  nvme_mpath_clear_current_path(ns);
  kblockd_schedule_work(&ns->head->requeue_work);
 }
 srcu_read_unlock(&ctrl->srcu, srcu_idx);
}

void nvme_mpath_revalidate_paths(struct nvme_ns *ns)
{
 struct nvme_ns_head *head = ns->head;
 sector_t capacity = get_capacity(head->disk);
 int node;
 int srcu_idx;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);
 list_for_each_entry_srcu(ns, &head->list, siblings,
     srcu_read_lock_held(&head->srcu)) {
  if (capacity != get_capacity(ns->disk))
   clear_bit(NVME_NS_READY, &ns->flags);
 }
 srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);

 for_each_node(node)
  rcu_assign_pointer(head->current_path[node], NULL);
 kblockd_schedule_work(&head->requeue_work);
}

static bool nvme_path_is_disabled(struct nvme_ns *ns)
{
 enum nvme_ctrl_state state = nvme_ctrl_state(ns->ctrl);

 /*
 * We don't treat NVME_CTRL_DELETING as a disabled path as I/O should
 * still be able to complete assuming that the controller is connected.
 * Otherwise it will fail immediately and return to the requeue list.
 */
 if (state != NVME_CTRL_LIVE && state != NVME_CTRL_DELETING)
  return true;
 if (test_bit(NVME_NS_ANA_PENDING, &ns->flags) ||
     !test_bit(NVME_NS_READY, &ns->flags))
  return true;
 return false;
}

static struct nvme_ns *__nvme_find_path(struct nvme_ns_head *head, int node)
{
 int found_distance = INT_MAX, fallback_distance = INT_MAX, distance;
 struct nvme_ns *found = NULL, *fallback = NULL, *ns;

 list_for_each_entry_srcu(ns, &head->list, siblings,
     srcu_read_lock_held(&head->srcu)) {
  if (nvme_path_is_disabled(ns))
   continue;

  if (ns->ctrl->numa_node != NUMA_NO_NODE &&
      READ_ONCE(head->subsys->iopolicy) == NVME_IOPOLICY_NUMA)
   distance = node_distance(node, ns->ctrl->numa_node);
  else
   distance = LOCAL_DISTANCE;

  switch (ns->ana_state) {
  case NVME_ANA_OPTIMIZED:
   if (distance < found_distance) {
    found_distance = distance;
    found = ns;
   }
   break;
  case NVME_ANA_NONOPTIMIZED:
   if (distance < fallback_distance) {
    fallback_distance = distance;
    fallback = ns;
   }
   break;
  default:
   break;
  }
 }

 if (!found)
  found = fallback;
 if (found)
  rcu_assign_pointer(head->current_path[node], found);
 return found;
}

static struct nvme_ns *nvme_next_ns(struct nvme_ns_head *head,
  struct nvme_ns *ns)
{
 ns = list_next_or_null_rcu(&head->list, &ns->siblings, struct nvme_ns,
   siblings);
 if (ns)
  return ns;
 return list_first_or_null_rcu(&head->list, struct nvme_ns, siblings);
}

static struct nvme_ns *nvme_round_robin_path(struct nvme_ns_head *head)
{
 struct nvme_ns *ns, *found = NULL;
 int node = numa_node_id();
 struct nvme_ns *old = srcu_dereference(head->current_path[node],
            &head->srcu);

 if (unlikely(!old))
  return __nvme_find_path(head, node);

 if (list_is_singular(&head->list)) {
  if (nvme_path_is_disabled(old))
   return NULL;
  return old;
 }

 for (ns = nvme_next_ns(head, old);
      ns && ns != old;
      ns = nvme_next_ns(head, ns)) {
  if (nvme_path_is_disabled(ns))
   continue;

  if (ns->ana_state == NVME_ANA_OPTIMIZED) {
   found = ns;
   goto out;
  }
  if (ns->ana_state == NVME_ANA_NONOPTIMIZED)
   found = ns;
 }

 /*
 * The loop above skips the current path for round-robin semantics.
 * Fall back to the current path if either:
 *  - no other optimized path found and current is optimized,
 *  - no other usable path found and current is usable.
 */
 if (!nvme_path_is_disabled(old) &&
     (old->ana_state == NVME_ANA_OPTIMIZED ||
      (!found && old->ana_state == NVME_ANA_NONOPTIMIZED)))
  return old;

 if (!found)
  return NULL;
out:
 rcu_assign_pointer(head->current_path[node], found);
 return found;
}

static struct nvme_ns *nvme_queue_depth_path(struct nvme_ns_head *head)
{
 struct nvme_ns *best_opt = NULL, *best_nonopt = NULL, *ns;
 unsigned int min_depth_opt = UINT_MAX, min_depth_nonopt = UINT_MAX;
 unsigned int depth;

 list_for_each_entry_srcu(ns, &head->list, siblings,
     srcu_read_lock_held(&head->srcu)) {
  if (nvme_path_is_disabled(ns))
   continue;

  depth = atomic_read(&ns->ctrl->nr_active);

  switch (ns->ana_state) {
  case NVME_ANA_OPTIMIZED:
   if (depth < min_depth_opt) {
    min_depth_opt = depth;
    best_opt = ns;
   }
   break;
  case NVME_ANA_NONOPTIMIZED:
   if (depth < min_depth_nonopt) {
    min_depth_nonopt = depth;
    best_nonopt = ns;
   }
   break;
  default:
   break;
  }

  if (min_depth_opt == 0)
   return best_opt;
 }

 return best_opt ? best_opt : best_nonopt;
}

static inline bool nvme_path_is_optimized(struct nvme_ns *ns)
{
 return nvme_ctrl_state(ns->ctrl) == NVME_CTRL_LIVE &&
  ns->ana_state == NVME_ANA_OPTIMIZED;
}

static struct nvme_ns *nvme_numa_path(struct nvme_ns_head *head)
{
 int node = numa_node_id();
 struct nvme_ns *ns;

 ns = srcu_dereference(head->current_path[node], &head->srcu);
 if (unlikely(!ns))
  return __nvme_find_path(head, node);
 if (unlikely(!nvme_path_is_optimized(ns)))
  return __nvme_find_path(head, node);
 return ns;
}

inline struct nvme_ns *nvme_find_path(struct nvme_ns_head *head)
{
 switch (READ_ONCE(head->subsys->iopolicy)) {
 case NVME_IOPOLICY_QD:
  return nvme_queue_depth_path(head);
 case NVME_IOPOLICY_RR:
  return nvme_round_robin_path(head);
 default:
  return nvme_numa_path(head);
 }
}

static bool nvme_available_path(struct nvme_ns_head *head)
{
 struct nvme_ns *ns;

 if (!test_bit(NVME_NSHEAD_DISK_LIVE, &head->flags))
  return false;

 list_for_each_entry_srcu(ns, &head->list, siblings,
     srcu_read_lock_held(&head->srcu)) {
  if (test_bit(NVME_CTRL_FAILFAST_EXPIRED, &ns->ctrl->flags))
   continue;
  switch (nvme_ctrl_state(ns->ctrl)) {
  case NVME_CTRL_LIVE:
  case NVME_CTRL_RESETTING:
  case NVME_CTRL_CONNECTING:
   return true;
  default:
   break;
  }
 }

 /*
 * If "head->delayed_removal_secs" is configured (i.e., non-zero), do
 * not immediately fail I/O. Instead, requeue the I/O for the configured
 * duration, anticipating that if there's a transient link failure then
 * it may recover within this time window. This parameter is exported to
 * userspace via sysfs, and its default value is zero. It is internally
 * mapped to NVME_NSHEAD_QUEUE_IF_NO_PATH. When delayed_removal_secs is
 * non-zero, this flag is set to true. When zero, the flag is cleared.
 */
 return nvme_mpath_queue_if_no_path(head);
}

static void nvme_ns_head_submit_bio(struct bio *bio)
{
 struct nvme_ns_head *head = bio->bi_bdev->bd_disk->private_data;
 struct device *dev = disk_to_dev(head->disk);
 struct nvme_ns *ns;
 int srcu_idx;

 /*
 * The namespace might be going away and the bio might be moved to a
 * different queue via blk_steal_bios(), so we need to use the bio_split
 * pool from the original queue to allocate the bvecs from.
 */
 bio = bio_split_to_limits(bio);
 if (!bio)
  return;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);
 ns = nvme_find_path(head);
 if (likely(ns)) {
  bio_set_dev(bio, ns->disk->part0);
  bio->bi_opf |= REQ_NVME_MPATH;
  trace_block_bio_remap(bio, disk_devt(ns->head->disk),
          bio->bi_iter.bi_sector);
  submit_bio_noacct(bio);
 } else if (nvme_available_path(head)) {
  dev_warn_ratelimited(dev, "no usable path - requeuing I/O\n");

  spin_lock_irq(&head->requeue_lock);
  bio_list_add(&head->requeue_list, bio);
  spin_unlock_irq(&head->requeue_lock);
 } else {
  dev_warn_ratelimited(dev, "no available path - failing I/O\n");

  bio_io_error(bio);
 }

 srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);
}

static int nvme_ns_head_open(struct gendisk *disk, blk_mode_t mode)
{
 if (!nvme_tryget_ns_head(disk->private_data))
  return -ENXIO;
 return 0;
}

static void nvme_ns_head_release(struct gendisk *disk)
{
 nvme_put_ns_head(disk->private_data);
}

static int nvme_ns_head_get_unique_id(struct gendisk *disk, u8 id[16],
  enum blk_unique_id type)
{
 struct nvme_ns_head *head = disk->private_data;
 struct nvme_ns *ns;
 int srcu_idx, ret = -EWOULDBLOCK;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);
 ns = nvme_find_path(head);
 if (ns)
  ret = nvme_ns_get_unique_id(ns, id, type);
 srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);
 return ret;
}

#ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
static int nvme_ns_head_report_zones(struct gendisk *disk, sector_t sector,
  unsigned int nr_zones, report_zones_cb cb, void *data)
{
 struct nvme_ns_head *head = disk->private_data;
 struct nvme_ns *ns;
 int srcu_idx, ret = -EWOULDBLOCK;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);
 ns = nvme_find_path(head);
 if (ns)
  ret = nvme_ns_report_zones(ns, sector, nr_zones, cb, data);
 srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);
 return ret;
}
#else
#define nvme_ns_head_report_zones NULL
#endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */

const struct block_device_operations nvme_ns_head_ops = {
 .owner  = THIS_MODULE,
 .submit_bio = nvme_ns_head_submit_bio,
 .open  = nvme_ns_head_open,
 .release = nvme_ns_head_release,
 .ioctl  = nvme_ns_head_ioctl,
 .compat_ioctl = blkdev_compat_ptr_ioctl,
 .getgeo  = nvme_getgeo,
 .get_unique_id = nvme_ns_head_get_unique_id,
 .report_zones = nvme_ns_head_report_zones,
 .pr_ops  = &nvme_pr_ops,
};

static inline struct nvme_ns_head *cdev_to_ns_head(struct cdev *cdev)
{
 return container_of(cdev, struct nvme_ns_head, cdev);
}

static int nvme_ns_head_chr_open(struct inode *inode, struct file *file)
{
 if (!nvme_tryget_ns_head(cdev_to_ns_head(inode->i_cdev)))
  return -ENXIO;
 return 0;
}

static int nvme_ns_head_chr_release(struct inode *inode, struct file *file)
{
 nvme_put_ns_head(cdev_to_ns_head(inode->i_cdev));
 return 0;
}

static const struct file_operations nvme_ns_head_chr_fops = {
 .owner  = THIS_MODULE,
 .open  = nvme_ns_head_chr_open,
 .release = nvme_ns_head_chr_release,
 .unlocked_ioctl = nvme_ns_head_chr_ioctl,
 .compat_ioctl = compat_ptr_ioctl,
 .uring_cmd = nvme_ns_head_chr_uring_cmd,
 .uring_cmd_iopoll = nvme_ns_chr_uring_cmd_iopoll,
};

static int nvme_add_ns_head_cdev(struct nvme_ns_head *head)
{
 int ret;

 head->cdev_device.parent = &head->subsys->dev;
 ret = dev_set_name(&head->cdev_device, "ng%dn%d",
      head->subsys->instance, head->instance);
 if (ret)
  return ret;
 ret = nvme_cdev_add(&head->cdev, &head->cdev_device,
       &nvme_ns_head_chr_fops, THIS_MODULE);
 return ret;
}

static void nvme_partition_scan_work(struct work_struct *work)
{
 struct nvme_ns_head *head =
  container_of(work, struct nvme_ns_head, partition_scan_work);

 if (WARN_ON_ONCE(!test_and_clear_bit(GD_SUPPRESS_PART_SCAN,
          &head->disk->state)))
  return;

 mutex_lock(&head->disk->open_mutex);
 bdev_disk_changed(head->disk, false);
 mutex_unlock(&head->disk->open_mutex);
}

static void nvme_requeue_work(struct work_struct *work)
{
 struct nvme_ns_head *head =
  container_of(work, struct nvme_ns_head, requeue_work);
 struct bio *bio, *next;

 spin_lock_irq(&head->requeue_lock);
 next = bio_list_get(&head->requeue_list);
 spin_unlock_irq(&head->requeue_lock);

 while ((bio = next) != NULL) {
  next = bio->bi_next;
  bio->bi_next = NULL;

  submit_bio_noacct(bio);
 }
}

static void nvme_remove_head(struct nvme_ns_head *head)
{
 if (test_and_clear_bit(NVME_NSHEAD_DISK_LIVE, &head->flags)) {
  /*
 * requeue I/O after NVME_NSHEAD_DISK_LIVE has been cleared
 * to allow multipath to fail all I/O.
 */
  kblockd_schedule_work(&head->requeue_work);

  nvme_cdev_del(&head->cdev, &head->cdev_device);
  synchronize_srcu(&head->srcu);
  del_gendisk(head->disk);
 }
 nvme_put_ns_head(head);
}

static void nvme_remove_head_work(struct work_struct *work)
{
 struct nvme_ns_head *head = container_of(to_delayed_work(work),
   struct nvme_ns_head, remove_work);
 bool remove = false;

 mutex_lock(&head->subsys->lock);
 if (list_empty(&head->list)) {
  list_del_init(&head->entry);
  remove = true;
 }
 mutex_unlock(&head->subsys->lock);
 if (remove)
  nvme_remove_head(head);

 module_put(THIS_MODULE);
}

int nvme_mpath_alloc_disk(struct nvme_ctrl *ctrl, struct nvme_ns_head *head)
{
 struct queue_limits lim;

 mutex_init(&head->lock);
 bio_list_init(&head->requeue_list);
 spin_lock_init(&head->requeue_lock);
 INIT_WORK(&head->requeue_work, nvme_requeue_work);
 INIT_WORK(&head->partition_scan_work, nvme_partition_scan_work);
 INIT_DELAYED_WORK(&head->remove_work, nvme_remove_head_work);
 head->delayed_removal_secs = 0;

 /*
 * If "multipath_always_on" is enabled, a multipath node is added
 * regardless of whether the disk is single/multi ported, and whether
 * the namespace is shared or private. If "multipath_always_on" is not
 * enabled, a multipath node is added only if the subsystem supports
 * multiple controllers and the "multipath" option is configured. In
 * either case, for private namespaces, we ensure that the NSID is
 * unique.
 */
 if (!multipath_always_on) {
  if (!(ctrl->subsys->cmic & NVME_CTRL_CMIC_MULTI_CTRL) ||
    !multipath)
   return 0;
 }

 if (!nvme_is_unique_nsid(ctrl, head))
  return 0;

 blk_set_stacking_limits(&lim);
 lim.dma_alignment = 3;
 lim.features |= BLK_FEAT_IO_STAT | BLK_FEAT_NOWAIT |
  BLK_FEAT_POLL | BLK_FEAT_ATOMIC_WRITES;
 if (head->ids.csi == NVME_CSI_ZNS)
  lim.features |= BLK_FEAT_ZONED;

 head->disk = blk_alloc_disk(&lim, ctrl->numa_node);
 if (IS_ERR(head->disk))
  return PTR_ERR(head->disk);
 head->disk->fops = &nvme_ns_head_ops;
 head->disk->private_data = head;

 /*
 * We need to suppress the partition scan from occuring within the
 * controller's scan_work context. If a path error occurs here, the IO
 * will wait until a path becomes available or all paths are torn down,
 * but that action also occurs within scan_work, so it would deadlock.
 * Defer the partition scan to a different context that does not block
 * scan_work.
 */
 set_bit(GD_SUPPRESS_PART_SCAN, &head->disk->state);
 sprintf(head->disk->disk_name, "nvme%dn%d",
   ctrl->subsys->instance, head->instance);
 nvme_tryget_ns_head(head);
 return 0;
}

static void nvme_mpath_set_live(struct nvme_ns *ns)
{
 struct nvme_ns_head *head = ns->head;
 int rc;

 if (!head->disk)
  return;

 /*
 * test_and_set_bit() is used because it is protecting against two nvme
 * paths simultaneously calling device_add_disk() on the same namespace
 * head.
 */
 if (!test_and_set_bit(NVME_NSHEAD_DISK_LIVE, &head->flags)) {
  rc = device_add_disk(&head->subsys->dev, head->disk,
         nvme_ns_attr_groups);
  if (rc) {
   clear_bit(NVME_NSHEAD_DISK_LIVE, &head->flags);
   return;
  }
  nvme_add_ns_head_cdev(head);
  kblockd_schedule_work(&head->partition_scan_work);
 }

 nvme_mpath_add_sysfs_link(ns->head);

 mutex_lock(&head->lock);
 if (nvme_path_is_optimized(ns)) {
  int node, srcu_idx;

  srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);
  for_each_online_node(node)
   __nvme_find_path(head, node);
  srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);
 }
 mutex_unlock(&head->lock);

 synchronize_srcu(&head->srcu);
 kblockd_schedule_work(&head->requeue_work);
}

static int nvme_parse_ana_log(struct nvme_ctrl *ctrl, void *data,
  int (*cb)(struct nvme_ctrl *ctrl, struct nvme_ana_group_desc *,
   void *))
{
 void *base = ctrl->ana_log_buf;
 size_t offset = sizeof(struct nvme_ana_rsp_hdr);
 int error, i;

 lockdep_assert_held(&ctrl->ana_lock);

 for (i = 0; i < le16_to_cpu(ctrl->ana_log_buf->ngrps); i++) {
  struct nvme_ana_group_desc *desc = base + offset;
  u32 nr_nsids;
  size_t nsid_buf_size;

  if (WARN_ON_ONCE(offset > ctrl->ana_log_size - sizeof(*desc)))
   return -EINVAL;

  nr_nsids = le32_to_cpu(desc->nnsids);
  nsid_buf_size = flex_array_size(desc, nsids, nr_nsids);

  if (WARN_ON_ONCE(desc->grpid == 0))
   return -EINVAL;
  if (WARN_ON_ONCE(le32_to_cpu(desc->grpid) > ctrl->anagrpmax))
   return -EINVAL;
  if (WARN_ON_ONCE(desc->state == 0))
   return -EINVAL;
  if (WARN_ON_ONCE(desc->state > NVME_ANA_CHANGE))
   return -EINVAL;

  offset += sizeof(*desc);
  if (WARN_ON_ONCE(offset > ctrl->ana_log_size - nsid_buf_size))
   return -EINVAL;

  error = cb(ctrl, desc, data);
  if (error)
   return error;

  offset += nsid_buf_size;
 }

 return 0;
}

static inline bool nvme_state_is_live(enum nvme_ana_state state)
{
 return state == NVME_ANA_OPTIMIZED || state == NVME_ANA_NONOPTIMIZED;
}

static void nvme_update_ns_ana_state(struct nvme_ana_group_desc *desc,
  struct nvme_ns *ns)
{
 ns->ana_grpid = le32_to_cpu(desc->grpid);
 ns->ana_state = desc->state;
 clear_bit(NVME_NS_ANA_PENDING, &ns->flags);
 /*
 * nvme_mpath_set_live() will trigger I/O to the multipath path device
 * and in turn to this path device.  However we cannot accept this I/O
 * if the controller is not live.  This may deadlock if called from
 * nvme_mpath_init_identify() and the ctrl will never complete
 * initialization, preventing I/O from completing.  For this case we
 * will reprocess the ANA log page in nvme_mpath_update() once the
 * controller is ready.
 */
 if (nvme_state_is_live(ns->ana_state) &&
     nvme_ctrl_state(ns->ctrl) == NVME_CTRL_LIVE)
  nvme_mpath_set_live(ns);
 else {
  /*
 * Add sysfs link from multipath head gendisk node to path
 * device gendisk node.
 * If path's ana state is live (i.e. state is either optimized
 * or non-optimized) while we alloc the ns then sysfs link would
 * be created from nvme_mpath_set_live(). In that case we would
 * not fallthrough this code path. However for the path's ana
 * state other than live, we call nvme_mpath_set_live() only
 * after ana state transitioned to the live state. But we still
 * want to create the sysfs link from head node to a path device
 * irrespctive of the path's ana state.
 * If we reach through here then it means that path's ana state
 * is not live but still create the sysfs link to this path from
 * head node if head node of the path has already come alive.
 */
  if (test_bit(NVME_NSHEAD_DISK_LIVE, &ns->head->flags))
   nvme_mpath_add_sysfs_link(ns->head);
 }
}

static int nvme_update_ana_state(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_ana_group_desc *desc, void *data)
{
 u32 nr_nsids = le32_to_cpu(desc->nnsids), n = 0;
 unsigned *nr_change_groups = data;
 struct nvme_ns *ns;
 int srcu_idx;

 dev_dbg(ctrl->device, "ANA group %d: %s.\n",
   le32_to_cpu(desc->grpid),
   nvme_ana_state_names[desc->state]);

 if (desc->state == NVME_ANA_CHANGE)
  (*nr_change_groups)++;

 if (!nr_nsids)
  return 0;

 srcu_idx = srcu_read_lock(&ctrl->srcu);
 list_for_each_entry_srcu(ns, &ctrl->namespaces, list,
     srcu_read_lock_held(&ctrl->srcu)) {
  unsigned nsid;
again:
  nsid = le32_to_cpu(desc->nsids[n]);
  if (ns->head->ns_id < nsid)
   continue;
  if (ns->head->ns_id == nsid)
   nvme_update_ns_ana_state(desc, ns);
  if (++n == nr_nsids)
   break;
  if (ns->head->ns_id > nsid)
   goto again;
 }
 srcu_read_unlock(&ctrl->srcu, srcu_idx);
 return 0;
}

static int nvme_read_ana_log(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 u32 nr_change_groups = 0;
 int error;

 mutex_lock(&ctrl->ana_lock);
 error = nvme_get_log(ctrl, NVME_NSID_ALL, NVME_LOG_ANA, 0, NVME_CSI_NVM,
   ctrl->ana_log_buf, ctrl->ana_log_size, 0);
 if (error) {
  dev_warn(ctrl->device, "Failed to get ANA log: %d\n", error);
  goto out_unlock;
 }

 error = nvme_parse_ana_log(ctrl, &nr_change_groups,
   nvme_update_ana_state);
 if (error)
  goto out_unlock;

 /*
 * In theory we should have an ANATT timer per group as they might enter
 * the change state at different times.  But that is a lot of overhead
 * just to protect against a target that keeps entering new changes
 * states while never finishing previous ones.  But we'll still
 * eventually time out once all groups are in change state, so this
 * isn't a big deal.
 *
 * We also double the ANATT value to provide some slack for transports
 * or AEN processing overhead.
 */
 if (nr_change_groups)
  mod_timer(&ctrl->anatt_timer, ctrl->anatt * HZ * 2 + jiffies);
 else
  timer_delete_sync(&ctrl->anatt_timer);
out_unlock:
 mutex_unlock(&ctrl->ana_lock);
 return error;
}

static void nvme_ana_work(struct work_struct *work)
{
 struct nvme_ctrl *ctrl = container_of(work, struct nvme_ctrl, ana_work);

 if (nvme_ctrl_state(ctrl) != NVME_CTRL_LIVE)
  return;

 nvme_read_ana_log(ctrl);
}

void nvme_mpath_update(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 u32 nr_change_groups = 0;

 if (!ctrl->ana_log_buf)
  return;

 mutex_lock(&ctrl->ana_lock);
 nvme_parse_ana_log(ctrl, &nr_change_groups, nvme_update_ana_state);
 mutex_unlock(&ctrl->ana_lock);
}

static void nvme_anatt_timeout(struct timer_list *t)
{
 struct nvme_ctrl *ctrl = timer_container_of(ctrl, t, anatt_timer);

 dev_info(ctrl->device, "ANATT timeout, resetting controller.\n");
 nvme_reset_ctrl(ctrl);
}

void nvme_mpath_stop(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 if (!nvme_ctrl_use_ana(ctrl))
  return;
 timer_delete_sync(&ctrl->anatt_timer);
 cancel_work_sync(&ctrl->ana_work);
}

#define SUBSYS_ATTR_RW(_name, _mode, _show, _store)  \
 struct device_attribute subsys_attr_##_name = \
  __ATTR(_name, _mode, _show, _store)

static ssize_t nvme_subsys_iopolicy_show(struct device *dev,
  struct device_attribute *attr, char *buf)
{
 struct nvme_subsystem *subsys =
  container_of(dev, struct nvme_subsystem, dev);

 return sysfs_emit(buf, "%s\n",
     nvme_iopolicy_names[READ_ONCE(subsys->iopolicy)]);
}

static void nvme_subsys_iopolicy_update(struct nvme_subsystem *subsys,
  int iopolicy)
{
 struct nvme_ctrl *ctrl;
 int old_iopolicy = READ_ONCE(subsys->iopolicy);

 if (old_iopolicy == iopolicy)
  return;

 WRITE_ONCE(subsys->iopolicy, iopolicy);

 /* iopolicy changes clear the mpath by design */
 mutex_lock(&nvme_subsystems_lock);
 list_for_each_entry(ctrl, &subsys->ctrls, subsys_entry)
  nvme_mpath_clear_ctrl_paths(ctrl);
 mutex_unlock(&nvme_subsystems_lock);

 pr_notice("subsysnqn %s iopolicy changed from %s to %s\n",
   subsys->subnqn,
   nvme_iopolicy_names[old_iopolicy],
   nvme_iopolicy_names[iopolicy]);
}

static ssize_t nvme_subsys_iopolicy_store(struct device *dev,
  struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
{
 struct nvme_subsystem *subsys =
  container_of(dev, struct nvme_subsystem, dev);
 int i;

 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(nvme_iopolicy_names); i++) {
  if (sysfs_streq(buf, nvme_iopolicy_names[i])) {
   nvme_subsys_iopolicy_update(subsys, i);
   return count;
  }
 }

 return -EINVAL;
}
SUBSYS_ATTR_RW(iopolicy, S_IRUGO | S_IWUSR,
        nvme_subsys_iopolicy_show, nvme_subsys_iopolicy_store);

static ssize_t ana_grpid_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  char *buf)
{
 return sysfs_emit(buf, "%d\n", nvme_get_ns_from_dev(dev)->ana_grpid);
}
DEVICE_ATTR_RO(ana_grpid);

static ssize_t ana_state_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  char *buf)
{
 struct nvme_ns *ns = nvme_get_ns_from_dev(dev);

 return sysfs_emit(buf, "%s\n", nvme_ana_state_names[ns->ana_state]);
}
DEVICE_ATTR_RO(ana_state);

static ssize_t queue_depth_show(struct device *dev,
  struct device_attribute *attr, char *buf)
{
 struct nvme_ns *ns = nvme_get_ns_from_dev(dev);

 if (ns->head->subsys->iopolicy != NVME_IOPOLICY_QD)
  return 0;

 return sysfs_emit(buf, "%d\n", atomic_read(&ns->ctrl->nr_active));
}
DEVICE_ATTR_RO(queue_depth);

static ssize_t numa_nodes_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
  char *buf)
{
 int node, srcu_idx;
 nodemask_t numa_nodes;
 struct nvme_ns *current_ns;
 struct nvme_ns *ns = nvme_get_ns_from_dev(dev);
 struct nvme_ns_head *head = ns->head;

 if (head->subsys->iopolicy != NVME_IOPOLICY_NUMA)
  return 0;

 nodes_clear(numa_nodes);

 srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);
 for_each_node(node) {
  current_ns = srcu_dereference(head->current_path[node],
    &head->srcu);
  if (ns == current_ns)
   node_set(node, numa_nodes);
 }
 srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);

 return sysfs_emit(buf, "%*pbl\n", nodemask_pr_args(&numa_nodes));
}
DEVICE_ATTR_RO(numa_nodes);

static ssize_t delayed_removal_secs_show(struct device *dev,
  struct device_attribute *attr, char *buf)
{
 struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 struct nvme_ns_head *head = disk->private_data;
 int ret;

 mutex_lock(&head->subsys->lock);
 ret = sysfs_emit(buf, "%u\n", head->delayed_removal_secs);
 mutex_unlock(&head->subsys->lock);
 return ret;
}

static ssize_t delayed_removal_secs_store(struct device *dev,
  struct device_attribute *attr, const char *buf, size_t count)
{
 struct gendisk *disk = dev_to_disk(dev);
 struct nvme_ns_head *head = disk->private_data;
 unsigned int sec;
 int ret;

 ret = kstrtouint(buf, 0, &sec);
 if (ret < 0)
  return ret;

 mutex_lock(&head->subsys->lock);
 head->delayed_removal_secs = sec;
 if (sec)
  set_bit(NVME_NSHEAD_QUEUE_IF_NO_PATH, &head->flags);
 else
  clear_bit(NVME_NSHEAD_QUEUE_IF_NO_PATH, &head->flags);
 mutex_unlock(&head->subsys->lock);
 /*
 * Ensure that update to NVME_NSHEAD_QUEUE_IF_NO_PATH is seen
 * by its reader.
 */
 synchronize_srcu(&head->srcu);

 return count;
}

DEVICE_ATTR_RW(delayed_removal_secs);

static int nvme_lookup_ana_group_desc(struct nvme_ctrl *ctrl,
  struct nvme_ana_group_desc *desc, void *data)
{
 struct nvme_ana_group_desc *dst = data;

 if (desc->grpid != dst->grpid)
  return 0;

 *dst = *desc;
 return -ENXIO; /* just break out of the loop */
}

void nvme_mpath_add_sysfs_link(struct nvme_ns_head *head)
{
 struct device *target;
 int rc, srcu_idx;
 struct nvme_ns *ns;
 struct kobject *kobj;

 /*
 * Ensure head disk node is already added otherwise we may get invalid
 * kobj for head disk node
 */
 if (!test_bit(GD_ADDED, &head->disk->state))
  return;

 kobj = &disk_to_dev(head->disk)->kobj;

 /*
 * loop through each ns chained through the head->list and create the
 * sysfs link from head node to the ns path node
 */
 srcu_idx = srcu_read_lock(&head->srcu);

 list_for_each_entry_srcu(ns, &head->list, siblings,
     srcu_read_lock_held(&head->srcu)) {
  /*
 * Ensure that ns path disk node is already added otherwise we
 * may get invalid kobj name for target
 */
  if (!test_bit(GD_ADDED, &ns->disk->state))
   continue;

  /*
 * Avoid creating link if it already exists for the given path.
 * When path ana state transitions from optimized to non-
 * optimized or vice-versa, the nvme_mpath_set_live() is
 * invoked which in truns call this function. Now if the sysfs
 * link already exists for the given path and we attempt to re-
 * create the link then sysfs code would warn about it loudly.
 * So we evaluate NVME_NS_SYSFS_ATTR_LINK flag here to ensure
 * that we're not creating duplicate link.
 * The test_and_set_bit() is used because it is protecting
 * against multiple nvme paths being simultaneously added.
 */
  if (test_and_set_bit(NVME_NS_SYSFS_ATTR_LINK, &ns->flags))
   continue;

  target = disk_to_dev(ns->disk);
  /*
 * Create sysfs link from head gendisk kobject @kobj to the
 * ns path gendisk kobject @target->kobj.
 */
  rc = sysfs_add_link_to_group(kobj, nvme_ns_mpath_attr_group.name,
    &target->kobj, dev_name(target));
  if (unlikely(rc)) {
   dev_err(disk_to_dev(ns->head->disk),
     "failed to create link to %s\n",
     dev_name(target));
   clear_bit(NVME_NS_SYSFS_ATTR_LINK, &ns->flags);
  }
 }

 srcu_read_unlock(&head->srcu, srcu_idx);
}

void nvme_mpath_remove_sysfs_link(struct nvme_ns *ns)
{
 struct device *target;
 struct kobject *kobj;

 if (!test_bit(NVME_NS_SYSFS_ATTR_LINK, &ns->flags))
  return;

 target = disk_to_dev(ns->disk);
 kobj = &disk_to_dev(ns->head->disk)->kobj;
 sysfs_remove_link_from_group(kobj, nvme_ns_mpath_attr_group.name,
   dev_name(target));
 clear_bit(NVME_NS_SYSFS_ATTR_LINK, &ns->flags);
}

void nvme_mpath_add_disk(struct nvme_ns *ns, __le32 anagrpid)
{
 if (nvme_ctrl_use_ana(ns->ctrl)) {
  struct nvme_ana_group_desc desc = {
   .grpid = anagrpid,
   .state = 0,
  };

  mutex_lock(&ns->ctrl->ana_lock);
  ns->ana_grpid = le32_to_cpu(anagrpid);
  nvme_parse_ana_log(ns->ctrl, &desc, nvme_lookup_ana_group_desc);
  mutex_unlock(&ns->ctrl->ana_lock);
  if (desc.state) {
   /* found the group desc: update */
   nvme_update_ns_ana_state(&desc, ns);
  } else {
   /* group desc not found: trigger a re-read */
   set_bit(NVME_NS_ANA_PENDING, &ns->flags);
   queue_work(nvme_wq, &ns->ctrl->ana_work);
  }
 } else {
  ns->ana_state = NVME_ANA_OPTIMIZED;
  nvme_mpath_set_live(ns);
 }

#ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
 if (blk_queue_is_zoned(ns->queue) && ns->head->disk)
  ns->head->disk->nr_zones = ns->disk->nr_zones;
#endif
}

void nvme_mpath_remove_disk(struct nvme_ns_head *head)
{
 bool remove = false;

 if (!head->disk)
  return;

 mutex_lock(&head->subsys->lock);
 /*
 * We are called when all paths have been removed, and at that point
 * head->list is expected to be empty. However, nvme_remove_ns() and
 * nvme_init_ns_head() can run concurrently and so if head->delayed_
 * removal_secs is configured, it is possible that by the time we reach
 * this point, head->list may no longer be empty. Therefore, we recheck
 * head->list here. If it is no longer empty then we skip enqueuing the
 * delayed head removal work.
 */
 if (!list_empty(&head->list))
  goto out;

 if (head->delayed_removal_secs) {
  /*
 * Ensure that no one could remove this module while the head
 * remove work is pending.
 */
  if (!try_module_get(THIS_MODULE))
   goto out;
  mod_delayed_work(nvme_wq, &head->remove_work,
    head->delayed_removal_secs * HZ);
 } else {
  list_del_init(&head->entry);
  remove = true;
 }
out:
 mutex_unlock(&head->subsys->lock);
 if (remove)
  nvme_remove_head(head);
}

void nvme_mpath_put_disk(struct nvme_ns_head *head)
{
 if (!head->disk)
  return;
 /* make sure all pending bios are cleaned up */
 kblockd_schedule_work(&head->requeue_work);
 flush_work(&head->requeue_work);
 flush_work(&head->partition_scan_work);
 put_disk(head->disk);
}

void nvme_mpath_init_ctrl(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 mutex_init(&ctrl->ana_lock);
 timer_setup(&ctrl->anatt_timer, nvme_anatt_timeout, 0);
 INIT_WORK(&ctrl->ana_work, nvme_ana_work);
}

int nvme_mpath_init_identify(struct nvme_ctrl *ctrl, struct nvme_id_ctrl *id)
{
 size_t max_transfer_size = ctrl->max_hw_sectors << SECTOR_SHIFT;
 size_t ana_log_size;
 int error = 0;

 /* check if multipath is enabled and we have the capability */
 if (!multipath || !ctrl->subsys ||
     !(ctrl->subsys->cmic & NVME_CTRL_CMIC_ANA))
  return 0;

 /* initialize this in the identify path to cover controller resets */
 atomic_set(&ctrl->nr_active, 0);

 if (!ctrl->max_namespaces ||
     ctrl->max_namespaces > le32_to_cpu(id->nn)) {
  dev_err(ctrl->device,
   "Invalid MNAN value %u\n", ctrl->max_namespaces);
  return -EINVAL;
 }

 ctrl->anacap = id->anacap;
 ctrl->anatt = id->anatt;
 ctrl->nanagrpid = le32_to_cpu(id->nanagrpid);
 ctrl->anagrpmax = le32_to_cpu(id->anagrpmax);

 ana_log_size = sizeof(struct nvme_ana_rsp_hdr) +
  ctrl->nanagrpid * sizeof(struct nvme_ana_group_desc) +
  ctrl->max_namespaces * sizeof(__le32);
 if (ana_log_size > max_transfer_size) {
  dev_err(ctrl->device,
   "ANA log page size (%zd) larger than MDTS (%zd).\n",
   ana_log_size, max_transfer_size);
  dev_err(ctrl->device, "disabling ANA support.\n");
  goto out_uninit;
 }
 if (ana_log_size > ctrl->ana_log_size) {
  nvme_mpath_stop(ctrl);
  nvme_mpath_uninit(ctrl);
  ctrl->ana_log_buf = kvmalloc(ana_log_size, GFP_KERNEL);
  if (!ctrl->ana_log_buf)
   return -ENOMEM;
 }
 ctrl->ana_log_size = ana_log_size;
 error = nvme_read_ana_log(ctrl);
 if (error)
  goto out_uninit;
 return 0;

out_uninit:
 nvme_mpath_uninit(ctrl);
 return error;
}

void nvme_mpath_uninit(struct nvme_ctrl *ctrl)
{
 kvfree(ctrl->ana_log_buf);
 ctrl->ana_log_buf = NULL;
 ctrl->ana_log_size = 0;
}