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virtio_pci: simplify MSI-X setup
[karo-tx-linux.git] / drivers / scsi / virtio_scsi.c
1 /*
2  * Virtio SCSI HBA driver
3  *
4  * Copyright IBM Corp. 2010
5  * Copyright Red Hat, Inc. 2011
6  *
7  * Authors:
8  *  Stefan Hajnoczi   <stefanha@linux.vnet.ibm.com>
9  *  Paolo Bonzini   <pbonzini@redhat.com>
10  *
11  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
12  * See the COPYING file in the top-level directory.
13  *
14  */
15
16 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
17
18 #include <linux/module.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <linux/mempool.h>
21 #include <linux/virtio.h>
22 #include <linux/virtio_ids.h>
23 #include <linux/virtio_config.h>
24 #include <linux/virtio_scsi.h>
25 #include <linux/cpu.h>
26 #include <linux/blkdev.h>
27 #include <scsi/scsi_host.h>
28 #include <scsi/scsi_device.h>
29 #include <scsi/scsi_cmnd.h>
30 #include <scsi/scsi_tcq.h>
31 #include <linux/seqlock.h>
32
33 #define VIRTIO_SCSI_MEMPOOL_SZ 64
34 #define VIRTIO_SCSI_EVENT_LEN 8
35 #define VIRTIO_SCSI_VQ_BASE 2
36
37 /* Command queue element */
38 struct virtio_scsi_cmd {
39         struct scsi_cmnd *sc;
40         struct completion *comp;
41         union {
42                 struct virtio_scsi_cmd_req       cmd;
43                 struct virtio_scsi_cmd_req_pi    cmd_pi;
44                 struct virtio_scsi_ctrl_tmf_req  tmf;
45                 struct virtio_scsi_ctrl_an_req   an;
46         } req;
47         union {
48                 struct virtio_scsi_cmd_resp      cmd;
49                 struct virtio_scsi_ctrl_tmf_resp tmf;
50                 struct virtio_scsi_ctrl_an_resp  an;
51                 struct virtio_scsi_event         evt;
52         } resp;
53 } ____cacheline_aligned_in_smp;
54
55 struct virtio_scsi_event_node {
56         struct virtio_scsi *vscsi;
57         struct virtio_scsi_event event;
58         struct work_struct work;
59 };
60
61 struct virtio_scsi_vq {
62         /* Protects vq */
63         spinlock_t vq_lock;
64
65         struct virtqueue *vq;
66 };
67
68 /*
69  * Per-target queue state.
70  *
71  * This struct holds the data needed by the queue steering policy.  When a
72  * target is sent multiple requests, we need to drive them to the same queue so
73  * that FIFO processing order is kept.  However, if a target was idle, we can
74  * choose a queue arbitrarily.  In this case the queue is chosen according to
75  * the current VCPU, so the driver expects the number of request queues to be
76  * equal to the number of VCPUs.  This makes it easy and fast to select the
77  * queue, and also lets the driver optimize the IRQ affinity for the virtqueues
78  * (each virtqueue's affinity is set to the CPU that "owns" the queue).
79  *
80  * tgt_seq is held to serialize reading and writing req_vq.
81  *
82  * Decrements of reqs are never concurrent with writes of req_vq: before the
83  * decrement reqs will be != 0; after the decrement the virtqueue completion
84  * routine will not use the req_vq so it can be changed by a new request.
85  * Thus they can happen outside the tgt_seq, provided of course we make reqs
86  * an atomic_t.
87  */
88 struct virtio_scsi_target_state {
89         seqcount_t tgt_seq;
90
91         /* Count of outstanding requests. */
92         atomic_t reqs;
93
94         /* Currently active virtqueue for requests sent to this target. */
95         struct virtio_scsi_vq *req_vq;
96 };
97
98 /* Driver instance state */
99 struct virtio_scsi {
100         struct virtio_device *vdev;
101
102         /* Get some buffers ready for event vq */
103         struct virtio_scsi_event_node event_list[VIRTIO_SCSI_EVENT_LEN];
104
105         u32 num_queues;
106
107         /* If the affinity hint is set for virtqueues */
108         bool affinity_hint_set;
109
110         struct hlist_node node;
111         struct hlist_node node_dead;
112
113         /* Protected by event_vq lock */
114         bool stop_events;
115
116         struct virtio_scsi_vq ctrl_vq;
117         struct virtio_scsi_vq event_vq;
118         struct virtio_scsi_vq req_vqs[];
119 };
120
121 static enum cpuhp_state virtioscsi_online;
122 static struct kmem_cache *virtscsi_cmd_cache;
123 static mempool_t *virtscsi_cmd_pool;
124
125 static inline struct Scsi_Host *virtio_scsi_host(struct virtio_device *vdev)
126 {
127         return vdev->priv;
128 }
129
130 static void virtscsi_compute_resid(struct scsi_cmnd *sc, u32 resid)
131 {
132         if (!resid)
133                 return;
134
135         if (!scsi_bidi_cmnd(sc)) {
136                 scsi_set_resid(sc, resid);
137                 return;
138         }
139
140         scsi_in(sc)->resid = min(resid, scsi_in(sc)->length);
141         scsi_out(sc)->resid = resid - scsi_in(sc)->resid;
142 }
143
144 /**
145  * virtscsi_complete_cmd - finish a scsi_cmd and invoke scsi_done
146  *
147  * Called with vq_lock held.
148  */
149 static void virtscsi_complete_cmd(struct virtio_scsi *vscsi, void *buf)
150 {
151         struct virtio_scsi_cmd *cmd = buf;
152         struct scsi_cmnd *sc = cmd->sc;
153         struct virtio_scsi_cmd_resp *resp = &cmd->resp.cmd;
154         struct virtio_scsi_target_state *tgt =
155                                 scsi_target(sc->device)->hostdata;
156
157         dev_dbg(&sc->device->sdev_gendev,
158                 "cmd %p response %u status %#02x sense_len %u\n",
159                 sc, resp->response, resp->status, resp->sense_len);
160
161         sc->result = resp->status;
162         virtscsi_compute_resid(sc, virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, resp->resid));
163         switch (resp->response) {
164         case VIRTIO_SCSI_S_OK:
165                 set_host_byte(sc, DID_OK);
166                 break;
167         case VIRTIO_SCSI_S_OVERRUN:
168                 set_host_byte(sc, DID_ERROR);
169                 break;
170         case VIRTIO_SCSI_S_ABORTED:
171                 set_host_byte(sc, DID_ABORT);
172                 break;
173         case VIRTIO_SCSI_S_BAD_TARGET:
174                 set_host_byte(sc, DID_BAD_TARGET);
175                 break;
176         case VIRTIO_SCSI_S_RESET:
177                 set_host_byte(sc, DID_RESET);
178                 break;
179         case VIRTIO_SCSI_S_BUSY:
180                 set_host_byte(sc, DID_BUS_BUSY);
181                 break;
182         case VIRTIO_SCSI_S_TRANSPORT_FAILURE:
183                 set_host_byte(sc, DID_TRANSPORT_DISRUPTED);
184                 break;
185         case VIRTIO_SCSI_S_TARGET_FAILURE:
186                 set_host_byte(sc, DID_TARGET_FAILURE);
187                 break;
188         case VIRTIO_SCSI_S_NEXUS_FAILURE:
189                 set_host_byte(sc, DID_NEXUS_FAILURE);
190                 break;
191         default:
192                 scmd_printk(KERN_WARNING, sc, "Unknown response %d",
193                             resp->response);
194                 /* fall through */
195         case VIRTIO_SCSI_S_FAILURE:
196                 set_host_byte(sc, DID_ERROR);
197                 break;
198         }
199
200         WARN_ON(virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, resp->sense_len) >
201                 VIRTIO_SCSI_SENSE_SIZE);
202         if (sc->sense_buffer) {
203                 memcpy(sc->sense_buffer, resp->sense,
204                        min_t(u32,
205                              virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, resp->sense_len),
206                              VIRTIO_SCSI_SENSE_SIZE));
207                 if (resp->sense_len)
208                         set_driver_byte(sc, DRIVER_SENSE);
209         }
210
211         sc->scsi_done(sc);
212
213         atomic_dec(&tgt->reqs);
214 }
215
216 static void virtscsi_vq_done(struct virtio_scsi *vscsi,
217                              struct virtio_scsi_vq *virtscsi_vq,
218                              void (*fn)(struct virtio_scsi *vscsi, void *buf))
219 {
220         void *buf;
221         unsigned int len;
222         unsigned long flags;
223         struct virtqueue *vq = virtscsi_vq->vq;
224
225         spin_lock_irqsave(&virtscsi_vq->vq_lock, flags);
226         do {
227                 virtqueue_disable_cb(vq);
228                 while ((buf = virtqueue_get_buf(vq, &len)) != NULL)
229                         fn(vscsi, buf);
230
231                 if (unlikely(virtqueue_is_broken(vq)))
232                         break;
233         } while (!virtqueue_enable_cb(vq));
234         spin_unlock_irqrestore(&virtscsi_vq->vq_lock, flags);
235 }
236
237 static void virtscsi_req_done(struct virtqueue *vq)
238 {
239         struct Scsi_Host *sh = virtio_scsi_host(vq->vdev);
240         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
241         int index = vq->index - VIRTIO_SCSI_VQ_BASE;
242         struct virtio_scsi_vq *req_vq = &vscsi->req_vqs[index];
243
244         virtscsi_vq_done(vscsi, req_vq, virtscsi_complete_cmd);
245 };
246
247 static void virtscsi_poll_requests(struct virtio_scsi *vscsi)
248 {
249         int i, num_vqs;
250
251         num_vqs = vscsi->num_queues;
252         for (i = 0; i < num_vqs; i++)
253                 virtscsi_vq_done(vscsi, &vscsi->req_vqs[i],
254                                  virtscsi_complete_cmd);
255 }
256
257 static void virtscsi_complete_free(struct virtio_scsi *vscsi, void *buf)
258 {
259         struct virtio_scsi_cmd *cmd = buf;
260
261         if (cmd->comp)
262                 complete(cmd->comp);
263 }
264
265 static void virtscsi_ctrl_done(struct virtqueue *vq)
266 {
267         struct Scsi_Host *sh = virtio_scsi_host(vq->vdev);
268         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
269
270         virtscsi_vq_done(vscsi, &vscsi->ctrl_vq, virtscsi_complete_free);
271 };
272
273 static void virtscsi_handle_event(struct work_struct *work);
274
275 static int virtscsi_kick_event(struct virtio_scsi *vscsi,
276                                struct virtio_scsi_event_node *event_node)
277 {
278         int err;
279         struct scatterlist sg;
280         unsigned long flags;
281
282         INIT_WORK(&event_node->work, virtscsi_handle_event);
283         sg_init_one(&sg, &event_node->event, sizeof(struct virtio_scsi_event));
284
285         spin_lock_irqsave(&vscsi->event_vq.vq_lock, flags);
286
287         err = virtqueue_add_inbuf(vscsi->event_vq.vq, &sg, 1, event_node,
288                                   GFP_ATOMIC);
289         if (!err)
290                 virtqueue_kick(vscsi->event_vq.vq);
291
292         spin_unlock_irqrestore(&vscsi->event_vq.vq_lock, flags);
293
294         return err;
295 }
296
297 static int virtscsi_kick_event_all(struct virtio_scsi *vscsi)
298 {
299         int i;
300
301         for (i = 0; i < VIRTIO_SCSI_EVENT_LEN; i++) {
302                 vscsi->event_list[i].vscsi = vscsi;
303                 virtscsi_kick_event(vscsi, &vscsi->event_list[i]);
304         }
305
306         return 0;
307 }
308
309 static void virtscsi_cancel_event_work(struct virtio_scsi *vscsi)
310 {
311         int i;
312
313         /* Stop scheduling work before calling cancel_work_sync.  */
314         spin_lock_irq(&vscsi->event_vq.vq_lock);
315         vscsi->stop_events = true;
316         spin_unlock_irq(&vscsi->event_vq.vq_lock);
317
318         for (i = 0; i < VIRTIO_SCSI_EVENT_LEN; i++)
319                 cancel_work_sync(&vscsi->event_list[i].work);
320 }
321
322 static void virtscsi_handle_transport_reset(struct virtio_scsi *vscsi,
323                                             struct virtio_scsi_event *event)
324 {
325         struct scsi_device *sdev;
326         struct Scsi_Host *shost = virtio_scsi_host(vscsi->vdev);
327         unsigned int target = event->lun[1];
328         unsigned int lun = (event->lun[2] << 8) | event->lun[3];
329
330         switch (virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, event->reason)) {
331         case VIRTIO_SCSI_EVT_RESET_RESCAN:
332                 scsi_add_device(shost, 0, target, lun);
333                 break;
334         case VIRTIO_SCSI_EVT_RESET_REMOVED:
335                 sdev = scsi_device_lookup(shost, 0, target, lun);
336                 if (sdev) {
337                         scsi_remove_device(sdev);
338                         scsi_device_put(sdev);
339                 } else {
340                         pr_err("SCSI device %d 0 %d %d not found\n",
341                                 shost->host_no, target, lun);
342                 }
343                 break;
344         default:
345                 pr_info("Unsupport virtio scsi event reason %x\n", event->reason);
346         }
347 }
348
349 static void virtscsi_handle_param_change(struct virtio_scsi *vscsi,
350                                          struct virtio_scsi_event *event)
351 {
352         struct scsi_device *sdev;
353         struct Scsi_Host *shost = virtio_scsi_host(vscsi->vdev);
354         unsigned int target = event->lun[1];
355         unsigned int lun = (event->lun[2] << 8) | event->lun[3];
356         u8 asc = virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, event->reason) & 255;
357         u8 ascq = virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, event->reason) >> 8;
358
359         sdev = scsi_device_lookup(shost, 0, target, lun);
360         if (!sdev) {
361                 pr_err("SCSI device %d 0 %d %d not found\n",
362                         shost->host_no, target, lun);
363                 return;
364         }
365
366         /* Handle "Parameters changed", "Mode parameters changed", and
367            "Capacity data has changed".  */
368         if (asc == 0x2a && (ascq == 0x00 || ascq == 0x01 || ascq == 0x09))
369                 scsi_rescan_device(&sdev->sdev_gendev);
370
371         scsi_device_put(sdev);
372 }
373
374 static void virtscsi_handle_event(struct work_struct *work)
375 {
376         struct virtio_scsi_event_node *event_node =
377                 container_of(work, struct virtio_scsi_event_node, work);
378         struct virtio_scsi *vscsi = event_node->vscsi;
379         struct virtio_scsi_event *event = &event_node->event;
380
381         if (event->event &
382             cpu_to_virtio32(vscsi->vdev, VIRTIO_SCSI_T_EVENTS_MISSED)) {
383                 event->event &= ~cpu_to_virtio32(vscsi->vdev,
384                                                    VIRTIO_SCSI_T_EVENTS_MISSED);
385                 scsi_scan_host(virtio_scsi_host(vscsi->vdev));
386         }
387
388         switch (virtio32_to_cpu(vscsi->vdev, event->event)) {
389         case VIRTIO_SCSI_T_NO_EVENT:
390                 break;
391         case VIRTIO_SCSI_T_TRANSPORT_RESET:
392                 virtscsi_handle_transport_reset(vscsi, event);
393                 break;
394         case VIRTIO_SCSI_T_PARAM_CHANGE:
395                 virtscsi_handle_param_change(vscsi, event);
396                 break;
397         default:
398                 pr_err("Unsupport virtio scsi event %x\n", event->event);
399         }
400         virtscsi_kick_event(vscsi, event_node);
401 }
402
403 static void virtscsi_complete_event(struct virtio_scsi *vscsi, void *buf)
404 {
405         struct virtio_scsi_event_node *event_node = buf;
406
407         if (!vscsi->stop_events)
408                 queue_work(system_freezable_wq, &event_node->work);
409 }
410
411 static void virtscsi_event_done(struct virtqueue *vq)
412 {
413         struct Scsi_Host *sh = virtio_scsi_host(vq->vdev);
414         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
415
416         virtscsi_vq_done(vscsi, &vscsi->event_vq, virtscsi_complete_event);
417 };
418
419 /**
420  * virtscsi_add_cmd - add a virtio_scsi_cmd to a virtqueue
421  * @vq          : the struct virtqueue we're talking about
422  * @cmd         : command structure
423  * @req_size    : size of the request buffer
424  * @resp_size   : size of the response buffer
425  */
426 static int virtscsi_add_cmd(struct virtqueue *vq,
427                             struct virtio_scsi_cmd *cmd,
428                             size_t req_size, size_t resp_size)
429 {
430         struct scsi_cmnd *sc = cmd->sc;
431         struct scatterlist *sgs[6], req, resp;
432         struct sg_table *out, *in;
433         unsigned out_num = 0, in_num = 0;
434
435         out = in = NULL;
436
437         if (sc && sc->sc_data_direction != DMA_NONE) {
438                 if (sc->sc_data_direction != DMA_FROM_DEVICE)
439                         out = &scsi_out(sc)->table;
440                 if (sc->sc_data_direction != DMA_TO_DEVICE)
441                         in = &scsi_in(sc)->table;
442         }
443
444         /* Request header.  */
445         sg_init_one(&req, &cmd->req, req_size);
446         sgs[out_num++] = &req;
447
448         /* Data-out buffer.  */
449         if (out) {
450                 /* Place WRITE protection SGLs before Data OUT payload */
451                 if (scsi_prot_sg_count(sc))
452                         sgs[out_num++] = scsi_prot_sglist(sc);
453                 sgs[out_num++] = out->sgl;
454         }
455
456         /* Response header.  */
457         sg_init_one(&resp, &cmd->resp, resp_size);
458         sgs[out_num + in_num++] = &resp;
459
460         /* Data-in buffer */
461         if (in) {
462                 /* Place READ protection SGLs before Data IN payload */
463                 if (scsi_prot_sg_count(sc))
464                         sgs[out_num + in_num++] = scsi_prot_sglist(sc);
465                 sgs[out_num + in_num++] = in->sgl;
466         }
467
468         return virtqueue_add_sgs(vq, sgs, out_num, in_num, cmd, GFP_ATOMIC);
469 }
470
471 static int virtscsi_kick_cmd(struct virtio_scsi_vq *vq,
472                              struct virtio_scsi_cmd *cmd,
473                              size_t req_size, size_t resp_size)
474 {
475         unsigned long flags;
476         int err;
477         bool needs_kick = false;
478
479         spin_lock_irqsave(&vq->vq_lock, flags);
480         err = virtscsi_add_cmd(vq->vq, cmd, req_size, resp_size);
481         if (!err)
482                 needs_kick = virtqueue_kick_prepare(vq->vq);
483
484         spin_unlock_irqrestore(&vq->vq_lock, flags);
485
486         if (needs_kick)
487                 virtqueue_notify(vq->vq);
488         return err;
489 }
490
491 static void virtio_scsi_init_hdr(struct virtio_device *vdev,
492                                  struct virtio_scsi_cmd_req *cmd,
493                                  struct scsi_cmnd *sc)
494 {
495         cmd->lun[0] = 1;
496         cmd->lun[1] = sc->device->id;
497         cmd->lun[2] = (sc->device->lun >> 8) | 0x40;
498         cmd->lun[3] = sc->device->lun & 0xff;
499         cmd->tag = cpu_to_virtio64(vdev, (unsigned long)sc);
500         cmd->task_attr = VIRTIO_SCSI_S_SIMPLE;
501         cmd->prio = 0;
502         cmd->crn = 0;
503 }
504
505 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
506 static void virtio_scsi_init_hdr_pi(struct virtio_device *vdev,
507                                     struct virtio_scsi_cmd_req_pi *cmd_pi,
508                                     struct scsi_cmnd *sc)
509 {
510         struct request *rq = sc->request;
511         struct blk_integrity *bi;
512
513         virtio_scsi_init_hdr(vdev, (struct virtio_scsi_cmd_req *)cmd_pi, sc);
514
515         if (!rq || !scsi_prot_sg_count(sc))
516                 return;
517
518         bi = blk_get_integrity(rq->rq_disk);
519
520         if (sc->sc_data_direction == DMA_TO_DEVICE)
521                 cmd_pi->pi_bytesout = cpu_to_virtio32(vdev,
522                                                         blk_rq_sectors(rq) *
523                                                         bi->tuple_size);
524         else if (sc->sc_data_direction == DMA_FROM_DEVICE)
525                 cmd_pi->pi_bytesin = cpu_to_virtio32(vdev,
526                                                        blk_rq_sectors(rq) *
527                                                        bi->tuple_size);
528 }
529 #endif
530
531 static int virtscsi_queuecommand(struct virtio_scsi *vscsi,
532                                  struct virtio_scsi_vq *req_vq,
533                                  struct scsi_cmnd *sc)
534 {
535         struct Scsi_Host *shost = virtio_scsi_host(vscsi->vdev);
536         struct virtio_scsi_cmd *cmd = scsi_cmd_priv(sc);
537         unsigned long flags;
538         int req_size;
539         int ret;
540
541         BUG_ON(scsi_sg_count(sc) > shost->sg_tablesize);
542
543         /* TODO: check feature bit and fail if unsupported?  */
544         BUG_ON(sc->sc_data_direction == DMA_BIDIRECTIONAL);
545
546         dev_dbg(&sc->device->sdev_gendev,
547                 "cmd %p CDB: %#02x\n", sc, sc->cmnd[0]);
548
549         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
550         cmd->sc = sc;
551
552         BUG_ON(sc->cmd_len > VIRTIO_SCSI_CDB_SIZE);
553
554 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
555         if (virtio_has_feature(vscsi->vdev, VIRTIO_SCSI_F_T10_PI)) {
556                 virtio_scsi_init_hdr_pi(vscsi->vdev, &cmd->req.cmd_pi, sc);
557                 memcpy(cmd->req.cmd_pi.cdb, sc->cmnd, sc->cmd_len);
558                 req_size = sizeof(cmd->req.cmd_pi);
559         } else
560 #endif
561         {
562                 virtio_scsi_init_hdr(vscsi->vdev, &cmd->req.cmd, sc);
563                 memcpy(cmd->req.cmd.cdb, sc->cmnd, sc->cmd_len);
564                 req_size = sizeof(cmd->req.cmd);
565         }
566
567         ret = virtscsi_kick_cmd(req_vq, cmd, req_size, sizeof(cmd->resp.cmd));
568         if (ret == -EIO) {
569                 cmd->resp.cmd.response = VIRTIO_SCSI_S_BAD_TARGET;
570                 spin_lock_irqsave(&req_vq->vq_lock, flags);
571                 virtscsi_complete_cmd(vscsi, cmd);
572                 spin_unlock_irqrestore(&req_vq->vq_lock, flags);
573         } else if (ret != 0) {
574                 return SCSI_MLQUEUE_HOST_BUSY;
575         }
576         return 0;
577 }
578
579 static int virtscsi_queuecommand_single(struct Scsi_Host *sh,
580                                         struct scsi_cmnd *sc)
581 {
582         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
583         struct virtio_scsi_target_state *tgt =
584                                 scsi_target(sc->device)->hostdata;
585
586         atomic_inc(&tgt->reqs);
587         return virtscsi_queuecommand(vscsi, &vscsi->req_vqs[0], sc);
588 }
589
590 static struct virtio_scsi_vq *virtscsi_pick_vq_mq(struct virtio_scsi *vscsi,
591                                                   struct scsi_cmnd *sc)
592 {
593         u32 tag = blk_mq_unique_tag(sc->request);
594         u16 hwq = blk_mq_unique_tag_to_hwq(tag);
595
596         return &vscsi->req_vqs[hwq];
597 }
598
599 static struct virtio_scsi_vq *virtscsi_pick_vq(struct virtio_scsi *vscsi,
600                                                struct virtio_scsi_target_state *tgt)
601 {
602         struct virtio_scsi_vq *vq;
603         unsigned long flags;
604         u32 queue_num;
605
606         local_irq_save(flags);
607         if (atomic_inc_return(&tgt->reqs) > 1) {
608                 unsigned long seq;
609
610                 do {
611                         seq = read_seqcount_begin(&tgt->tgt_seq);
612                         vq = tgt->req_vq;
613                 } while (read_seqcount_retry(&tgt->tgt_seq, seq));
614         } else {
615                 /* no writes can be concurrent because of atomic_t */
616                 write_seqcount_begin(&tgt->tgt_seq);
617
618                 /* keep previous req_vq if a reader just arrived */
619                 if (unlikely(atomic_read(&tgt->reqs) > 1)) {
620                         vq = tgt->req_vq;
621                         goto unlock;
622                 }
623
624                 queue_num = smp_processor_id();
625                 while (unlikely(queue_num >= vscsi->num_queues))
626                         queue_num -= vscsi->num_queues;
627                 tgt->req_vq = vq = &vscsi->req_vqs[queue_num];
628  unlock:
629                 write_seqcount_end(&tgt->tgt_seq);
630         }
631         local_irq_restore(flags);
632
633         return vq;
634 }
635
636 static int virtscsi_queuecommand_multi(struct Scsi_Host *sh,
637                                        struct scsi_cmnd *sc)
638 {
639         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
640         struct virtio_scsi_target_state *tgt =
641                                 scsi_target(sc->device)->hostdata;
642         struct virtio_scsi_vq *req_vq;
643
644         if (shost_use_blk_mq(sh))
645                 req_vq = virtscsi_pick_vq_mq(vscsi, sc);
646         else
647                 req_vq = virtscsi_pick_vq(vscsi, tgt);
648
649         return virtscsi_queuecommand(vscsi, req_vq, sc);
650 }
651
652 static int virtscsi_tmf(struct virtio_scsi *vscsi, struct virtio_scsi_cmd *cmd)
653 {
654         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK(comp);
655         int ret = FAILED;
656
657         cmd->comp = &comp;
658         if (virtscsi_kick_cmd(&vscsi->ctrl_vq, cmd,
659                               sizeof cmd->req.tmf, sizeof cmd->resp.tmf) < 0)
660                 goto out;
661
662         wait_for_completion(&comp);
663         if (cmd->resp.tmf.response == VIRTIO_SCSI_S_OK ||
664             cmd->resp.tmf.response == VIRTIO_SCSI_S_FUNCTION_SUCCEEDED)
665                 ret = SUCCESS;
666
667         /*
668          * The spec guarantees that all requests related to the TMF have
669          * been completed, but the callback might not have run yet if
670          * we're using independent interrupts (e.g. MSI).  Poll the
671          * virtqueues once.
672          *
673          * In the abort case, sc->scsi_done will do nothing, because
674          * the block layer must have detected a timeout and as a result
675          * REQ_ATOM_COMPLETE has been set.
676          */
677         virtscsi_poll_requests(vscsi);
678
679 out:
680         mempool_free(cmd, virtscsi_cmd_pool);
681         return ret;
682 }
683
684 static int virtscsi_device_reset(struct scsi_cmnd *sc)
685 {
686         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sc->device->host);
687         struct virtio_scsi_cmd *cmd;
688
689         sdev_printk(KERN_INFO, sc->device, "device reset\n");
690         cmd = mempool_alloc(virtscsi_cmd_pool, GFP_NOIO);
691         if (!cmd)
692                 return FAILED;
693
694         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
695         cmd->sc = sc;
696         cmd->req.tmf = (struct virtio_scsi_ctrl_tmf_req){
697                 .type = VIRTIO_SCSI_T_TMF,
698                 .subtype = cpu_to_virtio32(vscsi->vdev,
699                                              VIRTIO_SCSI_T_TMF_LOGICAL_UNIT_RESET),
700                 .lun[0] = 1,
701                 .lun[1] = sc->device->id,
702                 .lun[2] = (sc->device->lun >> 8) | 0x40,
703                 .lun[3] = sc->device->lun & 0xff,
704         };
705         return virtscsi_tmf(vscsi, cmd);
706 }
707
708 /**
709  * virtscsi_change_queue_depth() - Change a virtscsi target's queue depth
710  * @sdev:       Virtscsi target whose queue depth to change
711  * @qdepth:     New queue depth
712  */
713 static int virtscsi_change_queue_depth(struct scsi_device *sdev, int qdepth)
714 {
715         struct Scsi_Host *shost = sdev->host;
716         int max_depth = shost->cmd_per_lun;
717
718         return scsi_change_queue_depth(sdev, min(max_depth, qdepth));
719 }
720
721 static int virtscsi_abort(struct scsi_cmnd *sc)
722 {
723         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sc->device->host);
724         struct virtio_scsi_cmd *cmd;
725
726         scmd_printk(KERN_INFO, sc, "abort\n");
727         cmd = mempool_alloc(virtscsi_cmd_pool, GFP_NOIO);
728         if (!cmd)
729                 return FAILED;
730
731         memset(cmd, 0, sizeof(*cmd));
732         cmd->sc = sc;
733         cmd->req.tmf = (struct virtio_scsi_ctrl_tmf_req){
734                 .type = VIRTIO_SCSI_T_TMF,
735                 .subtype = VIRTIO_SCSI_T_TMF_ABORT_TASK,
736                 .lun[0] = 1,
737                 .lun[1] = sc->device->id,
738                 .lun[2] = (sc->device->lun >> 8) | 0x40,
739                 .lun[3] = sc->device->lun & 0xff,
740                 .tag = cpu_to_virtio64(vscsi->vdev, (unsigned long)sc),
741         };
742         return virtscsi_tmf(vscsi, cmd);
743 }
744
745 static int virtscsi_target_alloc(struct scsi_target *starget)
746 {
747         struct Scsi_Host *sh = dev_to_shost(starget->dev.parent);
748         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
749
750         struct virtio_scsi_target_state *tgt =
751                                 kmalloc(sizeof(*tgt), GFP_KERNEL);
752         if (!tgt)
753                 return -ENOMEM;
754
755         seqcount_init(&tgt->tgt_seq);
756         atomic_set(&tgt->reqs, 0);
757         tgt->req_vq = &vscsi->req_vqs[0];
758
759         starget->hostdata = tgt;
760         return 0;
761 }
762
763 static void virtscsi_target_destroy(struct scsi_target *starget)
764 {
765         struct virtio_scsi_target_state *tgt = starget->hostdata;
766         kfree(tgt);
767 }
768
769 static struct scsi_host_template virtscsi_host_template_single = {
770         .module = THIS_MODULE,
771         .name = "Virtio SCSI HBA",
772         .proc_name = "virtio_scsi",
773         .this_id = -1,
774         .cmd_size = sizeof(struct virtio_scsi_cmd),
775         .queuecommand = virtscsi_queuecommand_single,
776         .change_queue_depth = virtscsi_change_queue_depth,
777         .eh_abort_handler = virtscsi_abort,
778         .eh_device_reset_handler = virtscsi_device_reset,
779
780         .can_queue = 1024,
781         .dma_boundary = UINT_MAX,
782         .use_clustering = ENABLE_CLUSTERING,
783         .target_alloc = virtscsi_target_alloc,
784         .target_destroy = virtscsi_target_destroy,
785         .track_queue_depth = 1,
786 };
787
788 static struct scsi_host_template virtscsi_host_template_multi = {
789         .module = THIS_MODULE,
790         .name = "Virtio SCSI HBA",
791         .proc_name = "virtio_scsi",
792         .this_id = -1,
793         .cmd_size = sizeof(struct virtio_scsi_cmd),
794         .queuecommand = virtscsi_queuecommand_multi,
795         .change_queue_depth = virtscsi_change_queue_depth,
796         .eh_abort_handler = virtscsi_abort,
797         .eh_device_reset_handler = virtscsi_device_reset,
798
799         .can_queue = 1024,
800         .dma_boundary = UINT_MAX,
801         .use_clustering = ENABLE_CLUSTERING,
802         .target_alloc = virtscsi_target_alloc,
803         .target_destroy = virtscsi_target_destroy,
804         .track_queue_depth = 1,
805 };
806
807 #define virtscsi_config_get(vdev, fld) \
808         ({ \
809                 typeof(((struct virtio_scsi_config *)0)->fld) __val; \
810                 virtio_cread(vdev, struct virtio_scsi_config, fld, &__val); \
811                 __val; \
812         })
813
814 #define virtscsi_config_set(vdev, fld, val) \
815         do { \
816                 typeof(((struct virtio_scsi_config *)0)->fld) __val = (val); \
817                 virtio_cwrite(vdev, struct virtio_scsi_config, fld, &__val); \
818         } while(0)
819
820 static void __virtscsi_set_affinity(struct virtio_scsi *vscsi, bool affinity)
821 {
822         int i;
823         int cpu;
824
825         /* In multiqueue mode, when the number of cpu is equal
826          * to the number of request queues, we let the qeueues
827          * to be private to one cpu by setting the affinity hint
828          * to eliminate the contention.
829          */
830         if ((vscsi->num_queues == 1 ||
831              vscsi->num_queues != num_online_cpus()) && affinity) {
832                 if (vscsi->affinity_hint_set)
833                         affinity = false;
834                 else
835                         return;
836         }
837
838         if (affinity) {
839                 i = 0;
840                 for_each_online_cpu(cpu) {
841                         virtqueue_set_affinity(vscsi->req_vqs[i].vq, cpu);
842                         i++;
843                 }
844
845                 vscsi->affinity_hint_set = true;
846         } else {
847                 for (i = 0; i < vscsi->num_queues; i++) {
848                         if (!vscsi->req_vqs[i].vq)
849                                 continue;
850
851                         virtqueue_set_affinity(vscsi->req_vqs[i].vq, -1);
852                 }
853
854                 vscsi->affinity_hint_set = false;
855         }
856 }
857
858 static void virtscsi_set_affinity(struct virtio_scsi *vscsi, bool affinity)
859 {
860         get_online_cpus();
861         __virtscsi_set_affinity(vscsi, affinity);
862         put_online_cpus();
863 }
864
865 static int virtscsi_cpu_online(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
866 {
867         struct virtio_scsi *vscsi = hlist_entry_safe(node, struct virtio_scsi,
868                                                      node);
869         __virtscsi_set_affinity(vscsi, true);
870         return 0;
871 }
872
873 static int virtscsi_cpu_notif_add(struct virtio_scsi *vi)
874 {
875         int ret;
876
877         ret = cpuhp_state_add_instance(virtioscsi_online, &vi->node);
878         if (ret)
879                 return ret;
880
881         ret = cpuhp_state_add_instance(CPUHP_VIRT_SCSI_DEAD, &vi->node_dead);
882         if (ret)
883                 cpuhp_state_remove_instance(virtioscsi_online, &vi->node);
884         return ret;
885 }
886
887 static void virtscsi_cpu_notif_remove(struct virtio_scsi *vi)
888 {
889         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(virtioscsi_online, &vi->node);
890         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_VIRT_SCSI_DEAD,
891                                             &vi->node_dead);
892 }
893
894 static void virtscsi_init_vq(struct virtio_scsi_vq *virtscsi_vq,
895                              struct virtqueue *vq)
896 {
897         spin_lock_init(&virtscsi_vq->vq_lock);
898         virtscsi_vq->vq = vq;
899 }
900
901 static void virtscsi_remove_vqs(struct virtio_device *vdev)
902 {
903         struct Scsi_Host *sh = virtio_scsi_host(vdev);
904         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
905
906         virtscsi_set_affinity(vscsi, false);
907
908         /* Stop all the virtqueues. */
909         vdev->config->reset(vdev);
910
911         vdev->config->del_vqs(vdev);
912 }
913
914 static int virtscsi_init(struct virtio_device *vdev,
915                          struct virtio_scsi *vscsi)
916 {
917         int err;
918         u32 i;
919         u32 num_vqs;
920         vq_callback_t **callbacks;
921         const char **names;
922         struct virtqueue **vqs;
923
924         num_vqs = vscsi->num_queues + VIRTIO_SCSI_VQ_BASE;
925         vqs = kmalloc(num_vqs * sizeof(struct virtqueue *), GFP_KERNEL);
926         callbacks = kmalloc(num_vqs * sizeof(vq_callback_t *), GFP_KERNEL);
927         names = kmalloc(num_vqs * sizeof(char *), GFP_KERNEL);
928
929         if (!callbacks || !vqs || !names) {
930                 err = -ENOMEM;
931                 goto out;
932         }
933
934         callbacks[0] = virtscsi_ctrl_done;
935         callbacks[1] = virtscsi_event_done;
936         names[0] = "control";
937         names[1] = "event";
938         for (i = VIRTIO_SCSI_VQ_BASE; i < num_vqs; i++) {
939                 callbacks[i] = virtscsi_req_done;
940                 names[i] = "request";
941         }
942
943         /* Discover virtqueues and write information to configuration.  */
944         err = vdev->config->find_vqs(vdev, num_vqs, vqs, callbacks, names);
945         if (err)
946                 goto out;
947
948         virtscsi_init_vq(&vscsi->ctrl_vq, vqs[0]);
949         virtscsi_init_vq(&vscsi->event_vq, vqs[1]);
950         for (i = VIRTIO_SCSI_VQ_BASE; i < num_vqs; i++)
951                 virtscsi_init_vq(&vscsi->req_vqs[i - VIRTIO_SCSI_VQ_BASE],
952                                  vqs[i]);
953
954         virtscsi_config_set(vdev, cdb_size, VIRTIO_SCSI_CDB_SIZE);
955         virtscsi_config_set(vdev, sense_size, VIRTIO_SCSI_SENSE_SIZE);
956
957         err = 0;
958
959 out:
960         kfree(names);
961         kfree(callbacks);
962         kfree(vqs);
963         if (err)
964                 virtscsi_remove_vqs(vdev);
965         return err;
966 }
967
968 static int virtscsi_probe(struct virtio_device *vdev)
969 {
970         struct Scsi_Host *shost;
971         struct virtio_scsi *vscsi;
972         int err;
973         u32 sg_elems, num_targets;
974         u32 cmd_per_lun;
975         u32 num_queues;
976         struct scsi_host_template *hostt;
977
978         if (!vdev->config->get) {
979                 dev_err(&vdev->dev, "%s failure: config access disabled\n",
980                         __func__);
981                 return -EINVAL;
982         }
983
984         /* We need to know how many queues before we allocate. */
985         num_queues = virtscsi_config_get(vdev, num_queues) ? : 1;
986
987         num_targets = virtscsi_config_get(vdev, max_target) + 1;
988
989         if (num_queues == 1)
990                 hostt = &virtscsi_host_template_single;
991         else
992                 hostt = &virtscsi_host_template_multi;
993
994         shost = scsi_host_alloc(hostt,
995                 sizeof(*vscsi) + sizeof(vscsi->req_vqs[0]) * num_queues);
996         if (!shost)
997                 return -ENOMEM;
998
999         sg_elems = virtscsi_config_get(vdev, seg_max) ?: 1;
1000         shost->sg_tablesize = sg_elems;
1001         vscsi = shost_priv(shost);
1002         vscsi->vdev = vdev;
1003         vscsi->num_queues = num_queues;
1004         vdev->priv = shost;
1005
1006         err = virtscsi_init(vdev, vscsi);
1007         if (err)
1008                 goto virtscsi_init_failed;
1009
1010         err = virtscsi_cpu_notif_add(vscsi);
1011         if (err)
1012                 goto scsi_add_host_failed;
1013
1014         cmd_per_lun = virtscsi_config_get(vdev, cmd_per_lun) ?: 1;
1015         shost->cmd_per_lun = min_t(u32, cmd_per_lun, shost->can_queue);
1016         shost->max_sectors = virtscsi_config_get(vdev, max_sectors) ?: 0xFFFF;
1017
1018         /* LUNs > 256 are reported with format 1, so they go in the range
1019          * 16640-32767.
1020          */
1021         shost->max_lun = virtscsi_config_get(vdev, max_lun) + 1 + 0x4000;
1022         shost->max_id = num_targets;
1023         shost->max_channel = 0;
1024         shost->max_cmd_len = VIRTIO_SCSI_CDB_SIZE;
1025         shost->nr_hw_queues = num_queues;
1026
1027 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1028         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_SCSI_F_T10_PI)) {
1029                 int host_prot;
1030
1031                 host_prot = SHOST_DIF_TYPE1_PROTECTION | SHOST_DIF_TYPE2_PROTECTION |
1032                             SHOST_DIF_TYPE3_PROTECTION | SHOST_DIX_TYPE1_PROTECTION |
1033                             SHOST_DIX_TYPE2_PROTECTION | SHOST_DIX_TYPE3_PROTECTION;
1034
1035                 scsi_host_set_prot(shost, host_prot);
1036                 scsi_host_set_guard(shost, SHOST_DIX_GUARD_CRC);
1037         }
1038 #endif
1039
1040         err = scsi_add_host(shost, &vdev->dev);
1041         if (err)
1042                 goto scsi_add_host_failed;
1043
1044         virtio_device_ready(vdev);
1045
1046         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_SCSI_F_HOTPLUG))
1047                 virtscsi_kick_event_all(vscsi);
1048
1049         scsi_scan_host(shost);
1050         return 0;
1051
1052 scsi_add_host_failed:
1053         vdev->config->del_vqs(vdev);
1054 virtscsi_init_failed:
1055         scsi_host_put(shost);
1056         return err;
1057 }
1058
1059 static void virtscsi_remove(struct virtio_device *vdev)
1060 {
1061         struct Scsi_Host *shost = virtio_scsi_host(vdev);
1062         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(shost);
1063
1064         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_SCSI_F_HOTPLUG))
1065                 virtscsi_cancel_event_work(vscsi);
1066
1067         scsi_remove_host(shost);
1068
1069         virtscsi_cpu_notif_remove(vscsi);
1070
1071         virtscsi_remove_vqs(vdev);
1072         scsi_host_put(shost);
1073 }
1074
1075 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
1076 static int virtscsi_freeze(struct virtio_device *vdev)
1077 {
1078         struct Scsi_Host *sh = virtio_scsi_host(vdev);
1079         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
1080
1081         virtscsi_cpu_notif_remove(vscsi);
1082         virtscsi_remove_vqs(vdev);
1083         return 0;
1084 }
1085
1086 static int virtscsi_restore(struct virtio_device *vdev)
1087 {
1088         struct Scsi_Host *sh = virtio_scsi_host(vdev);
1089         struct virtio_scsi *vscsi = shost_priv(sh);
1090         int err;
1091
1092         err = virtscsi_init(vdev, vscsi);
1093         if (err)
1094                 return err;
1095
1096         err = virtscsi_cpu_notif_add(vscsi);
1097         if (err) {
1098                 vdev->config->del_vqs(vdev);
1099                 return err;
1100         }
1101         virtio_device_ready(vdev);
1102
1103         if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_SCSI_F_HOTPLUG))
1104                 virtscsi_kick_event_all(vscsi);
1105
1106         return err;
1107 }
1108 #endif
1109
1110 static struct virtio_device_id id_table[] = {
1111         { VIRTIO_ID_SCSI, VIRTIO_DEV_ANY_ID },
1112         { 0 },
1113 };
1114
1115 static unsigned int features[] = {
1116         VIRTIO_SCSI_F_HOTPLUG,
1117         VIRTIO_SCSI_F_CHANGE,
1118 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1119         VIRTIO_SCSI_F_T10_PI,
1120 #endif
1121 };
1122
1123 static struct virtio_driver virtio_scsi_driver = {
1124         .feature_table = features,
1125         .feature_table_size = ARRAY_SIZE(features),
1126         .driver.name = KBUILD_MODNAME,
1127         .driver.owner = THIS_MODULE,
1128         .id_table = id_table,
1129         .probe = virtscsi_probe,
1130 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
1131         .freeze = virtscsi_freeze,
1132         .restore = virtscsi_restore,
1133 #endif
1134         .remove = virtscsi_remove,
1135 };
1136
1137 static int __init init(void)
1138 {
1139         int ret = -ENOMEM;
1140
1141         virtscsi_cmd_cache = KMEM_CACHE(virtio_scsi_cmd, 0);
1142         if (!virtscsi_cmd_cache) {
1143                 pr_err("kmem_cache_create() for virtscsi_cmd_cache failed\n");
1144                 goto error;
1145         }
1146
1147
1148         virtscsi_cmd_pool =
1149                 mempool_create_slab_pool(VIRTIO_SCSI_MEMPOOL_SZ,
1150                                          virtscsi_cmd_cache);
1151         if (!virtscsi_cmd_pool) {
1152                 pr_err("mempool_create() for virtscsi_cmd_pool failed\n");
1153                 goto error;
1154         }
1155         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
1156                                       "scsi/virtio:online",
1157                                       virtscsi_cpu_online, NULL);
1158         if (ret < 0)
1159                 goto error;
1160         virtioscsi_online = ret;
1161         ret = cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_VIRT_SCSI_DEAD, "scsi/virtio:dead",
1162                                       NULL, virtscsi_cpu_online);
1163         if (ret)
1164                 goto error;
1165         ret = register_virtio_driver(&virtio_scsi_driver);
1166         if (ret < 0)
1167                 goto error;
1168
1169         return 0;
1170
1171 error:
1172         if (virtscsi_cmd_pool) {
1173                 mempool_destroy(virtscsi_cmd_pool);
1174                 virtscsi_cmd_pool = NULL;
1175         }
1176         if (virtscsi_cmd_cache) {
1177                 kmem_cache_destroy(virtscsi_cmd_cache);
1178                 virtscsi_cmd_cache = NULL;
1179         }
1180         if (virtioscsi_online)
1181                 cpuhp_remove_multi_state(virtioscsi_online);
1182         cpuhp_remove_multi_state(CPUHP_VIRT_SCSI_DEAD);
1183         return ret;
1184 }
1185
1186 static void __exit fini(void)
1187 {
1188         unregister_virtio_driver(&virtio_scsi_driver);
1189         cpuhp_remove_multi_state(virtioscsi_online);
1190         cpuhp_remove_multi_state(CPUHP_VIRT_SCSI_DEAD);
1191         mempool_destroy(virtscsi_cmd_pool);
1192         kmem_cache_destroy(virtscsi_cmd_cache);
1193 }
1194 module_init(init);
1195 module_exit(fini);
1196
1197 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);
1198 MODULE_DESCRIPTION("Virtio SCSI HBA driver");
1199 MODULE_LICENSE("GPL");