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