Merge tag 'aspeed-5.19-devicetree' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/sched/sysctl.h>
20 #include <linux/blk-crypto.h>
21 #include <linux/xarray.h>
22
23 #include <trace/events/block.h>
24 #include "blk.h"
25 #include "blk-rq-qos.h"
26 #include "blk-cgroup.h"
27
28 struct bio_alloc_cache {
29         struct bio              *free_list;
30         unsigned int            nr;
31 };
32
33 static struct biovec_slab {
34         int nr_vecs;
35         char *name;
36         struct kmem_cache *slab;
37 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
38         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
39         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
40         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
41         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
42 };
43
44 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
45 {
46         switch (nr_vecs) {
47         /* smaller bios use inline vecs */
48         case 5 ... 16:
49                 return &bvec_slabs[0];
50         case 17 ... 64:
51                 return &bvec_slabs[1];
52         case 65 ... 128:
53                 return &bvec_slabs[2];
54         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
55                 return &bvec_slabs[3];
56         default:
57                 BUG();
58                 return NULL;
59         }
60 }
61
62 /*
63  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
64  * IO code that does not need private memory pools.
65  */
66 struct bio_set fs_bio_set;
67 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
68
69 /*
70  * Our slab pool management
71  */
72 struct bio_slab {
73         struct kmem_cache *slab;
74         unsigned int slab_ref;
75         unsigned int slab_size;
76         char name[8];
77 };
78 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
79 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
80
81 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
82 {
83         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
84
85         if (!bslab)
86                 return NULL;
87
88         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
89         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
90                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
91                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
92         if (!bslab->slab)
93                 goto fail_alloc_slab;
94
95         bslab->slab_ref = 1;
96         bslab->slab_size = size;
97
98         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
99                 return bslab;
100
101         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
102
103 fail_alloc_slab:
104         kfree(bslab);
105         return NULL;
106 }
107
108 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
109 {
110         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
111 }
112
113 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
114 {
115         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
116         struct bio_slab *bslab;
117
118         mutex_lock(&bio_slab_lock);
119         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
120         if (bslab)
121                 bslab->slab_ref++;
122         else
123                 bslab = create_bio_slab(size);
124         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
125
126         if (bslab)
127                 return bslab->slab;
128         return NULL;
129 }
130
131 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
132 {
133         struct bio_slab *bslab = NULL;
134         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
135
136         mutex_lock(&bio_slab_lock);
137
138         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
139         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
140                 goto out;
141
142         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
143
144         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
145
146         if (--bslab->slab_ref)
147                 goto out;
148
149         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
150
151         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
152         kfree(bslab);
153
154 out:
155         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
156 }
157
158 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
159 {
160         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
161
162         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
163                 mempool_free(bv, pool);
164         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
165                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
166 }
167
168 /*
169  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
170  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
171  */
172 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
173 {
174         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
175                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
176 }
177
178 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
179                 gfp_t gfp_mask)
180 {
181         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
182
183         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
184                 return NULL;
185
186         /*
187          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
188          * We also rely on this in the bvec_free path.
189          */
190         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
191
192         /*
193          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
194          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
195          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
196          */
197         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
198                 struct bio_vec *bvl;
199
200                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
201                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
202                         return bvl;
203                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
204         }
205
206         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
207 }
208
209 void bio_uninit(struct bio *bio)
210 {
211 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
212         if (bio->bi_blkg) {
213                 blkg_put(bio->bi_blkg);
214                 bio->bi_blkg = NULL;
215         }
216 #endif
217         if (bio_integrity(bio))
218                 bio_integrity_free(bio);
219
220         bio_crypt_free_ctx(bio);
221 }
222 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
223
224 static void bio_free(struct bio *bio)
225 {
226         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
227         void *p = bio;
228
229         WARN_ON_ONCE(!bs);
230
231         bio_uninit(bio);
232         bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, bio->bi_max_vecs);
233         mempool_free(p - bs->front_pad, &bs->bio_pool);
234 }
235
236 /*
237  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
238  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
239  * when IO has completed, or when the bio is released.
240  */
241 void bio_init(struct bio *bio, struct block_device *bdev, struct bio_vec *table,
242               unsigned short max_vecs, unsigned int opf)
243 {
244         bio->bi_next = NULL;
245         bio->bi_bdev = bdev;
246         bio->bi_opf = opf;
247         bio->bi_flags = 0;
248         bio->bi_ioprio = 0;
249         bio->bi_status = 0;
250         bio->bi_iter.bi_sector = 0;
251         bio->bi_iter.bi_size = 0;
252         bio->bi_iter.bi_idx = 0;
253         bio->bi_iter.bi_bvec_done = 0;
254         bio->bi_end_io = NULL;
255         bio->bi_private = NULL;
256 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
257         bio->bi_blkg = NULL;
258         bio->bi_issue.value = 0;
259         if (bdev)
260                 bio_associate_blkg(bio);
261 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
262         bio->bi_iocost_cost = 0;
263 #endif
264 #endif
265 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
266         bio->bi_crypt_context = NULL;
267 #endif
268 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
269         bio->bi_integrity = NULL;
270 #endif
271         bio->bi_vcnt = 0;
272
273         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
274         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
275         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
276
277         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
278         bio->bi_io_vec = table;
279         bio->bi_pool = NULL;
280 }
281 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
282
283 /**
284  * bio_reset - reinitialize a bio
285  * @bio:        bio to reset
286  * @bdev:       block device to use the bio for
287  * @opf:        operation and flags for bio
288  *
289  * Description:
290  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
291  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
292  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
293  *   comment in struct bio.
294  */
295 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, unsigned int opf)
296 {
297         bio_uninit(bio);
298         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
299         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
300         bio->bi_bdev = bdev;
301         if (bio->bi_bdev)
302                 bio_associate_blkg(bio);
303         bio->bi_opf = opf;
304 }
305 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
306
307 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
308 {
309         struct bio *parent = bio->bi_private;
310
311         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
312                 parent->bi_status = bio->bi_status;
313         bio_put(bio);
314         return parent;
315 }
316
317 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
318 {
319         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
320 }
321
322 /**
323  * bio_chain - chain bio completions
324  * @bio: the target bio
325  * @parent: the parent bio of @bio
326  *
327  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
328  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
329  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
330  *
331  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
332  */
333 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
334 {
335         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
336
337         bio->bi_private = parent;
338         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
339         bio_inc_remaining(parent);
340 }
341 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
342
343 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
344                 unsigned int nr_pages, unsigned int opf, gfp_t gfp)
345 {
346         struct bio *new = bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp);
347
348         if (bio) {
349                 bio_chain(bio, new);
350                 submit_bio(bio);
351         }
352
353         return new;
354 }
355 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
356
357 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
358 {
359         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
360         struct bio *bio;
361
362         while (1) {
363                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
364                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
365                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
366
367                 if (!bio)
368                         break;
369
370                 submit_bio_noacct(bio);
371         }
372 }
373
374 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
375 {
376         struct bio_list punt, nopunt;
377         struct bio *bio;
378
379         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
380                 return;
381         /*
382          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
383          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
384          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
385          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
386          * our own rescuer would be bad.
387          *
388          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
389          * remove from the middle of the list:
390          */
391
392         bio_list_init(&punt);
393         bio_list_init(&nopunt);
394
395         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
396                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
397         current->bio_list[0] = nopunt;
398
399         bio_list_init(&nopunt);
400         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
401                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
402         current->bio_list[1] = nopunt;
403
404         spin_lock(&bs->rescue_lock);
405         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
406         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
407
408         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
409 }
410
411 static struct bio *bio_alloc_percpu_cache(struct block_device *bdev,
412                 unsigned short nr_vecs, unsigned int opf, gfp_t gfp,
413                 struct bio_set *bs)
414 {
415         struct bio_alloc_cache *cache;
416         struct bio *bio;
417
418         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
419         if (!cache->free_list) {
420                 put_cpu();
421                 return NULL;
422         }
423         bio = cache->free_list;
424         cache->free_list = bio->bi_next;
425         cache->nr--;
426         put_cpu();
427
428         bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs, opf);
429         bio->bi_pool = bs;
430         return bio;
431 }
432
433 /**
434  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
435  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
436  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
437  * @opf:        operation and flags for bio
438  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
439  * @bs:         the bio_set to allocate from.
440  *
441  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
442  *
443  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
444  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
445  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
446  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
447  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
448  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
449  *
450  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
451  * bios are not submitted until after you return - see the code in
452  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
453  * stack overflows.
454  *
455  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
456  * would be susceptible to deadlocks, but we have
457  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
458  * thread.
459  *
460  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
461  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
462  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
463  * for per bio allocations.
464  *
465  * If REQ_ALLOC_CACHE is set, the final put of the bio MUST be done from process
466  * context, not hard/soft IRQ.
467  *
468  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
469  */
470 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
471                              unsigned int opf, gfp_t gfp_mask,
472                              struct bio_set *bs)
473 {
474         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
475         struct bio *bio;
476         void *p;
477
478         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
479         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
480                 return NULL;
481
482         if (opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
483                 if (bs->cache && nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
484                         bio = bio_alloc_percpu_cache(bdev, nr_vecs, opf,
485                                                      gfp_mask, bs);
486                         if (bio)
487                                 return bio;
488                         /*
489                          * No cached bio available, bio returned below marked with
490                          * REQ_ALLOC_CACHE to particpate in per-cpu alloc cache.
491                          */
492                 } else {
493                         opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
494                 }
495         }
496
497         /*
498          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
499          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
500          * submitted (and thus freed) until after we return.
501          *
502          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
503          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
504          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
505          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
506          * mempool's reserve.
507          *
508          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
509          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
510          * current->bio_list, we first try the allocation without
511          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
512          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
513          * gfp_flags.
514          */
515         if (current->bio_list &&
516             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
517              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
518             bs->rescue_workqueue)
519                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
520
521         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
522         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
523                 punt_bios_to_rescuer(bs);
524                 gfp_mask = saved_gfp;
525                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
526         }
527         if (unlikely(!p))
528                 return NULL;
529
530         bio = p + bs->front_pad;
531         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
532                 struct bio_vec *bvl = NULL;
533
534                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
535                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
536                         punt_bios_to_rescuer(bs);
537                         gfp_mask = saved_gfp;
538                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
539                 }
540                 if (unlikely(!bvl))
541                         goto err_free;
542
543                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
544         } else if (nr_vecs) {
545                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
546         } else {
547                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
548         }
549
550         bio->bi_pool = bs;
551         return bio;
552
553 err_free:
554         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
555         return NULL;
556 }
557 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
558
559 /**
560  * bio_kmalloc - kmalloc a bio
561  * @nr_vecs:    number of bio_vecs to allocate
562  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
563  *
564  * Use kmalloc to allocate a bio (including bvecs).  The bio must be initialized
565  * using bio_init() before use.  To free a bio returned from this function use
566  * kfree() after calling bio_uninit().  A bio returned from this function can
567  * be reused by calling bio_uninit() before calling bio_init() again.
568  *
569  * Note that unlike bio_alloc() or bio_alloc_bioset() allocations from this
570  * function are not backed by a mempool can can fail.  Do not use this function
571  * for allocations in the file system I/O path.
572  *
573  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
574  */
575 struct bio *bio_kmalloc(unsigned short nr_vecs, gfp_t gfp_mask)
576 {
577         struct bio *bio;
578
579         if (nr_vecs > UIO_MAXIOV)
580                 return NULL;
581         return kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_vecs), gfp_mask);
582 }
583 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
584
585 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
586 {
587         struct bio_vec bv;
588         struct bvec_iter iter;
589
590         bio_for_each_segment(bv, bio, iter)
591                 memzero_bvec(&bv);
592 }
593 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
594
595 /**
596  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
597  * @bio:        the bio to be truncated
598  * @new_size:   new size for truncating the bio
599  *
600  * Description:
601  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
602  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
603  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
604  */
605 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
606 {
607         struct bio_vec bv;
608         struct bvec_iter iter;
609         unsigned int done = 0;
610         bool truncated = false;
611
612         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
613                 return;
614
615         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
616                 goto exit;
617
618         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
619                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
620                         unsigned offset;
621
622                         if (!truncated)
623                                 offset = new_size - done;
624                         else
625                                 offset = 0;
626                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
627                                   bv.bv_len - offset);
628                         truncated = true;
629                 }
630                 done += bv.bv_len;
631         }
632
633  exit:
634         /*
635          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
636          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
637          * in its .end_bio() callback.
638          *
639          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
640          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
641          */
642         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
643 }
644
645 /**
646  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
647  * @bio:        bio to truncate
648  *
649  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
650  * block size is some multiple of the physical sector size.
651  *
652  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
653  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
654  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
655  * sector" case.
656  */
657 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
658 {
659         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
660
661         if (!maxsector)
662                 return;
663
664         /*
665          * If the *whole* IO is past the end of the device,
666          * let it through, and the IO layer will turn it into
667          * an EIO.
668          */
669         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
670                 return;
671
672         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
673         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
674                 return;
675
676         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
677 }
678
679 #define ALLOC_CACHE_MAX         512
680 #define ALLOC_CACHE_SLACK        64
681
682 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
683                                   unsigned int nr)
684 {
685         unsigned int i = 0;
686         struct bio *bio;
687
688         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
689                 cache->free_list = bio->bi_next;
690                 cache->nr--;
691                 bio_free(bio);
692                 if (++i == nr)
693                         break;
694         }
695 }
696
697 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
698 {
699         struct bio_set *bs;
700
701         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
702         if (bs->cache) {
703                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
704
705                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
706         }
707         return 0;
708 }
709
710 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
711 {
712         int cpu;
713
714         if (!bs->cache)
715                 return;
716
717         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
718         for_each_possible_cpu(cpu) {
719                 struct bio_alloc_cache *cache;
720
721                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
722                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
723         }
724         free_percpu(bs->cache);
725 }
726
727 /**
728  * bio_put - release a reference to a bio
729  * @bio:   bio to release reference to
730  *
731  * Description:
732  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
733  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
734  **/
735 void bio_put(struct bio *bio)
736 {
737         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
738                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
739                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
740                         return;
741         }
742
743         if (bio->bi_opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
744                 struct bio_alloc_cache *cache;
745
746                 bio_uninit(bio);
747                 cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
748                 bio->bi_next = cache->free_list;
749                 cache->free_list = bio;
750                 if (++cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX + ALLOC_CACHE_SLACK)
751                         bio_alloc_cache_prune(cache, ALLOC_CACHE_SLACK);
752                 put_cpu();
753         } else {
754                 bio_free(bio);
755         }
756 }
757 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
758
759 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
760 {
761         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
762         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
763                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
764         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
765         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
766
767         if (bio->bi_bdev) {
768                 if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
769                     bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
770                         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
771                 bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
772         }
773
774         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
775                 return -ENOMEM;
776         if (bio_integrity(bio_src) &&
777             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
778                 return -ENOMEM;
779         return 0;
780 }
781
782 /**
783  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
784  * @bdev: block_device to clone onto
785  * @bio_src: bio to clone from
786  * @gfp: allocation priority
787  * @bs: bio_set to allocate from
788  *
789  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
790  * bio, but not the actual data it points to.
791  *
792  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
793  */
794 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
795                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
796 {
797         struct bio *bio;
798
799         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
800         if (!bio)
801                 return NULL;
802
803         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
804                 bio_put(bio);
805                 return NULL;
806         }
807         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
808
809         return bio;
810 }
811 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
812
813 /**
814  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
815  * @bdev: block_device to clone onto
816  * @bio: bio to clone into
817  * @bio_src: bio to clone from
818  * @gfp: allocation priority
819  *
820  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
821  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
822  *
823  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
824  */
825 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
826                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
827 {
828         int ret;
829
830         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
831         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
832         if (ret)
833                 bio_uninit(bio);
834         return ret;
835 }
836 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
837
838 /**
839  * bio_full - check if the bio is full
840  * @bio:        bio to check
841  * @len:        length of one segment to be added
842  *
843  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
844  * added to the bio, otherwise return false
845  */
846 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
847 {
848         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
849                 return true;
850         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
851                 return true;
852         return false;
853 }
854
855 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
856                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
857                 bool *same_page)
858 {
859         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
860         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
861         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
862
863         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
864                 return false;
865         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
866                 return false;
867
868         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
869         if (*same_page)
870                 return true;
871         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
872 }
873
874 /**
875  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
876  * @bio: destination bio
877  * @page: start page to add
878  * @len: length of the data to add
879  * @off: offset of the data relative to @page
880  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
881  *
882  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
883  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
884  * page size.
885  *
886  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
887  *
888  * Return %true on success or %false on failure.
889  */
890 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
891                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
892 {
893         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
894                 return false;
895
896         if (bio->bi_vcnt > 0) {
897                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
898
899                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
900                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
901                                 *same_page = false;
902                                 return false;
903                         }
904                         bv->bv_len += len;
905                         bio->bi_iter.bi_size += len;
906                         return true;
907                 }
908         }
909         return false;
910 }
911
912 /*
913  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
914  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
915  * or Zone Append operations that we can't split.
916  */
917 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
918                                  struct page *page, unsigned len,
919                                  unsigned offset, bool *same_page)
920 {
921         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
922         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
923         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
924         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
925
926         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
927                 return false;
928         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
929                 return false;
930         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
931 }
932
933 /**
934  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
935  * @q: the target queue
936  * @bio: destination bio
937  * @page: page to add
938  * @len: vec entry length
939  * @offset: vec entry offset
940  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
941  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
942  *
943  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
944  * and gap limitations.
945  */
946 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
947                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
948                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
949 {
950         struct bio_vec *bvec;
951
952         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
953                 return 0;
954
955         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
956                 return 0;
957
958         if (bio->bi_vcnt > 0) {
959                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
960                         return len;
961
962                 /*
963                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
964                  * would create a gap, disallow it.
965                  */
966                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
967                 if (bvec_gap_to_prev(q, bvec, offset))
968                         return 0;
969         }
970
971         if (bio_full(bio, len))
972                 return 0;
973
974         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
975                 return 0;
976
977         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
978         bvec->bv_page = page;
979         bvec->bv_len = len;
980         bvec->bv_offset = offset;
981         bio->bi_vcnt++;
982         bio->bi_iter.bi_size += len;
983         return len;
984 }
985
986 /**
987  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
988  * @q: the target queue
989  * @bio: destination bio
990  * @page: page to add
991  * @len: vec entry length
992  * @offset: vec entry offset
993  *
994  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
995  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
996  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
997  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
998  *
999  * This should only be used by passthrough bios.
1000  */
1001 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1002                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
1003 {
1004         bool same_page = false;
1005         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1006                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1009
1010 /**
1011  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
1012  * @bio: destination bio
1013  * @page: page to add
1014  * @len: vec entry length
1015  * @offset: vec entry offset
1016  *
1017  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
1018  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
1019  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
1020  * other limitations of the target block device. The target block device must
1021  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
1022  * to an empty bio.
1023  *
1024  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
1025  */
1026 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1027                              unsigned int len, unsigned int offset)
1028 {
1029         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1030         bool same_page = false;
1031
1032         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1033                 return 0;
1034
1035         if (WARN_ON_ONCE(!blk_queue_is_zoned(q)))
1036                 return 0;
1037
1038         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1039                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1040 }
1041 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1042
1043 /**
1044  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1045  * @bio: destination bio
1046  * @page: start page to add
1047  * @len: length of the data to add, may cross pages
1048  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1049  *
1050  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1051  * that @bio has space for another bvec.
1052  */
1053 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1054                 unsigned int len, unsigned int off)
1055 {
1056         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
1057
1058         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1059         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1060
1061         bv->bv_page = page;
1062         bv->bv_offset = off;
1063         bv->bv_len = len;
1064
1065         bio->bi_iter.bi_size += len;
1066         bio->bi_vcnt++;
1067
1068         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
1069                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1072
1073 /**
1074  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1075  *      @bio: destination bio
1076  *      @page: start page to add
1077  *      @len: vec entry length, may cross pages
1078  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1079  *
1080  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1081  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1082  */
1083 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1084                  unsigned int len, unsigned int offset)
1085 {
1086         bool same_page = false;
1087
1088         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1089                 if (bio_full(bio, len))
1090                         return 0;
1091                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1092         }
1093         return len;
1094 }
1095 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1096
1097 /**
1098  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1099  * @bio: BIO to add to.
1100  * @folio: Folio to add.
1101  * @len: How many bytes from the folio to add.
1102  * @off: First byte in this folio to add.
1103  *
1104  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1105  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1106  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1107  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1108  *
1109  * Return: Whether the addition was successful.
1110  */
1111 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1112                    size_t off)
1113 {
1114         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1115                 return false;
1116         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1117 }
1118
1119 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1120 {
1121         struct bvec_iter_all iter_all;
1122         struct bio_vec *bvec;
1123
1124         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1125                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1126                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1127                 put_page(bvec->bv_page);
1128         }
1129 }
1130 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1131
1132 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1133 {
1134         size_t size = iov_iter_count(iter);
1135
1136         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1137
1138         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1139                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1140                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1141
1142                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1143         }
1144
1145         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1146         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1147         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1148         bio->bi_iter.bi_size = size;
1149         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1150         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1151 }
1152
1153 static void bio_put_pages(struct page **pages, size_t size, size_t off)
1154 {
1155         size_t i, nr = DIV_ROUND_UP(size + (off & ~PAGE_MASK), PAGE_SIZE);
1156
1157         for (i = 0; i < nr; i++)
1158                 put_page(pages[i]);
1159 }
1160
1161 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1162
1163 /**
1164  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1165  * @bio: bio to add pages to
1166  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1167  *
1168  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1169  * pages will have to be released using put_page() when done.
1170  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1171  * next non-empty segment of the iov iterator.
1172  */
1173 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1174 {
1175         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1176         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1177         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1178         struct page **pages = (struct page **)bv;
1179         bool same_page = false;
1180         ssize_t size, left;
1181         unsigned len, i;
1182         size_t offset;
1183
1184         /*
1185          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1186          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1187          * without overwriting the temporary page array.
1188         */
1189         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1190         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1191
1192         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1193         if (unlikely(size <= 0))
1194                 return size ? size : -EFAULT;
1195
1196         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1197                 struct page *page = pages[i];
1198
1199                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1200
1201                 if (__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1202                         if (same_page)
1203                                 put_page(page);
1204                 } else {
1205                         if (WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len))) {
1206                                 bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1207                                 return -EINVAL;
1208                         }
1209                         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1210                 }
1211                 offset = 0;
1212         }
1213
1214         iov_iter_advance(iter, size);
1215         return 0;
1216 }
1217
1218 static int __bio_iov_append_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1219 {
1220         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1221         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1222         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1223         unsigned int max_append_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1224         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1225         struct page **pages = (struct page **)bv;
1226         ssize_t size, left;
1227         unsigned len, i;
1228         size_t offset;
1229         int ret = 0;
1230
1231         if (WARN_ON_ONCE(!max_append_sectors))
1232                 return 0;
1233
1234         /*
1235          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1236          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1237          * without overwriting the temporary page array.
1238          */
1239         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1240         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1241
1242         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1243         if (unlikely(size <= 0))
1244                 return size ? size : -EFAULT;
1245
1246         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1247                 struct page *page = pages[i];
1248                 bool same_page = false;
1249
1250                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1251                 if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1252                                 max_append_sectors, &same_page) != len) {
1253                         bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1254                         ret = -EINVAL;
1255                         break;
1256                 }
1257                 if (same_page)
1258                         put_page(page);
1259                 offset = 0;
1260         }
1261
1262         iov_iter_advance(iter, size - left);
1263         return ret;
1264 }
1265
1266 /**
1267  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1268  * @bio: bio to add pages to
1269  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1270  *
1271  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1272  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1273  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1274  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1275  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1276  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1277  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1278  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1279  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1280  *
1281  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1282  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1283  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1284  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1285  *
1286  * It's intended for direct IO, so doesn't do PSI tracking, the caller is
1287  * responsible for setting BIO_WORKINGSET if necessary.
1288  */
1289 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1290 {
1291         int ret = 0;
1292
1293         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1294                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1295                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1296                 return 0;
1297         }
1298
1299         do {
1300                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND)
1301                         ret = __bio_iov_append_get_pages(bio, iter);
1302                 else
1303                         ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1304         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1305
1306         /* don't account direct I/O as memory stall */
1307         bio_clear_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1308         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1309 }
1310 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1311
1312 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1313 {
1314         complete(bio->bi_private);
1315 }
1316
1317 /**
1318  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1319  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1320  *
1321  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1322  * bio_endio() on failure.
1323  *
1324  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1325  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1326  * on his own.
1327  */
1328 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1329 {
1330         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1331                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1332         unsigned long hang_check;
1333
1334         bio->bi_private = &done;
1335         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1336         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1337         submit_bio(bio);
1338
1339         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1340         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1341         if (hang_check)
1342                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1343                                         hang_check * (HZ/2)))
1344                         ;
1345         else
1346                 wait_for_completion_io(&done);
1347
1348         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1349 }
1350 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1351
1352 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1353 {
1354         if (bio_integrity(bio))
1355                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1356
1357         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1358         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1359 }
1360 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1361
1362 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1363                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1364 {
1365         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1366                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1367                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1368                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1369                 void *src_buf;
1370
1371                 src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1372                 memcpy_to_bvec(&dst_bv, src_buf);
1373                 kunmap_local(src_buf);
1374
1375                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1376                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1377         }
1378 }
1379 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1380
1381 /**
1382  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1383  * @src: source bio
1384  * @dst: destination bio
1385  *
1386  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1387  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1388  */
1389 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1390 {
1391         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1392         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1393
1394         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1395 }
1396 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1397
1398 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1399 {
1400         struct bio_vec *bvec;
1401         struct bvec_iter_all iter_all;
1402
1403         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1404                 __free_page(bvec->bv_page);
1405 }
1406 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1407
1408 /*
1409  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1410  * for performing direct-IO in BIOs.
1411  *
1412  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1413  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1414  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1415  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1416  * in process context.
1417  *
1418  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1419  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1420  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1421  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1422  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1423  *
1424  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1425  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1426  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1427  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1428  * pagecache.
1429  *
1430  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1431  * deferred bio dirtying paths.
1432  */
1433
1434 /*
1435  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1436  */
1437 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1438 {
1439         struct bio_vec *bvec;
1440         struct bvec_iter_all iter_all;
1441
1442         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1443                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1444                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1445         }
1446 }
1447
1448 /*
1449  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1450  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1451  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1452  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1453  *
1454  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1455  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1456  * bio_put() against the BIO.
1457  */
1458
1459 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1460
1461 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1462 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1463 static struct bio *bio_dirty_list;
1464
1465 /*
1466  * This runs in process context
1467  */
1468 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1469 {
1470         struct bio *bio, *next;
1471
1472         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1473         next = bio_dirty_list;
1474         bio_dirty_list = NULL;
1475         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1476
1477         while ((bio = next) != NULL) {
1478                 next = bio->bi_private;
1479
1480                 bio_release_pages(bio, true);
1481                 bio_put(bio);
1482         }
1483 }
1484
1485 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1486 {
1487         struct bio_vec *bvec;
1488         unsigned long flags;
1489         struct bvec_iter_all iter_all;
1490
1491         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1492                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1493                         goto defer;
1494         }
1495
1496         bio_release_pages(bio, false);
1497         bio_put(bio);
1498         return;
1499 defer:
1500         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1501         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1502         bio_dirty_list = bio;
1503         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1504         schedule_work(&bio_dirty_work);
1505 }
1506
1507 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1508 {
1509         /*
1510          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1511          * we always end io on the first invocation.
1512          */
1513         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1514                 return true;
1515
1516         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1517
1518         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1519                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1520                 return true;
1521         }
1522
1523         return false;
1524 }
1525
1526 /**
1527  * bio_endio - end I/O on a bio
1528  * @bio:        bio
1529  *
1530  * Description:
1531  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1532  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1533  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1534  *
1535  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1536  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1537  *   last time.
1538  **/
1539 void bio_endio(struct bio *bio)
1540 {
1541 again:
1542         if (!bio_remaining_done(bio))
1543                 return;
1544         if (!bio_integrity_endio(bio))
1545                 return;
1546
1547         rq_qos_done_bio(bio);
1548
1549         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1550                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1551                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1552         }
1553
1554         /*
1555          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1556          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1557          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1558          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1559          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1560          * gcc's sibling call optimization.
1561          */
1562         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1563                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1564                 goto again;
1565         }
1566
1567         blk_throtl_bio_endio(bio);
1568         /* release cgroup info */
1569         bio_uninit(bio);
1570         if (bio->bi_end_io)
1571                 bio->bi_end_io(bio);
1572 }
1573 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1574
1575 /**
1576  * bio_split - split a bio
1577  * @bio:        bio to split
1578  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1579  * @gfp:        gfp mask
1580  * @bs:         bio set to allocate from
1581  *
1582  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1583  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1584  *
1585  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1586  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1587  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1588  */
1589 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1590                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1591 {
1592         struct bio *split;
1593
1594         BUG_ON(sectors <= 0);
1595         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1596
1597         /* Zone append commands cannot be split */
1598         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1599                 return NULL;
1600
1601         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1602         if (!split)
1603                 return NULL;
1604
1605         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1606
1607         if (bio_integrity(split))
1608                 bio_integrity_trim(split);
1609
1610         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1611
1612         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1613                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1614
1615         return split;
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1618
1619 /**
1620  * bio_trim - trim a bio
1621  * @bio:        bio to trim
1622  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1623  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1624  *
1625  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1626  * to the underlying device in parts.
1627  */
1628 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1629 {
1630         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1631                          offset + size > bio_sectors(bio)))
1632                 return;
1633
1634         size <<= 9;
1635         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1636                 return;
1637
1638         bio_advance(bio, offset << 9);
1639         bio->bi_iter.bi_size = size;
1640
1641         if (bio_integrity(bio))
1642                 bio_integrity_trim(bio);
1643 }
1644 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1645
1646 /*
1647  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1648  * use the global biovec slabs created for general use.
1649  */
1650 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1651 {
1652         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1653
1654         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1655 }
1656
1657 /*
1658  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1659  *
1660  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1661  * kzalloc()).
1662  */
1663 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1664 {
1665         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1666         if (bs->rescue_workqueue)
1667                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1668         bs->rescue_workqueue = NULL;
1669
1670         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1671         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1672
1673         bioset_integrity_free(bs);
1674         if (bs->bio_slab)
1675                 bio_put_slab(bs);
1676         bs->bio_slab = NULL;
1677 }
1678 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1679
1680 /**
1681  * bioset_init - Initialize a bio_set
1682  * @bs:         pool to initialize
1683  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1684  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1685  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1686  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1687  *
1688  * Description:
1689  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1690  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1691  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1692  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1693  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1694  *    or things will break badly.
1695  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1696  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1697  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1698  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1699  *
1700  */
1701 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1702                 unsigned int pool_size,
1703                 unsigned int front_pad,
1704                 int flags)
1705 {
1706         bs->front_pad = front_pad;
1707         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1708                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1709         else
1710                 bs->back_pad = 0;
1711
1712         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1713         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1714         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1715
1716         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1717         if (!bs->bio_slab)
1718                 return -ENOMEM;
1719
1720         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1721                 goto bad;
1722
1723         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1724             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1725                 goto bad;
1726
1727         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1728                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1729                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1730                 if (!bs->rescue_workqueue)
1731                         goto bad;
1732         }
1733         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1734                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1735                 if (!bs->cache)
1736                         goto bad;
1737                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1738         }
1739
1740         return 0;
1741 bad:
1742         bioset_exit(bs);
1743         return -ENOMEM;
1744 }
1745 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1746
1747 /*
1748  * Initialize and setup a new bio_set, based on the settings from
1749  * another bio_set.
1750  */
1751 int bioset_init_from_src(struct bio_set *bs, struct bio_set *src)
1752 {
1753         int flags;
1754
1755         flags = 0;
1756         if (src->bvec_pool.min_nr)
1757                 flags |= BIOSET_NEED_BVECS;
1758         if (src->rescue_workqueue)
1759                 flags |= BIOSET_NEED_RESCUER;
1760         if (src->cache)
1761                 flags |= BIOSET_PERCPU_CACHE;
1762
1763         return bioset_init(bs, src->bio_pool.min_nr, src->front_pad, flags);
1764 }
1765 EXPORT_SYMBOL(bioset_init_from_src);
1766
1767 static int __init init_bio(void)
1768 {
1769         int i;
1770
1771         bio_integrity_init();
1772
1773         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1774                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1775
1776                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1777                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1778                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1779         }
1780
1781         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1782                                         bio_cpu_dead);
1783
1784         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1785                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1786
1787         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1788                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1789
1790         return 0;
1791 }
1792 subsys_initcall(init_bio);