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