Merge tag 'perf-tools-for-v5.17-2022-01-22' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[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              *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, bv.bv_offset + offset,
573                                   bv.bv_len - offset);
574                         truncated = true;
575                 }
576                 done += bv.bv_len;
577         }
578
579  exit:
580         /*
581          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
582          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
583          * in its .end_bio() callback.
584          *
585          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
586          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
587          */
588         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
589 }
590
591 /**
592  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
593  * @bio:        bio to truncate
594  *
595  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
596  * block size is some multiple of the physical sector size.
597  *
598  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
599  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
600  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
601  * sector" case.
602  */
603 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
604 {
605         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
606
607         if (!maxsector)
608                 return;
609
610         /*
611          * If the *whole* IO is past the end of the device,
612          * let it through, and the IO layer will turn it into
613          * an EIO.
614          */
615         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
616                 return;
617
618         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
619         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
620                 return;
621
622         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
623 }
624
625 #define ALLOC_CACHE_MAX         512
626 #define ALLOC_CACHE_SLACK        64
627
628 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
629                                   unsigned int nr)
630 {
631         unsigned int i = 0;
632         struct bio *bio;
633
634         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
635                 cache->free_list = bio->bi_next;
636                 cache->nr--;
637                 bio_free(bio);
638                 if (++i == nr)
639                         break;
640         }
641 }
642
643 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
644 {
645         struct bio_set *bs;
646
647         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
648         if (bs->cache) {
649                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
650
651                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
652         }
653         return 0;
654 }
655
656 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
657 {
658         int cpu;
659
660         if (!bs->cache)
661                 return;
662
663         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
664         for_each_possible_cpu(cpu) {
665                 struct bio_alloc_cache *cache;
666
667                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
668                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
669         }
670         free_percpu(bs->cache);
671 }
672
673 /**
674  * bio_put - release a reference to a bio
675  * @bio:   bio to release reference to
676  *
677  * Description:
678  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
679  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
680  **/
681 void bio_put(struct bio *bio)
682 {
683         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
684                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
685                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
686                         return;
687         }
688
689         if (bio_flagged(bio, BIO_PERCPU_CACHE)) {
690                 struct bio_alloc_cache *cache;
691
692                 bio_uninit(bio);
693                 cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
694                 bio->bi_next = cache->free_list;
695                 cache->free_list = bio;
696                 if (++cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX + ALLOC_CACHE_SLACK)
697                         bio_alloc_cache_prune(cache, ALLOC_CACHE_SLACK);
698                 put_cpu();
699         } else {
700                 bio_free(bio);
701         }
702 }
703 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
704
705 /**
706  *      __bio_clone_fast - clone a bio that shares the original bio's biovec
707  *      @bio: destination bio
708  *      @bio_src: bio to clone
709  *
710  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
711  *      the actual data it points to. Reference count of returned
712  *      bio will be one.
713  *
714  *      Caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
715  */
716 void __bio_clone_fast(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
717 {
718         WARN_ON_ONCE(bio->bi_pool && bio->bi_max_vecs);
719
720         /*
721          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
722          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
723          */
724         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
725         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
726         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
727                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
728         if (bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
729                 bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
730         bio->bi_opf = bio_src->bi_opf;
731         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
732         bio->bi_write_hint = bio_src->bi_write_hint;
733         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
734         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
735
736         bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
737         blkcg_bio_issue_init(bio);
738 }
739 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone_fast);
740
741 /**
742  *      bio_clone_fast - clone a bio that shares the original bio's biovec
743  *      @bio: bio to clone
744  *      @gfp_mask: allocation priority
745  *      @bs: bio_set to allocate from
746  *
747  *      Like __bio_clone_fast, only also allocates the returned bio
748  */
749 struct bio *bio_clone_fast(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask, struct bio_set *bs)
750 {
751         struct bio *b;
752
753         b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, 0, bs);
754         if (!b)
755                 return NULL;
756
757         __bio_clone_fast(b, bio);
758
759         if (bio_crypt_clone(b, bio, gfp_mask) < 0)
760                 goto err_put;
761
762         if (bio_integrity(bio) &&
763             bio_integrity_clone(b, bio, gfp_mask) < 0)
764                 goto err_put;
765
766         return b;
767
768 err_put:
769         bio_put(b);
770         return NULL;
771 }
772 EXPORT_SYMBOL(bio_clone_fast);
773
774 const char *bio_devname(struct bio *bio, char *buf)
775 {
776         return bdevname(bio->bi_bdev, buf);
777 }
778 EXPORT_SYMBOL(bio_devname);
779
780 /**
781  * bio_full - check if the bio is full
782  * @bio:        bio to check
783  * @len:        length of one segment to be added
784  *
785  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
786  * added to the bio, otherwise return false
787  */
788 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
789 {
790         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
791                 return true;
792         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
793                 return true;
794         return false;
795 }
796
797 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
798                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
799                 bool *same_page)
800 {
801         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
802         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
803         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
804
805         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
806                 return false;
807         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
808                 return false;
809
810         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
811         if (*same_page)
812                 return true;
813         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
814 }
815
816 /**
817  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
818  * @bio: destination bio
819  * @page: start page to add
820  * @len: length of the data to add
821  * @off: offset of the data relative to @page
822  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
823  *
824  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
825  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
826  * page size.
827  *
828  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
829  *
830  * Return %true on success or %false on failure.
831  */
832 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
833                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
834 {
835         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
836                 return false;
837
838         if (bio->bi_vcnt > 0) {
839                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
840
841                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
842                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
843                                 *same_page = false;
844                                 return false;
845                         }
846                         bv->bv_len += len;
847                         bio->bi_iter.bi_size += len;
848                         return true;
849                 }
850         }
851         return false;
852 }
853
854 /*
855  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
856  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
857  * or Zone Append operations that we can't split.
858  */
859 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
860                                  struct page *page, unsigned len,
861                                  unsigned offset, bool *same_page)
862 {
863         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
864         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
865         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
866         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
867
868         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
869                 return false;
870         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
871                 return false;
872         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
873 }
874
875 /**
876  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
877  * @q: the target queue
878  * @bio: destination bio
879  * @page: page to add
880  * @len: vec entry length
881  * @offset: vec entry offset
882  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
883  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
884  *
885  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
886  * and gap limitations.
887  */
888 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
889                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
890                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
891 {
892         struct bio_vec *bvec;
893
894         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
895                 return 0;
896
897         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
898                 return 0;
899
900         if (bio->bi_vcnt > 0) {
901                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
902                         return len;
903
904                 /*
905                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
906                  * would create a gap, disallow it.
907                  */
908                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
909                 if (bvec_gap_to_prev(q, bvec, offset))
910                         return 0;
911         }
912
913         if (bio_full(bio, len))
914                 return 0;
915
916         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
917                 return 0;
918
919         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
920         bvec->bv_page = page;
921         bvec->bv_len = len;
922         bvec->bv_offset = offset;
923         bio->bi_vcnt++;
924         bio->bi_iter.bi_size += len;
925         return len;
926 }
927
928 /**
929  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
930  * @q: the target queue
931  * @bio: destination bio
932  * @page: page to add
933  * @len: vec entry length
934  * @offset: vec entry offset
935  *
936  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
937  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
938  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
939  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
940  *
941  * This should only be used by passthrough bios.
942  */
943 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
944                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
945 {
946         bool same_page = false;
947         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
948                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
949 }
950 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
951
952 /**
953  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
954  * @bio: destination bio
955  * @page: page to add
956  * @len: vec entry length
957  * @offset: vec entry offset
958  *
959  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
960  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
961  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
962  * other limitations of the target block device. The target block device must
963  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
964  * to an empty bio.
965  *
966  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
967  */
968 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
969                              unsigned int len, unsigned int offset)
970 {
971         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
972         bool same_page = false;
973
974         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
975                 return 0;
976
977         if (WARN_ON_ONCE(!blk_queue_is_zoned(q)))
978                 return 0;
979
980         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
981                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
982 }
983 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
984
985 /**
986  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
987  * @bio: destination bio
988  * @page: start page to add
989  * @len: length of the data to add, may cross pages
990  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
991  *
992  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
993  * that @bio has space for another bvec.
994  */
995 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
996                 unsigned int len, unsigned int off)
997 {
998         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
999
1000         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1001         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1002
1003         bv->bv_page = page;
1004         bv->bv_offset = off;
1005         bv->bv_len = len;
1006
1007         bio->bi_iter.bi_size += len;
1008         bio->bi_vcnt++;
1009
1010         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
1011                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1012 }
1013 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1014
1015 /**
1016  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1017  *      @bio: destination bio
1018  *      @page: start page to add
1019  *      @len: vec entry length, may cross pages
1020  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1021  *
1022  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1023  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1024  */
1025 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1026                  unsigned int len, unsigned int offset)
1027 {
1028         bool same_page = false;
1029
1030         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1031                 if (bio_full(bio, len))
1032                         return 0;
1033                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1034         }
1035         return len;
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1038
1039 /**
1040  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1041  * @bio: BIO to add to.
1042  * @folio: Folio to add.
1043  * @len: How many bytes from the folio to add.
1044  * @off: First byte in this folio to add.
1045  *
1046  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1047  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1048  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1049  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1050  *
1051  * Return: Whether the addition was successful.
1052  */
1053 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1054                    size_t off)
1055 {
1056         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1057                 return 0;
1058         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1059 }
1060
1061 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1062 {
1063         struct bvec_iter_all iter_all;
1064         struct bio_vec *bvec;
1065
1066         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1067                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1068                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1069                 put_page(bvec->bv_page);
1070         }
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1073
1074 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1075 {
1076         size_t size = iov_iter_count(iter);
1077
1078         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1079
1080         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1081                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1082                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1083
1084                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1085         }
1086
1087         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1088         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1089         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1090         bio->bi_iter.bi_size = size;
1091         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1092         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1093 }
1094
1095 static void bio_put_pages(struct page **pages, size_t size, size_t off)
1096 {
1097         size_t i, nr = DIV_ROUND_UP(size + (off & ~PAGE_MASK), PAGE_SIZE);
1098
1099         for (i = 0; i < nr; i++)
1100                 put_page(pages[i]);
1101 }
1102
1103 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1104
1105 /**
1106  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1107  * @bio: bio to add pages to
1108  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1109  *
1110  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1111  * pages will have to be released using put_page() when done.
1112  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1113  * next non-empty segment of the iov iterator.
1114  */
1115 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1116 {
1117         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1118         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1119         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1120         struct page **pages = (struct page **)bv;
1121         bool same_page = false;
1122         ssize_t size, left;
1123         unsigned len, i;
1124         size_t offset;
1125
1126         /*
1127          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1128          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1129          * without overwriting the temporary page array.
1130         */
1131         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1132         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1133
1134         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1135         if (unlikely(size <= 0))
1136                 return size ? size : -EFAULT;
1137
1138         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1139                 struct page *page = pages[i];
1140
1141                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1142
1143                 if (__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1144                         if (same_page)
1145                                 put_page(page);
1146                 } else {
1147                         if (WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len))) {
1148                                 bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1149                                 return -EINVAL;
1150                         }
1151                         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1152                 }
1153                 offset = 0;
1154         }
1155
1156         iov_iter_advance(iter, size);
1157         return 0;
1158 }
1159
1160 static int __bio_iov_append_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1161 {
1162         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1163         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1164         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1165         unsigned int max_append_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1166         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1167         struct page **pages = (struct page **)bv;
1168         ssize_t size, left;
1169         unsigned len, i;
1170         size_t offset;
1171         int ret = 0;
1172
1173         if (WARN_ON_ONCE(!max_append_sectors))
1174                 return 0;
1175
1176         /*
1177          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1178          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1179          * without overwriting the temporary page array.
1180          */
1181         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1182         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1183
1184         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1185         if (unlikely(size <= 0))
1186                 return size ? size : -EFAULT;
1187
1188         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1189                 struct page *page = pages[i];
1190                 bool same_page = false;
1191
1192                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1193                 if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1194                                 max_append_sectors, &same_page) != len) {
1195                         bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1196                         ret = -EINVAL;
1197                         break;
1198                 }
1199                 if (same_page)
1200                         put_page(page);
1201                 offset = 0;
1202         }
1203
1204         iov_iter_advance(iter, size - left);
1205         return ret;
1206 }
1207
1208 /**
1209  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1210  * @bio: bio to add pages to
1211  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1212  *
1213  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1214  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1215  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1216  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1217  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1218  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1219  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1220  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1221  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1222  *
1223  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1224  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1225  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1226  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1227  *
1228  * It's intended for direct IO, so doesn't do PSI tracking, the caller is
1229  * responsible for setting BIO_WORKINGSET if necessary.
1230  */
1231 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1232 {
1233         int ret = 0;
1234
1235         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1236                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1237                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1238                 return 0;
1239         }
1240
1241         do {
1242                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND)
1243                         ret = __bio_iov_append_get_pages(bio, iter);
1244                 else
1245                         ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1246         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1247
1248         /* don't account direct I/O as memory stall */
1249         bio_clear_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1250         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1251 }
1252 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1253
1254 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1255 {
1256         complete(bio->bi_private);
1257 }
1258
1259 /**
1260  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1261  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1262  *
1263  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1264  * bio_endio() on failure.
1265  *
1266  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1267  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1268  * on his own.
1269  */
1270 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1271 {
1272         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1273                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1274         unsigned long hang_check;
1275
1276         bio->bi_private = &done;
1277         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1278         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1279         submit_bio(bio);
1280
1281         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1282         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1283         if (hang_check)
1284                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1285                                         hang_check * (HZ/2)))
1286                         ;
1287         else
1288                 wait_for_completion_io(&done);
1289
1290         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1293
1294 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1295 {
1296         if (bio_integrity(bio))
1297                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1298
1299         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1300         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1301 }
1302 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1303
1304 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1305                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1306 {
1307         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1308                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1309                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1310                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1311                 void *src_buf;
1312
1313                 src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1314                 memcpy_to_bvec(&dst_bv, src_buf);
1315                 kunmap_local(src_buf);
1316
1317                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1318                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1319         }
1320 }
1321 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1322
1323 /**
1324  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1325  * @src: source bio
1326  * @dst: destination bio
1327  *
1328  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1329  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1330  */
1331 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1332 {
1333         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1334         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1335
1336         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1337 }
1338 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1339
1340 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1341 {
1342         struct bio_vec *bvec;
1343         struct bvec_iter_all iter_all;
1344
1345         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1346                 __free_page(bvec->bv_page);
1347 }
1348 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1349
1350 /*
1351  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1352  * for performing direct-IO in BIOs.
1353  *
1354  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1355  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1356  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1357  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1358  * in process context.
1359  *
1360  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1361  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1362  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1363  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1364  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1365  *
1366  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1367  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1368  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1369  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1370  * pagecache.
1371  *
1372  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1373  * deferred bio dirtying paths.
1374  */
1375
1376 /*
1377  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1378  */
1379 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1380 {
1381         struct bio_vec *bvec;
1382         struct bvec_iter_all iter_all;
1383
1384         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1385                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1386                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1387         }
1388 }
1389
1390 /*
1391  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1392  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1393  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1394  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1395  *
1396  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1397  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1398  * bio_put() against the BIO.
1399  */
1400
1401 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1402
1403 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1404 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1405 static struct bio *bio_dirty_list;
1406
1407 /*
1408  * This runs in process context
1409  */
1410 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1411 {
1412         struct bio *bio, *next;
1413
1414         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1415         next = bio_dirty_list;
1416         bio_dirty_list = NULL;
1417         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1418
1419         while ((bio = next) != NULL) {
1420                 next = bio->bi_private;
1421
1422                 bio_release_pages(bio, true);
1423                 bio_put(bio);
1424         }
1425 }
1426
1427 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1428 {
1429         struct bio_vec *bvec;
1430         unsigned long flags;
1431         struct bvec_iter_all iter_all;
1432
1433         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1434                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1435                         goto defer;
1436         }
1437
1438         bio_release_pages(bio, false);
1439         bio_put(bio);
1440         return;
1441 defer:
1442         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1443         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1444         bio_dirty_list = bio;
1445         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1446         schedule_work(&bio_dirty_work);
1447 }
1448
1449 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1450 {
1451         /*
1452          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1453          * we always end io on the first invocation.
1454          */
1455         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1456                 return true;
1457
1458         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1459
1460         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1461                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1462                 return true;
1463         }
1464
1465         return false;
1466 }
1467
1468 /**
1469  * bio_endio - end I/O on a bio
1470  * @bio:        bio
1471  *
1472  * Description:
1473  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1474  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1475  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1476  *
1477  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1478  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1479  *   last time.
1480  **/
1481 void bio_endio(struct bio *bio)
1482 {
1483 again:
1484         if (!bio_remaining_done(bio))
1485                 return;
1486         if (!bio_integrity_endio(bio))
1487                 return;
1488
1489         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACKED))
1490                 rq_qos_done_bio(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1491
1492         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1493                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1494                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1495         }
1496
1497         /*
1498          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1499          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1500          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1501          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1502          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1503          * gcc's sibling call optimization.
1504          */
1505         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1506                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1507                 goto again;
1508         }
1509
1510         blk_throtl_bio_endio(bio);
1511         /* release cgroup info */
1512         bio_uninit(bio);
1513         if (bio->bi_end_io)
1514                 bio->bi_end_io(bio);
1515 }
1516 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1517
1518 /**
1519  * bio_split - split a bio
1520  * @bio:        bio to split
1521  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1522  * @gfp:        gfp mask
1523  * @bs:         bio set to allocate from
1524  *
1525  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1526  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1527  *
1528  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1529  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1530  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1531  */
1532 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1533                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1534 {
1535         struct bio *split;
1536
1537         BUG_ON(sectors <= 0);
1538         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1539
1540         /* Zone append commands cannot be split */
1541         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1542                 return NULL;
1543
1544         split = bio_clone_fast(bio, gfp, bs);
1545         if (!split)
1546                 return NULL;
1547
1548         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1549
1550         if (bio_integrity(split))
1551                 bio_integrity_trim(split);
1552
1553         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1554
1555         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1556                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1557
1558         return split;
1559 }
1560 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1561
1562 /**
1563  * bio_trim - trim a bio
1564  * @bio:        bio to trim
1565  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1566  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1567  *
1568  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1569  * to the underlying device in parts.
1570  */
1571 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1572 {
1573         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1574                          offset + size > bio->bi_iter.bi_size))
1575                 return;
1576
1577         size <<= 9;
1578         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1579                 return;
1580
1581         bio_advance(bio, offset << 9);
1582         bio->bi_iter.bi_size = size;
1583
1584         if (bio_integrity(bio))
1585                 bio_integrity_trim(bio);
1586 }
1587 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1588
1589 /*
1590  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1591  * use the global biovec slabs created for general use.
1592  */
1593 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1594 {
1595         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1596
1597         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1602  *
1603  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1604  * kzalloc()).
1605  */
1606 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1607 {
1608         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1609         if (bs->rescue_workqueue)
1610                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1611         bs->rescue_workqueue = NULL;
1612
1613         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1614         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1615
1616         bioset_integrity_free(bs);
1617         if (bs->bio_slab)
1618                 bio_put_slab(bs);
1619         bs->bio_slab = NULL;
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1622
1623 /**
1624  * bioset_init - Initialize a bio_set
1625  * @bs:         pool to initialize
1626  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1627  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1628  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1629  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1630  *
1631  * Description:
1632  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1633  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1634  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1635  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1636  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1637  *    or things will break badly.
1638  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1639  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_clone_fast().
1640  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used to
1641  *    dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1642  *
1643  */
1644 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1645                 unsigned int pool_size,
1646                 unsigned int front_pad,
1647                 int flags)
1648 {
1649         bs->front_pad = front_pad;
1650         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1651                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1652         else
1653                 bs->back_pad = 0;
1654
1655         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1656         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1657         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1658
1659         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1660         if (!bs->bio_slab)
1661                 return -ENOMEM;
1662
1663         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1664                 goto bad;
1665
1666         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1667             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1668                 goto bad;
1669
1670         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1671                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1672                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1673                 if (!bs->rescue_workqueue)
1674                         goto bad;
1675         }
1676         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1677                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1678                 if (!bs->cache)
1679                         goto bad;
1680                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1681         }
1682
1683         return 0;
1684 bad:
1685         bioset_exit(bs);
1686         return -ENOMEM;
1687 }
1688 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1689
1690 /*
1691  * Initialize and setup a new bio_set, based on the settings from
1692  * another bio_set.
1693  */
1694 int bioset_init_from_src(struct bio_set *bs, struct bio_set *src)
1695 {
1696         int flags;
1697
1698         flags = 0;
1699         if (src->bvec_pool.min_nr)
1700                 flags |= BIOSET_NEED_BVECS;
1701         if (src->rescue_workqueue)
1702                 flags |= BIOSET_NEED_RESCUER;
1703
1704         return bioset_init(bs, src->bio_pool.min_nr, src->front_pad, flags);
1705 }
1706 EXPORT_SYMBOL(bioset_init_from_src);
1707
1708 /**
1709  * bio_alloc_kiocb - Allocate a bio from bio_set based on kiocb
1710  * @kiocb:      kiocb describing the IO
1711  * @nr_vecs:    number of iovecs to pre-allocate
1712  * @bs:         bio_set to allocate from
1713  *
1714  * Description:
1715  *    Like @bio_alloc_bioset, but pass in the kiocb. The kiocb is only
1716  *    used to check if we should dip into the per-cpu bio_set allocation
1717  *    cache. The allocation uses GFP_KERNEL internally. On return, the
1718  *    bio is marked BIO_PERCPU_CACHEABLE, and the final put of the bio
1719  *    MUST be done from process context, not hard/soft IRQ.
1720  *
1721  */
1722 struct bio *bio_alloc_kiocb(struct kiocb *kiocb, unsigned short nr_vecs,
1723                             struct bio_set *bs)
1724 {
1725         struct bio_alloc_cache *cache;
1726         struct bio *bio;
1727
1728         if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_ALLOC_CACHE) || nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
1729                 return bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_vecs, bs);
1730
1731         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
1732         if (cache->free_list) {
1733                 bio = cache->free_list;
1734                 cache->free_list = bio->bi_next;
1735                 cache->nr--;
1736                 put_cpu();
1737                 bio_init(bio, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs);
1738                 bio->bi_pool = bs;
1739                 bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1740                 return bio;
1741         }
1742         put_cpu();
1743         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_vecs, bs);
1744         bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1745         return bio;
1746 }
1747 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_alloc_kiocb);
1748
1749 static int __init init_bio(void)
1750 {
1751         int i;
1752
1753         bio_integrity_init();
1754
1755         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1756                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1757
1758                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1759                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1760                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1761         }
1762
1763         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1764                                         bio_cpu_dead);
1765
1766         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1767                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1768
1769         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1770                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1771
1772         return 0;
1773 }
1774 subsys_initcall(init_bio);