Merge tag 'x86_core_for_v5.17_rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/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, 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 = cache->free_list) != NULL) {
634                 cache->free_list = bio->bi_next;
635                 cache->nr--;
636                 bio_free(bio);
637                 if (++i == nr)
638                         break;
639         }
640 }
641
642 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
643 {
644         struct bio_set *bs;
645
646         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
647         if (bs->cache) {
648                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
649
650                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
651         }
652         return 0;
653 }
654
655 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
656 {
657         int cpu;
658
659         if (!bs->cache)
660                 return;
661
662         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
663         for_each_possible_cpu(cpu) {
664                 struct bio_alloc_cache *cache;
665
666                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
667                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
668         }
669         free_percpu(bs->cache);
670 }
671
672 /**
673  * bio_put - release a reference to a bio
674  * @bio:   bio to release reference to
675  *
676  * Description:
677  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
678  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
679  **/
680 void bio_put(struct bio *bio)
681 {
682         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
683                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
684                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
685                         return;
686         }
687
688         if (bio_flagged(bio, BIO_PERCPU_CACHE)) {
689                 struct bio_alloc_cache *cache;
690
691                 bio_uninit(bio);
692                 cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
693                 bio->bi_next = cache->free_list;
694                 cache->free_list = bio;
695                 if (++cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX + ALLOC_CACHE_SLACK)
696                         bio_alloc_cache_prune(cache, ALLOC_CACHE_SLACK);
697                 put_cpu();
698         } else {
699                 bio_free(bio);
700         }
701 }
702 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
703
704 /**
705  *      __bio_clone_fast - clone a bio that shares the original bio's biovec
706  *      @bio: destination bio
707  *      @bio_src: bio to clone
708  *
709  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
710  *      the actual data it points to. Reference count of returned
711  *      bio will be one.
712  *
713  *      Caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
714  */
715 void __bio_clone_fast(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
716 {
717         WARN_ON_ONCE(bio->bi_pool && bio->bi_max_vecs);
718
719         /*
720          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
721          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
722          */
723         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
724         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
725         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
726                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
727         if (bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
728                 bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
729         bio->bi_opf = bio_src->bi_opf;
730         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
731         bio->bi_write_hint = bio_src->bi_write_hint;
732         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
733         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
734
735         bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
736         blkcg_bio_issue_init(bio);
737 }
738 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone_fast);
739
740 /**
741  *      bio_clone_fast - clone a bio that shares the original bio's biovec
742  *      @bio: bio to clone
743  *      @gfp_mask: allocation priority
744  *      @bs: bio_set to allocate from
745  *
746  *      Like __bio_clone_fast, only also allocates the returned bio
747  */
748 struct bio *bio_clone_fast(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask, struct bio_set *bs)
749 {
750         struct bio *b;
751
752         b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, 0, bs);
753         if (!b)
754                 return NULL;
755
756         __bio_clone_fast(b, bio);
757
758         if (bio_crypt_clone(b, bio, gfp_mask) < 0)
759                 goto err_put;
760
761         if (bio_integrity(bio) &&
762             bio_integrity_clone(b, bio, gfp_mask) < 0)
763                 goto err_put;
764
765         return b;
766
767 err_put:
768         bio_put(b);
769         return NULL;
770 }
771 EXPORT_SYMBOL(bio_clone_fast);
772
773 const char *bio_devname(struct bio *bio, char *buf)
774 {
775         return bdevname(bio->bi_bdev, buf);
776 }
777 EXPORT_SYMBOL(bio_devname);
778
779 /**
780  * bio_full - check if the bio is full
781  * @bio:        bio to check
782  * @len:        length of one segment to be added
783  *
784  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
785  * added to the bio, otherwise return false
786  */
787 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
788 {
789         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
790                 return true;
791         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
792                 return true;
793         return false;
794 }
795
796 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
797                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
798                 bool *same_page)
799 {
800         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
801         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
802         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
803
804         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
805                 return false;
806         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
807                 return false;
808
809         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
810         if (*same_page)
811                 return true;
812         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
813 }
814
815 /**
816  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
817  * @bio: destination bio
818  * @page: start page to add
819  * @len: length of the data to add
820  * @off: offset of the data relative to @page
821  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
822  *
823  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
824  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
825  * page size.
826  *
827  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
828  *
829  * Return %true on success or %false on failure.
830  */
831 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
832                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
833 {
834         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
835                 return false;
836
837         if (bio->bi_vcnt > 0) {
838                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
839
840                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
841                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
842                                 *same_page = false;
843                                 return false;
844                         }
845                         bv->bv_len += len;
846                         bio->bi_iter.bi_size += len;
847                         return true;
848                 }
849         }
850         return false;
851 }
852
853 /*
854  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
855  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
856  * or Zone Append operations that we can't split.
857  */
858 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
859                                  struct page *page, unsigned len,
860                                  unsigned offset, bool *same_page)
861 {
862         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
863         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
864         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
865         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
866
867         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
868                 return false;
869         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
870                 return false;
871         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
872 }
873
874 /**
875  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
876  * @q: the target queue
877  * @bio: destination bio
878  * @page: page to add
879  * @len: vec entry length
880  * @offset: vec entry offset
881  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
882  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
883  *
884  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
885  * and gap limitations.
886  */
887 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
888                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
889                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
890 {
891         struct bio_vec *bvec;
892
893         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
894                 return 0;
895
896         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
897                 return 0;
898
899         if (bio->bi_vcnt > 0) {
900                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
901                         return len;
902
903                 /*
904                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
905                  * would create a gap, disallow it.
906                  */
907                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
908                 if (bvec_gap_to_prev(q, bvec, offset))
909                         return 0;
910         }
911
912         if (bio_full(bio, len))
913                 return 0;
914
915         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
916                 return 0;
917
918         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
919         bvec->bv_page = page;
920         bvec->bv_len = len;
921         bvec->bv_offset = offset;
922         bio->bi_vcnt++;
923         bio->bi_iter.bi_size += len;
924         return len;
925 }
926
927 /**
928  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
929  * @q: the target queue
930  * @bio: destination bio
931  * @page: page to add
932  * @len: vec entry length
933  * @offset: vec entry offset
934  *
935  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
936  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
937  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
938  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
939  *
940  * This should only be used by passthrough bios.
941  */
942 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
943                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
944 {
945         bool same_page = false;
946         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
947                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
948 }
949 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
950
951 /**
952  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
953  * @bio: destination bio
954  * @page: page to add
955  * @len: vec entry length
956  * @offset: vec entry offset
957  *
958  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
959  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
960  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
961  * other limitations of the target block device. The target block device must
962  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
963  * to an empty bio.
964  *
965  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
966  */
967 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
968                              unsigned int len, unsigned int offset)
969 {
970         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
971         bool same_page = false;
972
973         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
974                 return 0;
975
976         if (WARN_ON_ONCE(!blk_queue_is_zoned(q)))
977                 return 0;
978
979         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
980                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
981 }
982 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
983
984 /**
985  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
986  * @bio: destination bio
987  * @page: start page to add
988  * @len: length of the data to add, may cross pages
989  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
990  *
991  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
992  * that @bio has space for another bvec.
993  */
994 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
995                 unsigned int len, unsigned int off)
996 {
997         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
998
999         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1000         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1001
1002         bv->bv_page = page;
1003         bv->bv_offset = off;
1004         bv->bv_len = len;
1005
1006         bio->bi_iter.bi_size += len;
1007         bio->bi_vcnt++;
1008
1009         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
1010                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1013
1014 /**
1015  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1016  *      @bio: destination bio
1017  *      @page: start page to add
1018  *      @len: vec entry length, may cross pages
1019  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1020  *
1021  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1022  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1023  */
1024 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1025                  unsigned int len, unsigned int offset)
1026 {
1027         bool same_page = false;
1028
1029         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1030                 if (bio_full(bio, len))
1031                         return 0;
1032                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1033         }
1034         return len;
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1037
1038 /**
1039  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1040  * @bio: BIO to add to.
1041  * @folio: Folio to add.
1042  * @len: How many bytes from the folio to add.
1043  * @off: First byte in this folio to add.
1044  *
1045  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1046  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1047  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1048  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1049  *
1050  * Return: Whether the addition was successful.
1051  */
1052 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1053                    size_t off)
1054 {
1055         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1056                 return 0;
1057         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1058 }
1059
1060 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1061 {
1062         struct bvec_iter_all iter_all;
1063         struct bio_vec *bvec;
1064
1065         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1066                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1067                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1068                 put_page(bvec->bv_page);
1069         }
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1072
1073 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1074 {
1075         size_t size = iov_iter_count(iter);
1076
1077         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1078
1079         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1080                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1081                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1082
1083                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1084         }
1085
1086         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1087         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1088         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1089         bio->bi_iter.bi_size = size;
1090         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1091         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1092 }
1093
1094 static void bio_put_pages(struct page **pages, size_t size, size_t off)
1095 {
1096         size_t i, nr = DIV_ROUND_UP(size + (off & ~PAGE_MASK), PAGE_SIZE);
1097
1098         for (i = 0; i < nr; i++)
1099                 put_page(pages[i]);
1100 }
1101
1102 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1103
1104 /**
1105  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1106  * @bio: bio to add pages to
1107  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1108  *
1109  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1110  * pages will have to be released using put_page() when done.
1111  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1112  * next non-empty segment of the iov iterator.
1113  */
1114 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1115 {
1116         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1117         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1118         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1119         struct page **pages = (struct page **)bv;
1120         bool same_page = false;
1121         ssize_t size, left;
1122         unsigned len, i;
1123         size_t offset;
1124
1125         /*
1126          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1127          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1128          * without overwriting the temporary page array.
1129         */
1130         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1131         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1132
1133         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1134         if (unlikely(size <= 0))
1135                 return size ? size : -EFAULT;
1136
1137         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1138                 struct page *page = pages[i];
1139
1140                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1141
1142                 if (__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1143                         if (same_page)
1144                                 put_page(page);
1145                 } else {
1146                         if (WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len))) {
1147                                 bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1148                                 return -EINVAL;
1149                         }
1150                         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1151                 }
1152                 offset = 0;
1153         }
1154
1155         iov_iter_advance(iter, size);
1156         return 0;
1157 }
1158
1159 static int __bio_iov_append_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1160 {
1161         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1162         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1163         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1164         unsigned int max_append_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1165         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1166         struct page **pages = (struct page **)bv;
1167         ssize_t size, left;
1168         unsigned len, i;
1169         size_t offset;
1170         int ret = 0;
1171
1172         if (WARN_ON_ONCE(!max_append_sectors))
1173                 return 0;
1174
1175         /*
1176          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1177          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1178          * without overwriting the temporary page array.
1179          */
1180         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1181         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1182
1183         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1184         if (unlikely(size <= 0))
1185                 return size ? size : -EFAULT;
1186
1187         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1188                 struct page *page = pages[i];
1189                 bool same_page = false;
1190
1191                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1192                 if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1193                                 max_append_sectors, &same_page) != len) {
1194                         bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1195                         ret = -EINVAL;
1196                         break;
1197                 }
1198                 if (same_page)
1199                         put_page(page);
1200                 offset = 0;
1201         }
1202
1203         iov_iter_advance(iter, size - left);
1204         return ret;
1205 }
1206
1207 /**
1208  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1209  * @bio: bio to add pages to
1210  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1211  *
1212  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1213  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1214  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1215  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1216  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1217  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1218  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1219  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1220  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1221  *
1222  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1223  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1224  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1225  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1226  *
1227  * It's intended for direct IO, so doesn't do PSI tracking, the caller is
1228  * responsible for setting BIO_WORKINGSET if necessary.
1229  */
1230 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1231 {
1232         int ret = 0;
1233
1234         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1235                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1236                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1237                 return 0;
1238         }
1239
1240         do {
1241                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND)
1242                         ret = __bio_iov_append_get_pages(bio, iter);
1243                 else
1244                         ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1245         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1246
1247         /* don't account direct I/O as memory stall */
1248         bio_clear_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1249         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1252
1253 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1254 {
1255         complete(bio->bi_private);
1256 }
1257
1258 /**
1259  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1260  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1261  *
1262  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1263  * bio_endio() on failure.
1264  *
1265  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1266  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1267  * on his own.
1268  */
1269 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1270 {
1271         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1272                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1273         unsigned long hang_check;
1274
1275         bio->bi_private = &done;
1276         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1277         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1278         submit_bio(bio);
1279
1280         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1281         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1282         if (hang_check)
1283                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1284                                         hang_check * (HZ/2)))
1285                         ;
1286         else
1287                 wait_for_completion_io(&done);
1288
1289         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1290 }
1291 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1292
1293 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1294 {
1295         if (bio_integrity(bio))
1296                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1297
1298         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1299         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1302
1303 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1304                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1305 {
1306         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1307                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1308                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1309                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1310                 void *src_buf;
1311
1312                 src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1313                 memcpy_to_bvec(&dst_bv, src_buf);
1314                 kunmap_local(src_buf);
1315
1316                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1317                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1318         }
1319 }
1320 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1321
1322 /**
1323  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1324  * @src: source bio
1325  * @dst: destination bio
1326  *
1327  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1328  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1329  */
1330 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1331 {
1332         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1333         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1334
1335         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1336 }
1337 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1338
1339 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1340 {
1341         struct bio_vec *bvec;
1342         struct bvec_iter_all iter_all;
1343
1344         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1345                 __free_page(bvec->bv_page);
1346 }
1347 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1348
1349 /*
1350  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1351  * for performing direct-IO in BIOs.
1352  *
1353  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1354  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1355  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1356  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1357  * in process context.
1358  *
1359  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1360  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1361  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1362  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1363  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1364  *
1365  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1366  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1367  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1368  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1369  * pagecache.
1370  *
1371  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1372  * deferred bio dirtying paths.
1373  */
1374
1375 /*
1376  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1377  */
1378 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1379 {
1380         struct bio_vec *bvec;
1381         struct bvec_iter_all iter_all;
1382
1383         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1384                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1385                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1386         }
1387 }
1388
1389 /*
1390  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1391  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1392  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1393  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1394  *
1395  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1396  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1397  * bio_put() against the BIO.
1398  */
1399
1400 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1401
1402 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1403 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1404 static struct bio *bio_dirty_list;
1405
1406 /*
1407  * This runs in process context
1408  */
1409 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1410 {
1411         struct bio *bio, *next;
1412
1413         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1414         next = bio_dirty_list;
1415         bio_dirty_list = NULL;
1416         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1417
1418         while ((bio = next) != NULL) {
1419                 next = bio->bi_private;
1420
1421                 bio_release_pages(bio, true);
1422                 bio_put(bio);
1423         }
1424 }
1425
1426 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1427 {
1428         struct bio_vec *bvec;
1429         unsigned long flags;
1430         struct bvec_iter_all iter_all;
1431
1432         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1433                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1434                         goto defer;
1435         }
1436
1437         bio_release_pages(bio, false);
1438         bio_put(bio);
1439         return;
1440 defer:
1441         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1442         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1443         bio_dirty_list = bio;
1444         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1445         schedule_work(&bio_dirty_work);
1446 }
1447
1448 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1449 {
1450         /*
1451          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1452          * we always end io on the first invocation.
1453          */
1454         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1455                 return true;
1456
1457         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1458
1459         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1460                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1461                 return true;
1462         }
1463
1464         return false;
1465 }
1466
1467 /**
1468  * bio_endio - end I/O on a bio
1469  * @bio:        bio
1470  *
1471  * Description:
1472  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1473  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1474  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1475  *
1476  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1477  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1478  *   last time.
1479  **/
1480 void bio_endio(struct bio *bio)
1481 {
1482 again:
1483         if (!bio_remaining_done(bio))
1484                 return;
1485         if (!bio_integrity_endio(bio))
1486                 return;
1487
1488         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACKED))
1489                 rq_qos_done_bio(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1490
1491         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1492                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1493                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1494         }
1495
1496         /*
1497          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1498          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1499          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1500          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1501          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1502          * gcc's sibling call optimization.
1503          */
1504         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1505                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1506                 goto again;
1507         }
1508
1509         blk_throtl_bio_endio(bio);
1510         /* release cgroup info */
1511         bio_uninit(bio);
1512         if (bio->bi_end_io)
1513                 bio->bi_end_io(bio);
1514 }
1515 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1516
1517 /**
1518  * bio_split - split a bio
1519  * @bio:        bio to split
1520  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1521  * @gfp:        gfp mask
1522  * @bs:         bio set to allocate from
1523  *
1524  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1525  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1526  *
1527  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1528  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1529  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1530  */
1531 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1532                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1533 {
1534         struct bio *split;
1535
1536         BUG_ON(sectors <= 0);
1537         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1538
1539         /* Zone append commands cannot be split */
1540         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1541                 return NULL;
1542
1543         split = bio_clone_fast(bio, gfp, bs);
1544         if (!split)
1545                 return NULL;
1546
1547         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1548
1549         if (bio_integrity(split))
1550                 bio_integrity_trim(split);
1551
1552         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1553
1554         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1555                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1556
1557         return split;
1558 }
1559 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1560
1561 /**
1562  * bio_trim - trim a bio
1563  * @bio:        bio to trim
1564  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1565  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1566  *
1567  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1568  * to the underlying device in parts.
1569  */
1570 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1571 {
1572         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1573                          offset + size > bio->bi_iter.bi_size))
1574                 return;
1575
1576         size <<= 9;
1577         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1578                 return;
1579
1580         bio_advance(bio, offset << 9);
1581         bio->bi_iter.bi_size = size;
1582
1583         if (bio_integrity(bio))
1584                 bio_integrity_trim(bio);
1585 }
1586 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1587
1588 /*
1589  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1590  * use the global biovec slabs created for general use.
1591  */
1592 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1593 {
1594         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1595
1596         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1597 }
1598
1599 /*
1600  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1601  *
1602  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1603  * kzalloc()).
1604  */
1605 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1606 {
1607         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1608         if (bs->rescue_workqueue)
1609                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1610         bs->rescue_workqueue = NULL;
1611
1612         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1613         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1614
1615         bioset_integrity_free(bs);
1616         if (bs->bio_slab)
1617                 bio_put_slab(bs);
1618         bs->bio_slab = NULL;
1619 }
1620 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1621
1622 /**
1623  * bioset_init - Initialize a bio_set
1624  * @bs:         pool to initialize
1625  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1626  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1627  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1628  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1629  *
1630  * Description:
1631  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1632  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1633  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1634  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1635  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1636  *    or things will break badly.
1637  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1638  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_clone_fast().
1639  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used to
1640  *    dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1641  *
1642  */
1643 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1644                 unsigned int pool_size,
1645                 unsigned int front_pad,
1646                 int flags)
1647 {
1648         bs->front_pad = front_pad;
1649         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1650                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1651         else
1652                 bs->back_pad = 0;
1653
1654         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1655         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1656         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1657
1658         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1659         if (!bs->bio_slab)
1660                 return -ENOMEM;
1661
1662         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1663                 goto bad;
1664
1665         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1666             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1667                 goto bad;
1668
1669         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1670                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1671                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1672                 if (!bs->rescue_workqueue)
1673                         goto bad;
1674         }
1675         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1676                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1677                 if (!bs->cache)
1678                         goto bad;
1679                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1680         }
1681
1682         return 0;
1683 bad:
1684         bioset_exit(bs);
1685         return -ENOMEM;
1686 }
1687 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1688
1689 /*
1690  * Initialize and setup a new bio_set, based on the settings from
1691  * another bio_set.
1692  */
1693 int bioset_init_from_src(struct bio_set *bs, struct bio_set *src)
1694 {
1695         int flags;
1696
1697         flags = 0;
1698         if (src->bvec_pool.min_nr)
1699                 flags |= BIOSET_NEED_BVECS;
1700         if (src->rescue_workqueue)
1701                 flags |= BIOSET_NEED_RESCUER;
1702
1703         return bioset_init(bs, src->bio_pool.min_nr, src->front_pad, flags);
1704 }
1705 EXPORT_SYMBOL(bioset_init_from_src);
1706
1707 /**
1708  * bio_alloc_kiocb - Allocate a bio from bio_set based on kiocb
1709  * @kiocb:      kiocb describing the IO
1710  * @nr_vecs:    number of iovecs to pre-allocate
1711  * @bs:         bio_set to allocate from
1712  *
1713  * Description:
1714  *    Like @bio_alloc_bioset, but pass in the kiocb. The kiocb is only
1715  *    used to check if we should dip into the per-cpu bio_set allocation
1716  *    cache. The allocation uses GFP_KERNEL internally. On return, the
1717  *    bio is marked BIO_PERCPU_CACHEABLE, and the final put of the bio
1718  *    MUST be done from process context, not hard/soft IRQ.
1719  *
1720  */
1721 struct bio *bio_alloc_kiocb(struct kiocb *kiocb, unsigned short nr_vecs,
1722                             struct bio_set *bs)
1723 {
1724         struct bio_alloc_cache *cache;
1725         struct bio *bio;
1726
1727         if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_ALLOC_CACHE) || nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
1728                 return bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_vecs, bs);
1729
1730         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
1731         if (cache->free_list) {
1732                 bio = cache->free_list;
1733                 cache->free_list = bio->bi_next;
1734                 cache->nr--;
1735                 put_cpu();
1736                 bio_init(bio, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs);
1737                 bio->bi_pool = bs;
1738                 bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1739                 return bio;
1740         }
1741         put_cpu();
1742         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_vecs, bs);
1743         bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1744         return bio;
1745 }
1746 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_alloc_kiocb);
1747
1748 static int __init init_bio(void)
1749 {
1750         int i;
1751
1752         bio_integrity_init();
1753
1754         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1755                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1756
1757                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1758                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1759                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1760         }
1761
1762         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1763                                         bio_cpu_dead);
1764
1765         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1766                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1767
1768         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1769                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1770
1771         return 0;
1772 }
1773 subsys_initcall(init_bio);