RISC-V CPU Idle Support
[linux-2.6-microblaze.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/sched/sysctl.h>
20 #include <linux/blk-crypto.h>
21 #include <linux/xarray.h>
22
23 #include <trace/events/block.h>
24 #include "blk.h"
25 #include "blk-rq-qos.h"
26 #include "blk-cgroup.h"
27
28 struct bio_alloc_cache {
29         struct bio              *free_list;
30         unsigned int            nr;
31 };
32
33 static struct biovec_slab {
34         int nr_vecs;
35         char *name;
36         struct kmem_cache *slab;
37 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
38         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
39         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
40         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
41         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
42 };
43
44 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
45 {
46         switch (nr_vecs) {
47         /* smaller bios use inline vecs */
48         case 5 ... 16:
49                 return &bvec_slabs[0];
50         case 17 ... 64:
51                 return &bvec_slabs[1];
52         case 65 ... 128:
53                 return &bvec_slabs[2];
54         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
55                 return &bvec_slabs[3];
56         default:
57                 BUG();
58                 return NULL;
59         }
60 }
61
62 /*
63  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
64  * IO code that does not need private memory pools.
65  */
66 struct bio_set fs_bio_set;
67 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
68
69 /*
70  * Our slab pool management
71  */
72 struct bio_slab {
73         struct kmem_cache *slab;
74         unsigned int slab_ref;
75         unsigned int slab_size;
76         char name[8];
77 };
78 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
79 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
80
81 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
82 {
83         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
84
85         if (!bslab)
86                 return NULL;
87
88         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
89         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
90                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
91                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
92         if (!bslab->slab)
93                 goto fail_alloc_slab;
94
95         bslab->slab_ref = 1;
96         bslab->slab_size = size;
97
98         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
99                 return bslab;
100
101         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
102
103 fail_alloc_slab:
104         kfree(bslab);
105         return NULL;
106 }
107
108 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
109 {
110         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
111 }
112
113 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
114 {
115         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
116         struct bio_slab *bslab;
117
118         mutex_lock(&bio_slab_lock);
119         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
120         if (bslab)
121                 bslab->slab_ref++;
122         else
123                 bslab = create_bio_slab(size);
124         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
125
126         if (bslab)
127                 return bslab->slab;
128         return NULL;
129 }
130
131 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
132 {
133         struct bio_slab *bslab = NULL;
134         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
135
136         mutex_lock(&bio_slab_lock);
137
138         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
139         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
140                 goto out;
141
142         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
143
144         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
145
146         if (--bslab->slab_ref)
147                 goto out;
148
149         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
150
151         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
152         kfree(bslab);
153
154 out:
155         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
156 }
157
158 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
159 {
160         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
161
162         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
163                 mempool_free(bv, pool);
164         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
165                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
166 }
167
168 /*
169  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
170  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
171  */
172 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
173 {
174         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
175                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
176 }
177
178 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
179                 gfp_t gfp_mask)
180 {
181         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
182
183         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
184                 return NULL;
185
186         /*
187          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
188          * We also rely on this in the bvec_free path.
189          */
190         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
191
192         /*
193          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
194          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
195          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
196          */
197         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
198                 struct bio_vec *bvl;
199
200                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
201                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
202                         return bvl;
203                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
204         }
205
206         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
207 }
208
209 void bio_uninit(struct bio *bio)
210 {
211 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
212         if (bio->bi_blkg) {
213                 blkg_put(bio->bi_blkg);
214                 bio->bi_blkg = NULL;
215         }
216 #endif
217         if (bio_integrity(bio))
218                 bio_integrity_free(bio);
219
220         bio_crypt_free_ctx(bio);
221 }
222 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
223
224 static void bio_free(struct bio *bio)
225 {
226         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
227         void *p;
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 block_device *bdev, struct bio_vec *table,
253               unsigned short max_vecs, unsigned int opf)
254 {
255         bio->bi_next = NULL;
256         bio->bi_bdev = bdev;
257         bio->bi_opf = opf;
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         if (bdev)
272                 bio_associate_blkg(bio);
273 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
274         bio->bi_iocost_cost = 0;
275 #endif
276 #endif
277 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
278         bio->bi_crypt_context = NULL;
279 #endif
280 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
281         bio->bi_integrity = NULL;
282 #endif
283         bio->bi_vcnt = 0;
284
285         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
286         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
287         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
288
289         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
290         bio->bi_io_vec = table;
291         bio->bi_pool = NULL;
292 }
293 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
294
295 /**
296  * bio_reset - reinitialize a bio
297  * @bio:        bio to reset
298  * @bdev:       block device to use the bio for
299  * @opf:        operation and flags for bio
300  *
301  * Description:
302  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
303  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
304  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
305  *   comment in struct bio.
306  */
307 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, unsigned int opf)
308 {
309         bio_uninit(bio);
310         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
311         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
312         bio->bi_bdev = bdev;
313         if (bio->bi_bdev)
314                 bio_associate_blkg(bio);
315         bio->bi_opf = opf;
316 }
317 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
318
319 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
320 {
321         struct bio *parent = bio->bi_private;
322
323         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
324                 parent->bi_status = bio->bi_status;
325         bio_put(bio);
326         return parent;
327 }
328
329 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
330 {
331         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
332 }
333
334 /**
335  * bio_chain - chain bio completions
336  * @bio: the target bio
337  * @parent: the parent bio of @bio
338  *
339  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
340  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
341  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
342  *
343  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
344  */
345 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
346 {
347         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
348
349         bio->bi_private = parent;
350         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
351         bio_inc_remaining(parent);
352 }
353 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
354
355 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
356                 unsigned int nr_pages, unsigned int opf, gfp_t gfp)
357 {
358         struct bio *new = bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp);
359
360         if (bio) {
361                 bio_chain(bio, new);
362                 submit_bio(bio);
363         }
364
365         return new;
366 }
367 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
368
369 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
370 {
371         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
372         struct bio *bio;
373
374         while (1) {
375                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
376                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
377                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
378
379                 if (!bio)
380                         break;
381
382                 submit_bio_noacct(bio);
383         }
384 }
385
386 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
387 {
388         struct bio_list punt, nopunt;
389         struct bio *bio;
390
391         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
392                 return;
393         /*
394          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
395          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
396          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
397          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
398          * our own rescuer would be bad.
399          *
400          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
401          * remove from the middle of the list:
402          */
403
404         bio_list_init(&punt);
405         bio_list_init(&nopunt);
406
407         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
408                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
409         current->bio_list[0] = nopunt;
410
411         bio_list_init(&nopunt);
412         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
413                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
414         current->bio_list[1] = nopunt;
415
416         spin_lock(&bs->rescue_lock);
417         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
418         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
419
420         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
421 }
422
423 /**
424  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
425  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
426  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
427  * @opf:        operation and flags for bio
428  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
429  * @bs:         the bio_set to allocate from.
430  *
431  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
432  *
433  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
434  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
435  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
436  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
437  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
438  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
439  *
440  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
441  * bios are not submitted until after you return - see the code in
442  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
443  * stack overflows.
444  *
445  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
446  * would be susceptible to deadlocks, but we have
447  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
448  * thread.
449  *
450  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
451  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
452  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
453  * for per bio allocations.
454  *
455  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
456  */
457 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
458                              unsigned int opf, gfp_t gfp_mask,
459                              struct bio_set *bs)
460 {
461         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
462         struct bio *bio;
463         void *p;
464
465         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
466         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
467                 return NULL;
468
469         /*
470          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
471          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
472          * submitted (and thus freed) until after we return.
473          *
474          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
475          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
476          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
477          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
478          * mempool's reserve.
479          *
480          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
481          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
482          * current->bio_list, we first try the allocation without
483          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
484          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
485          * gfp_flags.
486          */
487         if (current->bio_list &&
488             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
489              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
490             bs->rescue_workqueue)
491                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
492
493         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
494         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
495                 punt_bios_to_rescuer(bs);
496                 gfp_mask = saved_gfp;
497                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
498         }
499         if (unlikely(!p))
500                 return NULL;
501
502         bio = p + bs->front_pad;
503         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
504                 struct bio_vec *bvl = NULL;
505
506                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
507                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
508                         punt_bios_to_rescuer(bs);
509                         gfp_mask = saved_gfp;
510                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
511                 }
512                 if (unlikely(!bvl))
513                         goto err_free;
514
515                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
516         } else if (nr_vecs) {
517                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
518         } else {
519                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
520         }
521
522         bio->bi_pool = bs;
523         return bio;
524
525 err_free:
526         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
527         return NULL;
528 }
529 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
530
531 /**
532  * bio_kmalloc - kmalloc a bio for I/O
533  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
534  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
535  *
536  * Use kmalloc to allocate and initialize a bio.
537  *
538  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
539  */
540 struct bio *bio_kmalloc(gfp_t gfp_mask, unsigned short nr_iovecs)
541 {
542         struct bio *bio;
543
544         if (nr_iovecs > UIO_MAXIOV)
545                 return NULL;
546
547         bio = kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_iovecs), gfp_mask);
548         if (unlikely(!bio))
549                 return NULL;
550         bio_init(bio, NULL, nr_iovecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_iovecs,
551                  0);
552         bio->bi_pool = NULL;
553         return bio;
554 }
555 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
556
557 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
558 {
559         struct bio_vec bv;
560         struct bvec_iter iter;
561
562         bio_for_each_segment(bv, bio, iter)
563                 memzero_bvec(&bv);
564 }
565 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
566
567 /**
568  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
569  * @bio:        the bio to be truncated
570  * @new_size:   new size for truncating the bio
571  *
572  * Description:
573  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
574  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
575  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
576  */
577 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
578 {
579         struct bio_vec bv;
580         struct bvec_iter iter;
581         unsigned int done = 0;
582         bool truncated = false;
583
584         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
585                 return;
586
587         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
588                 goto exit;
589
590         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
591                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
592                         unsigned offset;
593
594                         if (!truncated)
595                                 offset = new_size - done;
596                         else
597                                 offset = 0;
598                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
599                                   bv.bv_len - offset);
600                         truncated = true;
601                 }
602                 done += bv.bv_len;
603         }
604
605  exit:
606         /*
607          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
608          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
609          * in its .end_bio() callback.
610          *
611          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
612          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
613          */
614         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
615 }
616
617 /**
618  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
619  * @bio:        bio to truncate
620  *
621  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
622  * block size is some multiple of the physical sector size.
623  *
624  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
625  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
626  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
627  * sector" case.
628  */
629 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
630 {
631         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
632
633         if (!maxsector)
634                 return;
635
636         /*
637          * If the *whole* IO is past the end of the device,
638          * let it through, and the IO layer will turn it into
639          * an EIO.
640          */
641         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
642                 return;
643
644         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
645         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
646                 return;
647
648         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
649 }
650
651 #define ALLOC_CACHE_MAX         512
652 #define ALLOC_CACHE_SLACK        64
653
654 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
655                                   unsigned int nr)
656 {
657         unsigned int i = 0;
658         struct bio *bio;
659
660         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
661                 cache->free_list = bio->bi_next;
662                 cache->nr--;
663                 bio_free(bio);
664                 if (++i == nr)
665                         break;
666         }
667 }
668
669 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
670 {
671         struct bio_set *bs;
672
673         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
674         if (bs->cache) {
675                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
676
677                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
678         }
679         return 0;
680 }
681
682 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
683 {
684         int cpu;
685
686         if (!bs->cache)
687                 return;
688
689         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
690         for_each_possible_cpu(cpu) {
691                 struct bio_alloc_cache *cache;
692
693                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
694                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
695         }
696         free_percpu(bs->cache);
697 }
698
699 /**
700  * bio_put - release a reference to a bio
701  * @bio:   bio to release reference to
702  *
703  * Description:
704  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
705  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
706  **/
707 void bio_put(struct bio *bio)
708 {
709         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
710                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
711                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
712                         return;
713         }
714
715         if (bio_flagged(bio, BIO_PERCPU_CACHE)) {
716                 struct bio_alloc_cache *cache;
717
718                 bio_uninit(bio);
719                 cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
720                 bio->bi_next = cache->free_list;
721                 cache->free_list = bio;
722                 if (++cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX + ALLOC_CACHE_SLACK)
723                         bio_alloc_cache_prune(cache, ALLOC_CACHE_SLACK);
724                 put_cpu();
725         } else {
726                 bio_free(bio);
727         }
728 }
729 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
730
731 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
732 {
733         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
734         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
735                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
736         if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
737             bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
738                 bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
739         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
740         bio->bi_write_hint = bio_src->bi_write_hint;
741         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
742
743         bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
744         blkcg_bio_issue_init(bio);
745
746         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
747                 return -ENOMEM;
748         if (bio_integrity(bio_src) &&
749             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
750                 return -ENOMEM;
751         return 0;
752 }
753
754 /**
755  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
756  * @bdev: block_device to clone onto
757  * @bio_src: bio to clone from
758  * @gfp: allocation priority
759  * @bs: bio_set to allocate from
760  *
761  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
762  * bio, but not the actual data it points to.
763  *
764  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
765  */
766 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
767                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
768 {
769         struct bio *bio;
770
771         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
772         if (!bio)
773                 return NULL;
774
775         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
776                 bio_put(bio);
777                 return NULL;
778         }
779         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
780
781         return bio;
782 }
783 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
784
785 /**
786  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
787  * @bdev: block_device to clone onto
788  * @bio: bio to clone into
789  * @bio_src: bio to clone from
790  * @gfp: allocation priority
791  *
792  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
793  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
794  *
795  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
796  */
797 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
798                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
799 {
800         int ret;
801
802         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
803         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
804         if (ret)
805                 bio_uninit(bio);
806         return ret;
807 }
808 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
809
810 /**
811  * bio_full - check if the bio is full
812  * @bio:        bio to check
813  * @len:        length of one segment to be added
814  *
815  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
816  * added to the bio, otherwise return false
817  */
818 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
819 {
820         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
821                 return true;
822         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
823                 return true;
824         return false;
825 }
826
827 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
828                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
829                 bool *same_page)
830 {
831         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
832         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
833         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
834
835         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
836                 return false;
837         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
838                 return false;
839
840         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
841         if (*same_page)
842                 return true;
843         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
844 }
845
846 /**
847  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
848  * @bio: destination bio
849  * @page: start page to add
850  * @len: length of the data to add
851  * @off: offset of the data relative to @page
852  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
853  *
854  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
855  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
856  * page size.
857  *
858  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
859  *
860  * Return %true on success or %false on failure.
861  */
862 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
863                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
864 {
865         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
866                 return false;
867
868         if (bio->bi_vcnt > 0) {
869                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
870
871                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
872                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
873                                 *same_page = false;
874                                 return false;
875                         }
876                         bv->bv_len += len;
877                         bio->bi_iter.bi_size += len;
878                         return true;
879                 }
880         }
881         return false;
882 }
883
884 /*
885  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
886  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
887  * or Zone Append operations that we can't split.
888  */
889 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
890                                  struct page *page, unsigned len,
891                                  unsigned offset, bool *same_page)
892 {
893         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
894         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
895         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
896         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
897
898         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
899                 return false;
900         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
901                 return false;
902         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
903 }
904
905 /**
906  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
907  * @q: the target queue
908  * @bio: destination bio
909  * @page: page to add
910  * @len: vec entry length
911  * @offset: vec entry offset
912  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
913  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
914  *
915  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
916  * and gap limitations.
917  */
918 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
919                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
920                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
921 {
922         struct bio_vec *bvec;
923
924         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
925                 return 0;
926
927         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
928                 return 0;
929
930         if (bio->bi_vcnt > 0) {
931                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
932                         return len;
933
934                 /*
935                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
936                  * would create a gap, disallow it.
937                  */
938                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
939                 if (bvec_gap_to_prev(q, bvec, offset))
940                         return 0;
941         }
942
943         if (bio_full(bio, len))
944                 return 0;
945
946         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
947                 return 0;
948
949         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
950         bvec->bv_page = page;
951         bvec->bv_len = len;
952         bvec->bv_offset = offset;
953         bio->bi_vcnt++;
954         bio->bi_iter.bi_size += len;
955         return len;
956 }
957
958 /**
959  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
960  * @q: the target queue
961  * @bio: destination bio
962  * @page: page to add
963  * @len: vec entry length
964  * @offset: vec entry offset
965  *
966  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
967  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
968  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
969  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
970  *
971  * This should only be used by passthrough bios.
972  */
973 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
974                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
975 {
976         bool same_page = false;
977         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
978                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
979 }
980 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
981
982 /**
983  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
984  * @bio: destination bio
985  * @page: page to add
986  * @len: vec entry length
987  * @offset: vec entry offset
988  *
989  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
990  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
991  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
992  * other limitations of the target block device. The target block device must
993  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
994  * to an empty bio.
995  *
996  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
997  */
998 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
999                              unsigned int len, unsigned int offset)
1000 {
1001         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1002         bool same_page = false;
1003
1004         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1005                 return 0;
1006
1007         if (WARN_ON_ONCE(!blk_queue_is_zoned(q)))
1008                 return 0;
1009
1010         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1011                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1012 }
1013 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1014
1015 /**
1016  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1017  * @bio: destination bio
1018  * @page: start page to add
1019  * @len: length of the data to add, may cross pages
1020  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1021  *
1022  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1023  * that @bio has space for another bvec.
1024  */
1025 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1026                 unsigned int len, unsigned int off)
1027 {
1028         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
1029
1030         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1031         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1032
1033         bv->bv_page = page;
1034         bv->bv_offset = off;
1035         bv->bv_len = len;
1036
1037         bio->bi_iter.bi_size += len;
1038         bio->bi_vcnt++;
1039
1040         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
1041                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1042 }
1043 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1044
1045 /**
1046  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1047  *      @bio: destination bio
1048  *      @page: start page to add
1049  *      @len: vec entry length, may cross pages
1050  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1051  *
1052  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1053  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1054  */
1055 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1056                  unsigned int len, unsigned int offset)
1057 {
1058         bool same_page = false;
1059
1060         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1061                 if (bio_full(bio, len))
1062                         return 0;
1063                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1064         }
1065         return len;
1066 }
1067 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1068
1069 /**
1070  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1071  * @bio: BIO to add to.
1072  * @folio: Folio to add.
1073  * @len: How many bytes from the folio to add.
1074  * @off: First byte in this folio to add.
1075  *
1076  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1077  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1078  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1079  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1080  *
1081  * Return: Whether the addition was successful.
1082  */
1083 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1084                    size_t off)
1085 {
1086         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1087                 return false;
1088         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1089 }
1090
1091 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1092 {
1093         struct bvec_iter_all iter_all;
1094         struct bio_vec *bvec;
1095
1096         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1097                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1098                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1099                 put_page(bvec->bv_page);
1100         }
1101 }
1102 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1103
1104 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1105 {
1106         size_t size = iov_iter_count(iter);
1107
1108         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1109
1110         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1111                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1112                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1113
1114                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1115         }
1116
1117         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1118         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1119         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1120         bio->bi_iter.bi_size = size;
1121         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1122         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1123 }
1124
1125 static void bio_put_pages(struct page **pages, size_t size, size_t off)
1126 {
1127         size_t i, nr = DIV_ROUND_UP(size + (off & ~PAGE_MASK), PAGE_SIZE);
1128
1129         for (i = 0; i < nr; i++)
1130                 put_page(pages[i]);
1131 }
1132
1133 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1134
1135 /**
1136  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1137  * @bio: bio to add pages to
1138  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1139  *
1140  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1141  * pages will have to be released using put_page() when done.
1142  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1143  * next non-empty segment of the iov iterator.
1144  */
1145 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1146 {
1147         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1148         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1149         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1150         struct page **pages = (struct page **)bv;
1151         bool same_page = false;
1152         ssize_t size, left;
1153         unsigned len, i;
1154         size_t offset;
1155
1156         /*
1157          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1158          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1159          * without overwriting the temporary page array.
1160         */
1161         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1162         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1163
1164         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1165         if (unlikely(size <= 0))
1166                 return size ? size : -EFAULT;
1167
1168         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1169                 struct page *page = pages[i];
1170
1171                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1172
1173                 if (__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1174                         if (same_page)
1175                                 put_page(page);
1176                 } else {
1177                         if (WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len))) {
1178                                 bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1179                                 return -EINVAL;
1180                         }
1181                         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1182                 }
1183                 offset = 0;
1184         }
1185
1186         iov_iter_advance(iter, size);
1187         return 0;
1188 }
1189
1190 static int __bio_iov_append_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1191 {
1192         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1193         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1194         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1195         unsigned int max_append_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1196         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1197         struct page **pages = (struct page **)bv;
1198         ssize_t size, left;
1199         unsigned len, i;
1200         size_t offset;
1201         int ret = 0;
1202
1203         if (WARN_ON_ONCE(!max_append_sectors))
1204                 return 0;
1205
1206         /*
1207          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1208          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1209          * without overwriting the temporary page array.
1210          */
1211         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1212         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1213
1214         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1215         if (unlikely(size <= 0))
1216                 return size ? size : -EFAULT;
1217
1218         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1219                 struct page *page = pages[i];
1220                 bool same_page = false;
1221
1222                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1223                 if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1224                                 max_append_sectors, &same_page) != len) {
1225                         bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1226                         ret = -EINVAL;
1227                         break;
1228                 }
1229                 if (same_page)
1230                         put_page(page);
1231                 offset = 0;
1232         }
1233
1234         iov_iter_advance(iter, size - left);
1235         return ret;
1236 }
1237
1238 /**
1239  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1240  * @bio: bio to add pages to
1241  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1242  *
1243  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1244  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1245  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1246  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1247  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1248  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1249  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1250  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1251  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1252  *
1253  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1254  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1255  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1256  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1257  *
1258  * It's intended for direct IO, so doesn't do PSI tracking, the caller is
1259  * responsible for setting BIO_WORKINGSET if necessary.
1260  */
1261 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1262 {
1263         int ret = 0;
1264
1265         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1266                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1267                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1268                 return 0;
1269         }
1270
1271         do {
1272                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND)
1273                         ret = __bio_iov_append_get_pages(bio, iter);
1274                 else
1275                         ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1276         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1277
1278         /* don't account direct I/O as memory stall */
1279         bio_clear_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1280         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1281 }
1282 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1283
1284 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1285 {
1286         complete(bio->bi_private);
1287 }
1288
1289 /**
1290  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1291  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1292  *
1293  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1294  * bio_endio() on failure.
1295  *
1296  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1297  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1298  * on his own.
1299  */
1300 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1301 {
1302         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1303                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1304         unsigned long hang_check;
1305
1306         bio->bi_private = &done;
1307         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1308         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1309         submit_bio(bio);
1310
1311         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1312         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1313         if (hang_check)
1314                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1315                                         hang_check * (HZ/2)))
1316                         ;
1317         else
1318                 wait_for_completion_io(&done);
1319
1320         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1321 }
1322 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1323
1324 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1325 {
1326         if (bio_integrity(bio))
1327                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1328
1329         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1330         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1331 }
1332 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1333
1334 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1335                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1336 {
1337         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1338                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1339                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1340                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1341                 void *src_buf;
1342
1343                 src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1344                 memcpy_to_bvec(&dst_bv, src_buf);
1345                 kunmap_local(src_buf);
1346
1347                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1348                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1349         }
1350 }
1351 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1352
1353 /**
1354  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1355  * @src: source bio
1356  * @dst: destination bio
1357  *
1358  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1359  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1360  */
1361 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1362 {
1363         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1364         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1365
1366         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1367 }
1368 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1369
1370 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1371 {
1372         struct bio_vec *bvec;
1373         struct bvec_iter_all iter_all;
1374
1375         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1376                 __free_page(bvec->bv_page);
1377 }
1378 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1379
1380 /*
1381  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1382  * for performing direct-IO in BIOs.
1383  *
1384  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1385  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1386  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1387  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1388  * in process context.
1389  *
1390  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1391  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1392  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1393  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1394  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1395  *
1396  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1397  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1398  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1399  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1400  * pagecache.
1401  *
1402  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1403  * deferred bio dirtying paths.
1404  */
1405
1406 /*
1407  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1408  */
1409 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1410 {
1411         struct bio_vec *bvec;
1412         struct bvec_iter_all iter_all;
1413
1414         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1415                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1416                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1417         }
1418 }
1419
1420 /*
1421  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1422  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1423  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1424  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1425  *
1426  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1427  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1428  * bio_put() against the BIO.
1429  */
1430
1431 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1432
1433 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1434 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1435 static struct bio *bio_dirty_list;
1436
1437 /*
1438  * This runs in process context
1439  */
1440 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1441 {
1442         struct bio *bio, *next;
1443
1444         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1445         next = bio_dirty_list;
1446         bio_dirty_list = NULL;
1447         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1448
1449         while ((bio = next) != NULL) {
1450                 next = bio->bi_private;
1451
1452                 bio_release_pages(bio, true);
1453                 bio_put(bio);
1454         }
1455 }
1456
1457 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1458 {
1459         struct bio_vec *bvec;
1460         unsigned long flags;
1461         struct bvec_iter_all iter_all;
1462
1463         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1464                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1465                         goto defer;
1466         }
1467
1468         bio_release_pages(bio, false);
1469         bio_put(bio);
1470         return;
1471 defer:
1472         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1473         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1474         bio_dirty_list = bio;
1475         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1476         schedule_work(&bio_dirty_work);
1477 }
1478
1479 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1480 {
1481         /*
1482          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1483          * we always end io on the first invocation.
1484          */
1485         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1486                 return true;
1487
1488         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1489
1490         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1491                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1492                 return true;
1493         }
1494
1495         return false;
1496 }
1497
1498 /**
1499  * bio_endio - end I/O on a bio
1500  * @bio:        bio
1501  *
1502  * Description:
1503  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1504  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1505  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1506  *
1507  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1508  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1509  *   last time.
1510  **/
1511 void bio_endio(struct bio *bio)
1512 {
1513 again:
1514         if (!bio_remaining_done(bio))
1515                 return;
1516         if (!bio_integrity_endio(bio))
1517                 return;
1518
1519         rq_qos_done_bio(bio);
1520
1521         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1522                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1523                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1524         }
1525
1526         /*
1527          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1528          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1529          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1530          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1531          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1532          * gcc's sibling call optimization.
1533          */
1534         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1535                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1536                 goto again;
1537         }
1538
1539         blk_throtl_bio_endio(bio);
1540         /* release cgroup info */
1541         bio_uninit(bio);
1542         if (bio->bi_end_io)
1543                 bio->bi_end_io(bio);
1544 }
1545 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1546
1547 /**
1548  * bio_split - split a bio
1549  * @bio:        bio to split
1550  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1551  * @gfp:        gfp mask
1552  * @bs:         bio set to allocate from
1553  *
1554  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1555  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1556  *
1557  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1558  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1559  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1560  */
1561 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1562                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1563 {
1564         struct bio *split;
1565
1566         BUG_ON(sectors <= 0);
1567         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1568
1569         /* Zone append commands cannot be split */
1570         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1571                 return NULL;
1572
1573         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1574         if (!split)
1575                 return NULL;
1576
1577         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1578
1579         if (bio_integrity(split))
1580                 bio_integrity_trim(split);
1581
1582         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1583
1584         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1585                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1586
1587         return split;
1588 }
1589 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1590
1591 /**
1592  * bio_trim - trim a bio
1593  * @bio:        bio to trim
1594  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1595  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1596  *
1597  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1598  * to the underlying device in parts.
1599  */
1600 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1601 {
1602         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1603                          offset + size > bio->bi_iter.bi_size))
1604                 return;
1605
1606         size <<= 9;
1607         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1608                 return;
1609
1610         bio_advance(bio, offset << 9);
1611         bio->bi_iter.bi_size = size;
1612
1613         if (bio_integrity(bio))
1614                 bio_integrity_trim(bio);
1615 }
1616 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1617
1618 /*
1619  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1620  * use the global biovec slabs created for general use.
1621  */
1622 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1623 {
1624         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1625
1626         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1627 }
1628
1629 /*
1630  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1631  *
1632  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1633  * kzalloc()).
1634  */
1635 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1636 {
1637         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1638         if (bs->rescue_workqueue)
1639                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1640         bs->rescue_workqueue = NULL;
1641
1642         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1643         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1644
1645         bioset_integrity_free(bs);
1646         if (bs->bio_slab)
1647                 bio_put_slab(bs);
1648         bs->bio_slab = NULL;
1649 }
1650 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1651
1652 /**
1653  * bioset_init - Initialize a bio_set
1654  * @bs:         pool to initialize
1655  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1656  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1657  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1658  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1659  *
1660  * Description:
1661  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1662  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1663  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1664  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1665  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1666  *    or things will break badly.
1667  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1668  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1669  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1670  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1671  *
1672  */
1673 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1674                 unsigned int pool_size,
1675                 unsigned int front_pad,
1676                 int flags)
1677 {
1678         bs->front_pad = front_pad;
1679         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1680                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1681         else
1682                 bs->back_pad = 0;
1683
1684         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1685         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1686         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1687
1688         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1689         if (!bs->bio_slab)
1690                 return -ENOMEM;
1691
1692         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1693                 goto bad;
1694
1695         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1696             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1697                 goto bad;
1698
1699         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1700                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1701                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1702                 if (!bs->rescue_workqueue)
1703                         goto bad;
1704         }
1705         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1706                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1707                 if (!bs->cache)
1708                         goto bad;
1709                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1710         }
1711
1712         return 0;
1713 bad:
1714         bioset_exit(bs);
1715         return -ENOMEM;
1716 }
1717 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1718
1719 /*
1720  * Initialize and setup a new bio_set, based on the settings from
1721  * another bio_set.
1722  */
1723 int bioset_init_from_src(struct bio_set *bs, struct bio_set *src)
1724 {
1725         int flags;
1726
1727         flags = 0;
1728         if (src->bvec_pool.min_nr)
1729                 flags |= BIOSET_NEED_BVECS;
1730         if (src->rescue_workqueue)
1731                 flags |= BIOSET_NEED_RESCUER;
1732
1733         return bioset_init(bs, src->bio_pool.min_nr, src->front_pad, flags);
1734 }
1735 EXPORT_SYMBOL(bioset_init_from_src);
1736
1737 /**
1738  * bio_alloc_kiocb - Allocate a bio from bio_set based on kiocb
1739  * @kiocb:      kiocb describing the IO
1740  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
1741  * @nr_vecs:    number of iovecs to pre-allocate
1742  * @opf:        operation and flags for bio
1743  * @bs:         bio_set to allocate from
1744  *
1745  * Description:
1746  *    Like @bio_alloc_bioset, but pass in the kiocb. The kiocb is only
1747  *    used to check if we should dip into the per-cpu bio_set allocation
1748  *    cache. The allocation uses GFP_KERNEL internally. On return, the
1749  *    bio is marked BIO_PERCPU_CACHEABLE, and the final put of the bio
1750  *    MUST be done from process context, not hard/soft IRQ.
1751  *
1752  */
1753 struct bio *bio_alloc_kiocb(struct kiocb *kiocb, struct block_device *bdev,
1754                 unsigned short nr_vecs, unsigned int opf, struct bio_set *bs)
1755 {
1756         struct bio_alloc_cache *cache;
1757         struct bio *bio;
1758
1759         if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_ALLOC_CACHE) || nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
1760                 return bio_alloc_bioset(bdev, nr_vecs, opf, GFP_KERNEL, bs);
1761
1762         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
1763         if (cache->free_list) {
1764                 bio = cache->free_list;
1765                 cache->free_list = bio->bi_next;
1766                 cache->nr--;
1767                 put_cpu();
1768                 bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL,
1769                          nr_vecs, opf);
1770                 bio->bi_pool = bs;
1771                 bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1772                 return bio;
1773         }
1774         put_cpu();
1775         bio = bio_alloc_bioset(bdev, nr_vecs, opf, GFP_KERNEL, bs);
1776         bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1777         return bio;
1778 }
1779 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_alloc_kiocb);
1780
1781 static int __init init_bio(void)
1782 {
1783         int i;
1784
1785         bio_integrity_init();
1786
1787         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1788                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1789
1790                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1791                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1792                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1793         }
1794
1795         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1796                                         bio_cpu_dead);
1797
1798         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1799                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1800
1801         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1802                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1803
1804         return 0;
1805 }
1806 subsys_initcall(init_bio);