Merge tag 'x86_urgent_for_v6.2_rc2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6-microblaze.git] / block / blk-core.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 1991, 1992 Linus Torvalds
4  * Copyright (C) 1994,      Karl Keyte: Added support for disk statistics
5  * Elevator latency, (C) 2000  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
6  * Queue request tables / lock, selectable elevator, Jens Axboe <axboe@suse.de>
7  * kernel-doc documentation started by NeilBrown <neilb@cse.unsw.edu.au>
8  *      -  July2000
9  * bio rewrite, highmem i/o, etc, Jens Axboe <axboe@suse.de> - may 2001
10  */
11
12 /*
13  * This handles all read/write requests to block devices
14  */
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/bio.h>
18 #include <linux/blkdev.h>
19 #include <linux/blk-pm.h>
20 #include <linux/blk-integrity.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/kernel_stat.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/completion.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/swap.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/list_sort.h>
34 #include <linux/delay.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/pm_runtime.h>
37 #include <linux/t10-pi.h>
38 #include <linux/debugfs.h>
39 #include <linux/bpf.h>
40 #include <linux/part_stat.h>
41 #include <linux/sched/sysctl.h>
42 #include <linux/blk-crypto.h>
43
44 #define CREATE_TRACE_POINTS
45 #include <trace/events/block.h>
46
47 #include "blk.h"
48 #include "blk-mq-sched.h"
49 #include "blk-pm.h"
50 #include "blk-cgroup.h"
51 #include "blk-throttle.h"
52
53 struct dentry *blk_debugfs_root;
54
55 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_remap);
56 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_remap);
57 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_complete);
58 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_split);
59 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_unplug);
60 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_insert);
61
62 static DEFINE_IDA(blk_queue_ida);
63
64 /*
65  * For queue allocation
66  */
67 static struct kmem_cache *blk_requestq_cachep;
68
69 /*
70  * Controlling structure to kblockd
71  */
72 static struct workqueue_struct *kblockd_workqueue;
73
74 /**
75  * blk_queue_flag_set - atomically set a queue flag
76  * @flag: flag to be set
77  * @q: request queue
78  */
79 void blk_queue_flag_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
80 {
81         set_bit(flag, &q->queue_flags);
82 }
83 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_set);
84
85 /**
86  * blk_queue_flag_clear - atomically clear a queue flag
87  * @flag: flag to be cleared
88  * @q: request queue
89  */
90 void blk_queue_flag_clear(unsigned int flag, struct request_queue *q)
91 {
92         clear_bit(flag, &q->queue_flags);
93 }
94 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_clear);
95
96 /**
97  * blk_queue_flag_test_and_set - atomically test and set a queue flag
98  * @flag: flag to be set
99  * @q: request queue
100  *
101  * Returns the previous value of @flag - 0 if the flag was not set and 1 if
102  * the flag was already set.
103  */
104 bool blk_queue_flag_test_and_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
105 {
106         return test_and_set_bit(flag, &q->queue_flags);
107 }
108 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_queue_flag_test_and_set);
109
110 #define REQ_OP_NAME(name) [REQ_OP_##name] = #name
111 static const char *const blk_op_name[] = {
112         REQ_OP_NAME(READ),
113         REQ_OP_NAME(WRITE),
114         REQ_OP_NAME(FLUSH),
115         REQ_OP_NAME(DISCARD),
116         REQ_OP_NAME(SECURE_ERASE),
117         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET),
118         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET_ALL),
119         REQ_OP_NAME(ZONE_OPEN),
120         REQ_OP_NAME(ZONE_CLOSE),
121         REQ_OP_NAME(ZONE_FINISH),
122         REQ_OP_NAME(ZONE_APPEND),
123         REQ_OP_NAME(WRITE_ZEROES),
124         REQ_OP_NAME(DRV_IN),
125         REQ_OP_NAME(DRV_OUT),
126 };
127 #undef REQ_OP_NAME
128
129 /**
130  * blk_op_str - Return string XXX in the REQ_OP_XXX.
131  * @op: REQ_OP_XXX.
132  *
133  * Description: Centralize block layer function to convert REQ_OP_XXX into
134  * string format. Useful in the debugging and tracing bio or request. For
135  * invalid REQ_OP_XXX it returns string "UNKNOWN".
136  */
137 inline const char *blk_op_str(enum req_op op)
138 {
139         const char *op_str = "UNKNOWN";
140
141         if (op < ARRAY_SIZE(blk_op_name) && blk_op_name[op])
142                 op_str = blk_op_name[op];
143
144         return op_str;
145 }
146 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_op_str);
147
148 static const struct {
149         int             errno;
150         const char      *name;
151 } blk_errors[] = {
152         [BLK_STS_OK]            = { 0,          "" },
153         [BLK_STS_NOTSUPP]       = { -EOPNOTSUPP, "operation not supported" },
154         [BLK_STS_TIMEOUT]       = { -ETIMEDOUT, "timeout" },
155         [BLK_STS_NOSPC]         = { -ENOSPC,    "critical space allocation" },
156         [BLK_STS_TRANSPORT]     = { -ENOLINK,   "recoverable transport" },
157         [BLK_STS_TARGET]        = { -EREMOTEIO, "critical target" },
158         [BLK_STS_NEXUS]         = { -EBADE,     "critical nexus" },
159         [BLK_STS_MEDIUM]        = { -ENODATA,   "critical medium" },
160         [BLK_STS_PROTECTION]    = { -EILSEQ,    "protection" },
161         [BLK_STS_RESOURCE]      = { -ENOMEM,    "kernel resource" },
162         [BLK_STS_DEV_RESOURCE]  = { -EBUSY,     "device resource" },
163         [BLK_STS_AGAIN]         = { -EAGAIN,    "nonblocking retry" },
164         [BLK_STS_OFFLINE]       = { -ENODEV,    "device offline" },
165
166         /* device mapper special case, should not leak out: */
167         [BLK_STS_DM_REQUEUE]    = { -EREMCHG, "dm internal retry" },
168
169         /* zone device specific errors */
170         [BLK_STS_ZONE_OPEN_RESOURCE]    = { -ETOOMANYREFS, "open zones exceeded" },
171         [BLK_STS_ZONE_ACTIVE_RESOURCE]  = { -EOVERFLOW, "active zones exceeded" },
172
173         /* everything else not covered above: */
174         [BLK_STS_IOERR]         = { -EIO,       "I/O" },
175 };
176
177 blk_status_t errno_to_blk_status(int errno)
178 {
179         int i;
180
181         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(blk_errors); i++) {
182                 if (blk_errors[i].errno == errno)
183                         return (__force blk_status_t)i;
184         }
185
186         return BLK_STS_IOERR;
187 }
188 EXPORT_SYMBOL_GPL(errno_to_blk_status);
189
190 int blk_status_to_errno(blk_status_t status)
191 {
192         int idx = (__force int)status;
193
194         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
195                 return -EIO;
196         return blk_errors[idx].errno;
197 }
198 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_errno);
199
200 const char *blk_status_to_str(blk_status_t status)
201 {
202         int idx = (__force int)status;
203
204         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
205                 return "<null>";
206         return blk_errors[idx].name;
207 }
208
209 /**
210  * blk_sync_queue - cancel any pending callbacks on a queue
211  * @q: the queue
212  *
213  * Description:
214  *     The block layer may perform asynchronous callback activity
215  *     on a queue, such as calling the unplug function after a timeout.
216  *     A block device may call blk_sync_queue to ensure that any
217  *     such activity is cancelled, thus allowing it to release resources
218  *     that the callbacks might use. The caller must already have made sure
219  *     that its ->submit_bio will not re-add plugging prior to calling
220  *     this function.
221  *
222  *     This function does not cancel any asynchronous activity arising
223  *     out of elevator or throttling code. That would require elevator_exit()
224  *     and blkcg_exit_queue() to be called with queue lock initialized.
225  *
226  */
227 void blk_sync_queue(struct request_queue *q)
228 {
229         del_timer_sync(&q->timeout);
230         cancel_work_sync(&q->timeout_work);
231 }
232 EXPORT_SYMBOL(blk_sync_queue);
233
234 /**
235  * blk_set_pm_only - increment pm_only counter
236  * @q: request queue pointer
237  */
238 void blk_set_pm_only(struct request_queue *q)
239 {
240         atomic_inc(&q->pm_only);
241 }
242 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_set_pm_only);
243
244 void blk_clear_pm_only(struct request_queue *q)
245 {
246         int pm_only;
247
248         pm_only = atomic_dec_return(&q->pm_only);
249         WARN_ON_ONCE(pm_only < 0);
250         if (pm_only == 0)
251                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
252 }
253 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_clear_pm_only);
254
255 static void blk_free_queue_rcu(struct rcu_head *rcu_head)
256 {
257         struct request_queue *q = container_of(rcu_head,
258                         struct request_queue, rcu_head);
259
260         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
261         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
262 }
263
264 static void blk_free_queue(struct request_queue *q)
265 {
266         if (q->poll_stat)
267                 blk_stat_remove_callback(q, q->poll_cb);
268         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
269
270         blk_free_queue_stats(q->stats);
271         kfree(q->poll_stat);
272
273         if (queue_is_mq(q))
274                 blk_mq_release(q);
275
276         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
277         call_rcu(&q->rcu_head, blk_free_queue_rcu);
278 }
279
280 /**
281  * blk_put_queue - decrement the request_queue refcount
282  * @q: the request_queue structure to decrement the refcount for
283  *
284  * Decrements the refcount of the request_queue and free it when the refcount
285  * reaches 0.
286  *
287  * Context: Can sleep.
288  */
289 void blk_put_queue(struct request_queue *q)
290 {
291         might_sleep();
292         if (refcount_dec_and_test(&q->refs))
293                 blk_free_queue(q);
294 }
295 EXPORT_SYMBOL(blk_put_queue);
296
297 void blk_queue_start_drain(struct request_queue *q)
298 {
299         /*
300          * When queue DYING flag is set, we need to block new req
301          * entering queue, so we call blk_freeze_queue_start() to
302          * prevent I/O from crossing blk_queue_enter().
303          */
304         blk_freeze_queue_start(q);
305         if (queue_is_mq(q))
306                 blk_mq_wake_waiters(q);
307         /* Make blk_queue_enter() reexamine the DYING flag. */
308         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
309 }
310
311 /**
312  * blk_queue_enter() - try to increase q->q_usage_counter
313  * @q: request queue pointer
314  * @flags: BLK_MQ_REQ_NOWAIT and/or BLK_MQ_REQ_PM
315  */
316 int blk_queue_enter(struct request_queue *q, blk_mq_req_flags_t flags)
317 {
318         const bool pm = flags & BLK_MQ_REQ_PM;
319
320         while (!blk_try_enter_queue(q, pm)) {
321                 if (flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
322                         return -EAGAIN;
323
324                 /*
325                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
326                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
327                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
328                  * following wait may never return if the two reads are
329                  * reordered.
330                  */
331                 smp_rmb();
332                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
333                            (!q->mq_freeze_depth &&
334                             blk_pm_resume_queue(pm, q)) ||
335                            blk_queue_dying(q));
336                 if (blk_queue_dying(q))
337                         return -ENODEV;
338         }
339
340         return 0;
341 }
342
343 int __bio_queue_enter(struct request_queue *q, struct bio *bio)
344 {
345         while (!blk_try_enter_queue(q, false)) {
346                 struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
347
348                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) {
349                         if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
350                                 goto dead;
351                         bio_wouldblock_error(bio);
352                         return -EAGAIN;
353                 }
354
355                 /*
356                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
357                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
358                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
359                  * following wait may never return if the two reads are
360                  * reordered.
361                  */
362                 smp_rmb();
363                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
364                            (!q->mq_freeze_depth &&
365                             blk_pm_resume_queue(false, q)) ||
366                            test_bit(GD_DEAD, &disk->state));
367                 if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
368                         goto dead;
369         }
370
371         return 0;
372 dead:
373         bio_io_error(bio);
374         return -ENODEV;
375 }
376
377 void blk_queue_exit(struct request_queue *q)
378 {
379         percpu_ref_put(&q->q_usage_counter);
380 }
381
382 static void blk_queue_usage_counter_release(struct percpu_ref *ref)
383 {
384         struct request_queue *q =
385                 container_of(ref, struct request_queue, q_usage_counter);
386
387         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
388 }
389
390 static void blk_rq_timed_out_timer(struct timer_list *t)
391 {
392         struct request_queue *q = from_timer(q, t, timeout);
393
394         kblockd_schedule_work(&q->timeout_work);
395 }
396
397 static void blk_timeout_work(struct work_struct *work)
398 {
399 }
400
401 struct request_queue *blk_alloc_queue(int node_id)
402 {
403         struct request_queue *q;
404
405         q = kmem_cache_alloc_node(blk_requestq_cachep, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
406                                   node_id);
407         if (!q)
408                 return NULL;
409
410         q->last_merge = NULL;
411
412         q->id = ida_alloc(&blk_queue_ida, GFP_KERNEL);
413         if (q->id < 0)
414                 goto fail_q;
415
416         q->stats = blk_alloc_queue_stats();
417         if (!q->stats)
418                 goto fail_id;
419
420         q->node = node_id;
421
422         atomic_set(&q->nr_active_requests_shared_tags, 0);
423
424         timer_setup(&q->timeout, blk_rq_timed_out_timer, 0);
425         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_timeout_work);
426         INIT_LIST_HEAD(&q->icq_list);
427
428         refcount_set(&q->refs, 1);
429         mutex_init(&q->debugfs_mutex);
430         mutex_init(&q->sysfs_lock);
431         mutex_init(&q->sysfs_dir_lock);
432         spin_lock_init(&q->queue_lock);
433
434         init_waitqueue_head(&q->mq_freeze_wq);
435         mutex_init(&q->mq_freeze_lock);
436
437         /*
438          * Init percpu_ref in atomic mode so that it's faster to shutdown.
439          * See blk_register_queue() for details.
440          */
441         if (percpu_ref_init(&q->q_usage_counter,
442                                 blk_queue_usage_counter_release,
443                                 PERCPU_REF_INIT_ATOMIC, GFP_KERNEL))
444                 goto fail_stats;
445
446         blk_set_default_limits(&q->limits);
447         q->nr_requests = BLKDEV_DEFAULT_RQ;
448
449         return q;
450
451 fail_stats:
452         blk_free_queue_stats(q->stats);
453 fail_id:
454         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
455 fail_q:
456         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
457         return NULL;
458 }
459
460 /**
461  * blk_get_queue - increment the request_queue refcount
462  * @q: the request_queue structure to increment the refcount for
463  *
464  * Increment the refcount of the request_queue kobject.
465  *
466  * Context: Any context.
467  */
468 bool blk_get_queue(struct request_queue *q)
469 {
470         if (unlikely(blk_queue_dying(q)))
471                 return false;
472         refcount_inc(&q->refs);
473         return true;
474 }
475 EXPORT_SYMBOL(blk_get_queue);
476
477 #ifdef CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST
478
479 static DECLARE_FAULT_ATTR(fail_make_request);
480
481 static int __init setup_fail_make_request(char *str)
482 {
483         return setup_fault_attr(&fail_make_request, str);
484 }
485 __setup("fail_make_request=", setup_fail_make_request);
486
487 bool should_fail_request(struct block_device *part, unsigned int bytes)
488 {
489         return part->bd_make_it_fail && should_fail(&fail_make_request, bytes);
490 }
491
492 static int __init fail_make_request_debugfs(void)
493 {
494         struct dentry *dir = fault_create_debugfs_attr("fail_make_request",
495                                                 NULL, &fail_make_request);
496
497         return PTR_ERR_OR_ZERO(dir);
498 }
499
500 late_initcall(fail_make_request_debugfs);
501 #endif /* CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST */
502
503 static inline void bio_check_ro(struct bio *bio)
504 {
505         if (op_is_write(bio_op(bio)) && bdev_read_only(bio->bi_bdev)) {
506                 if (op_is_flush(bio->bi_opf) && !bio_sectors(bio))
507                         return;
508                 pr_warn("Trying to write to read-only block-device %pg\n",
509                         bio->bi_bdev);
510                 /* Older lvm-tools actually trigger this */
511         }
512 }
513
514 static noinline int should_fail_bio(struct bio *bio)
515 {
516         if (should_fail_request(bdev_whole(bio->bi_bdev), bio->bi_iter.bi_size))
517                 return -EIO;
518         return 0;
519 }
520 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_bio, ERRNO);
521
522 /*
523  * Check whether this bio extends beyond the end of the device or partition.
524  * This may well happen - the kernel calls bread() without checking the size of
525  * the device, e.g., when mounting a file system.
526  */
527 static inline int bio_check_eod(struct bio *bio)
528 {
529         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
530         unsigned int nr_sectors = bio_sectors(bio);
531
532         if (nr_sectors && maxsector &&
533             (nr_sectors > maxsector ||
534              bio->bi_iter.bi_sector > maxsector - nr_sectors)) {
535                 pr_info_ratelimited("%s: attempt to access beyond end of device\n"
536                                     "%pg: rw=%d, sector=%llu, nr_sectors = %u limit=%llu\n",
537                                     current->comm, bio->bi_bdev, bio->bi_opf,
538                                     bio->bi_iter.bi_sector, nr_sectors, maxsector);
539                 return -EIO;
540         }
541         return 0;
542 }
543
544 /*
545  * Remap block n of partition p to block n+start(p) of the disk.
546  */
547 static int blk_partition_remap(struct bio *bio)
548 {
549         struct block_device *p = bio->bi_bdev;
550
551         if (unlikely(should_fail_request(p, bio->bi_iter.bi_size)))
552                 return -EIO;
553         if (bio_sectors(bio)) {
554                 bio->bi_iter.bi_sector += p->bd_start_sect;
555                 trace_block_bio_remap(bio, p->bd_dev,
556                                       bio->bi_iter.bi_sector -
557                                       p->bd_start_sect);
558         }
559         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
560         return 0;
561 }
562
563 /*
564  * Check write append to a zoned block device.
565  */
566 static inline blk_status_t blk_check_zone_append(struct request_queue *q,
567                                                  struct bio *bio)
568 {
569         int nr_sectors = bio_sectors(bio);
570
571         /* Only applicable to zoned block devices */
572         if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
573                 return BLK_STS_NOTSUPP;
574
575         /* The bio sector must point to the start of a sequential zone */
576         if (bio->bi_iter.bi_sector & (bdev_zone_sectors(bio->bi_bdev) - 1) ||
577             !bio_zone_is_seq(bio))
578                 return BLK_STS_IOERR;
579
580         /*
581          * Not allowed to cross zone boundaries. Otherwise, the BIO will be
582          * split and could result in non-contiguous sectors being written in
583          * different zones.
584          */
585         if (nr_sectors > q->limits.chunk_sectors)
586                 return BLK_STS_IOERR;
587
588         /* Make sure the BIO is small enough and will not get split */
589         if (nr_sectors > q->limits.max_zone_append_sectors)
590                 return BLK_STS_IOERR;
591
592         bio->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
593
594         return BLK_STS_OK;
595 }
596
597 static void __submit_bio(struct bio *bio)
598 {
599         struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
600
601         if (unlikely(!blk_crypto_bio_prep(&bio)))
602                 return;
603
604         if (!disk->fops->submit_bio) {
605                 blk_mq_submit_bio(bio);
606         } else if (likely(bio_queue_enter(bio) == 0)) {
607                 disk->fops->submit_bio(bio);
608                 blk_queue_exit(disk->queue);
609         }
610 }
611
612 /*
613  * The loop in this function may be a bit non-obvious, and so deserves some
614  * explanation:
615  *
616  *  - Before entering the loop, bio->bi_next is NULL (as all callers ensure
617  *    that), so we have a list with a single bio.
618  *  - We pretend that we have just taken it off a longer list, so we assign
619  *    bio_list to a pointer to the bio_list_on_stack, thus initialising the
620  *    bio_list of new bios to be added.  ->submit_bio() may indeed add some more
621  *    bios through a recursive call to submit_bio_noacct.  If it did, we find a
622  *    non-NULL value in bio_list and re-enter the loop from the top.
623  *  - In this case we really did just take the bio of the top of the list (no
624  *    pretending) and so remove it from bio_list, and call into ->submit_bio()
625  *    again.
626  *
627  * bio_list_on_stack[0] contains bios submitted by the current ->submit_bio.
628  * bio_list_on_stack[1] contains bios that were submitted before the current
629  *      ->submit_bio, but that haven't been processed yet.
630  */
631 static void __submit_bio_noacct(struct bio *bio)
632 {
633         struct bio_list bio_list_on_stack[2];
634
635         BUG_ON(bio->bi_next);
636
637         bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
638         current->bio_list = bio_list_on_stack;
639
640         do {
641                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
642                 struct bio_list lower, same;
643
644                 /*
645                  * Create a fresh bio_list for all subordinate requests.
646                  */
647                 bio_list_on_stack[1] = bio_list_on_stack[0];
648                 bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
649
650                 __submit_bio(bio);
651
652                 /*
653                  * Sort new bios into those for a lower level and those for the
654                  * same level.
655                  */
656                 bio_list_init(&lower);
657                 bio_list_init(&same);
658                 while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])) != NULL)
659                         if (q == bdev_get_queue(bio->bi_bdev))
660                                 bio_list_add(&same, bio);
661                         else
662                                 bio_list_add(&lower, bio);
663
664                 /*
665                  * Now assemble so we handle the lowest level first.
666                  */
667                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &lower);
668                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &same);
669                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &bio_list_on_stack[1]);
670         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])));
671
672         current->bio_list = NULL;
673 }
674
675 static void __submit_bio_noacct_mq(struct bio *bio)
676 {
677         struct bio_list bio_list[2] = { };
678
679         current->bio_list = bio_list;
680
681         do {
682                 __submit_bio(bio);
683         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list[0])));
684
685         current->bio_list = NULL;
686 }
687
688 void submit_bio_noacct_nocheck(struct bio *bio)
689 {
690         /*
691          * We only want one ->submit_bio to be active at a time, else stack
692          * usage with stacked devices could be a problem.  Use current->bio_list
693          * to collect a list of requests submited by a ->submit_bio method while
694          * it is active, and then process them after it returned.
695          */
696         if (current->bio_list)
697                 bio_list_add(&current->bio_list[0], bio);
698         else if (!bio->bi_bdev->bd_disk->fops->submit_bio)
699                 __submit_bio_noacct_mq(bio);
700         else
701                 __submit_bio_noacct(bio);
702 }
703
704 /**
705  * submit_bio_noacct - re-submit a bio to the block device layer for I/O
706  * @bio:  The bio describing the location in memory and on the device.
707  *
708  * This is a version of submit_bio() that shall only be used for I/O that is
709  * resubmitted to lower level drivers by stacking block drivers.  All file
710  * systems and other upper level users of the block layer should use
711  * submit_bio() instead.
712  */
713 void submit_bio_noacct(struct bio *bio)
714 {
715         struct block_device *bdev = bio->bi_bdev;
716         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
717         blk_status_t status = BLK_STS_IOERR;
718         struct blk_plug *plug;
719
720         might_sleep();
721
722         plug = blk_mq_plug(bio);
723         if (plug && plug->nowait)
724                 bio->bi_opf |= REQ_NOWAIT;
725
726         /*
727          * For a REQ_NOWAIT based request, return -EOPNOTSUPP
728          * if queue does not support NOWAIT.
729          */
730         if ((bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) && !bdev_nowait(bdev))
731                 goto not_supported;
732
733         if (should_fail_bio(bio))
734                 goto end_io;
735         bio_check_ro(bio);
736         if (!bio_flagged(bio, BIO_REMAPPED)) {
737                 if (unlikely(bio_check_eod(bio)))
738                         goto end_io;
739                 if (bdev->bd_partno && unlikely(blk_partition_remap(bio)))
740                         goto end_io;
741         }
742
743         /*
744          * Filter flush bio's early so that bio based drivers without flush
745          * support don't have to worry about them.
746          */
747         if (op_is_flush(bio->bi_opf) &&
748             !test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &q->queue_flags)) {
749                 bio->bi_opf &= ~(REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
750                 if (!bio_sectors(bio)) {
751                         status = BLK_STS_OK;
752                         goto end_io;
753                 }
754         }
755
756         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
757                 bio_clear_polled(bio);
758
759         switch (bio_op(bio)) {
760         case REQ_OP_DISCARD:
761                 if (!bdev_max_discard_sectors(bdev))
762                         goto not_supported;
763                 break;
764         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
765                 if (!bdev_max_secure_erase_sectors(bdev))
766                         goto not_supported;
767                 break;
768         case REQ_OP_ZONE_APPEND:
769                 status = blk_check_zone_append(q, bio);
770                 if (status != BLK_STS_OK)
771                         goto end_io;
772                 break;
773         case REQ_OP_ZONE_RESET:
774         case REQ_OP_ZONE_OPEN:
775         case REQ_OP_ZONE_CLOSE:
776         case REQ_OP_ZONE_FINISH:
777                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
778                         goto not_supported;
779                 break;
780         case REQ_OP_ZONE_RESET_ALL:
781                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev) || !blk_queue_zone_resetall(q))
782                         goto not_supported;
783                 break;
784         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
785                 if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
786                         goto not_supported;
787                 break;
788         default:
789                 break;
790         }
791
792         if (blk_throtl_bio(bio))
793                 return;
794
795         blk_cgroup_bio_start(bio);
796         blkcg_bio_issue_init(bio);
797
798         if (!bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
799                 trace_block_bio_queue(bio);
800                 /* Now that enqueuing has been traced, we need to trace
801                  * completion as well.
802                  */
803                 bio_set_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
804         }
805         submit_bio_noacct_nocheck(bio);
806         return;
807
808 not_supported:
809         status = BLK_STS_NOTSUPP;
810 end_io:
811         bio->bi_status = status;
812         bio_endio(bio);
813 }
814 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_noacct);
815
816 /**
817  * submit_bio - submit a bio to the block device layer for I/O
818  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
819  *
820  * submit_bio() is used to submit I/O requests to block devices.  It is passed a
821  * fully set up &struct bio that describes the I/O that needs to be done.  The
822  * bio will be send to the device described by the bi_bdev field.
823  *
824  * The success/failure status of the request, along with notification of
825  * completion, is delivered asynchronously through the ->bi_end_io() callback
826  * in @bio.  The bio must NOT be touched by the caller until ->bi_end_io() has
827  * been called.
828  */
829 void submit_bio(struct bio *bio)
830 {
831         if (blkcg_punt_bio_submit(bio))
832                 return;
833
834         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ) {
835                 task_io_account_read(bio->bi_iter.bi_size);
836                 count_vm_events(PGPGIN, bio_sectors(bio));
837         } else if (bio_op(bio) == REQ_OP_WRITE) {
838                 count_vm_events(PGPGOUT, bio_sectors(bio));
839         }
840
841         submit_bio_noacct(bio);
842 }
843 EXPORT_SYMBOL(submit_bio);
844
845 /**
846  * bio_poll - poll for BIO completions
847  * @bio: bio to poll for
848  * @iob: batches of IO
849  * @flags: BLK_POLL_* flags that control the behavior
850  *
851  * Poll for completions on queue associated with the bio. Returns number of
852  * completed entries found.
853  *
854  * Note: the caller must either be the context that submitted @bio, or
855  * be in a RCU critical section to prevent freeing of @bio.
856  */
857 int bio_poll(struct bio *bio, struct io_comp_batch *iob, unsigned int flags)
858 {
859         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
860         blk_qc_t cookie = READ_ONCE(bio->bi_cookie);
861         int ret = 0;
862
863         if (cookie == BLK_QC_T_NONE ||
864             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
865                 return 0;
866
867         /*
868          * As the requests that require a zone lock are not plugged in the
869          * first place, directly accessing the plug instead of using
870          * blk_mq_plug() should not have any consequences during flushing for
871          * zoned devices.
872          */
873         blk_flush_plug(current->plug, false);
874
875         if (bio_queue_enter(bio))
876                 return 0;
877         if (queue_is_mq(q)) {
878                 ret = blk_mq_poll(q, cookie, iob, flags);
879         } else {
880                 struct gendisk *disk = q->disk;
881
882                 if (disk && disk->fops->poll_bio)
883                         ret = disk->fops->poll_bio(bio, iob, flags);
884         }
885         blk_queue_exit(q);
886         return ret;
887 }
888 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_poll);
889
890 /*
891  * Helper to implement file_operations.iopoll.  Requires the bio to be stored
892  * in iocb->private, and cleared before freeing the bio.
893  */
894 int iocb_bio_iopoll(struct kiocb *kiocb, struct io_comp_batch *iob,
895                     unsigned int flags)
896 {
897         struct bio *bio;
898         int ret = 0;
899
900         /*
901          * Note: the bio cache only uses SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, so bio can
902          * point to a freshly allocated bio at this point.  If that happens
903          * we have a few cases to consider:
904          *
905          *  1) the bio is beeing initialized and bi_bdev is NULL.  We can just
906          *     simply nothing in this case
907          *  2) the bio points to a not poll enabled device.  bio_poll will catch
908          *     this and return 0
909          *  3) the bio points to a poll capable device, including but not
910          *     limited to the one that the original bio pointed to.  In this
911          *     case we will call into the actual poll method and poll for I/O,
912          *     even if we don't need to, but it won't cause harm either.
913          *
914          * For cases 2) and 3) above the RCU grace period ensures that bi_bdev
915          * is still allocated. Because partitions hold a reference to the whole
916          * device bdev and thus disk, the disk is also still valid.  Grabbing
917          * a reference to the queue in bio_poll() ensures the hctxs and requests
918          * are still valid as well.
919          */
920         rcu_read_lock();
921         bio = READ_ONCE(kiocb->private);
922         if (bio && bio->bi_bdev)
923                 ret = bio_poll(bio, iob, flags);
924         rcu_read_unlock();
925
926         return ret;
927 }
928 EXPORT_SYMBOL_GPL(iocb_bio_iopoll);
929
930 void update_io_ticks(struct block_device *part, unsigned long now, bool end)
931 {
932         unsigned long stamp;
933 again:
934         stamp = READ_ONCE(part->bd_stamp);
935         if (unlikely(time_after(now, stamp))) {
936                 if (likely(try_cmpxchg(&part->bd_stamp, &stamp, now)))
937                         __part_stat_add(part, io_ticks, end ? now - stamp : 1);
938         }
939         if (part->bd_partno) {
940                 part = bdev_whole(part);
941                 goto again;
942         }
943 }
944
945 unsigned long bdev_start_io_acct(struct block_device *bdev,
946                                  unsigned int sectors, enum req_op op,
947                                  unsigned long start_time)
948 {
949         const int sgrp = op_stat_group(op);
950
951         part_stat_lock();
952         update_io_ticks(bdev, start_time, false);
953         part_stat_inc(bdev, ios[sgrp]);
954         part_stat_add(bdev, sectors[sgrp], sectors);
955         part_stat_local_inc(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
956         part_stat_unlock();
957
958         return start_time;
959 }
960 EXPORT_SYMBOL(bdev_start_io_acct);
961
962 /**
963  * bio_start_io_acct - start I/O accounting for bio based drivers
964  * @bio:        bio to start account for
965  *
966  * Returns the start time that should be passed back to bio_end_io_acct().
967  */
968 unsigned long bio_start_io_acct(struct bio *bio)
969 {
970         return bdev_start_io_acct(bio->bi_bdev, bio_sectors(bio),
971                                   bio_op(bio), jiffies);
972 }
973 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_start_io_acct);
974
975 void bdev_end_io_acct(struct block_device *bdev, enum req_op op,
976                       unsigned long start_time)
977 {
978         const int sgrp = op_stat_group(op);
979         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
980         unsigned long duration = now - start_time;
981
982         part_stat_lock();
983         update_io_ticks(bdev, now, true);
984         part_stat_add(bdev, nsecs[sgrp], jiffies_to_nsecs(duration));
985         part_stat_local_dec(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
986         part_stat_unlock();
987 }
988 EXPORT_SYMBOL(bdev_end_io_acct);
989
990 void bio_end_io_acct_remapped(struct bio *bio, unsigned long start_time,
991                               struct block_device *orig_bdev)
992 {
993         bdev_end_io_acct(orig_bdev, bio_op(bio), start_time);
994 }
995 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_end_io_acct_remapped);
996
997 /**
998  * blk_lld_busy - Check if underlying low-level drivers of a device are busy
999  * @q : the queue of the device being checked
1000  *
1001  * Description:
1002  *    Check if underlying low-level drivers of a device are busy.
1003  *    If the drivers want to export their busy state, they must set own
1004  *    exporting function using blk_queue_lld_busy() first.
1005  *
1006  *    Basically, this function is used only by request stacking drivers
1007  *    to stop dispatching requests to underlying devices when underlying
1008  *    devices are busy.  This behavior helps more I/O merging on the queue
1009  *    of the request stacking driver and prevents I/O throughput regression
1010  *    on burst I/O load.
1011  *
1012  * Return:
1013  *    0 - Not busy (The request stacking driver should dispatch request)
1014  *    1 - Busy (The request stacking driver should stop dispatching request)
1015  */
1016 int blk_lld_busy(struct request_queue *q)
1017 {
1018         if (queue_is_mq(q) && q->mq_ops->busy)
1019                 return q->mq_ops->busy(q);
1020
1021         return 0;
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_lld_busy);
1024
1025 int kblockd_schedule_work(struct work_struct *work)
1026 {
1027         return queue_work(kblockd_workqueue, work);
1028 }
1029 EXPORT_SYMBOL(kblockd_schedule_work);
1030
1031 int kblockd_mod_delayed_work_on(int cpu, struct delayed_work *dwork,
1032                                 unsigned long delay)
1033 {
1034         return mod_delayed_work_on(cpu, kblockd_workqueue, dwork, delay);
1035 }
1036 EXPORT_SYMBOL(kblockd_mod_delayed_work_on);
1037
1038 void blk_start_plug_nr_ios(struct blk_plug *plug, unsigned short nr_ios)
1039 {
1040         struct task_struct *tsk = current;
1041
1042         /*
1043          * If this is a nested plug, don't actually assign it.
1044          */
1045         if (tsk->plug)
1046                 return;
1047
1048         plug->mq_list = NULL;
1049         plug->cached_rq = NULL;
1050         plug->nr_ios = min_t(unsigned short, nr_ios, BLK_MAX_REQUEST_COUNT);
1051         plug->rq_count = 0;
1052         plug->multiple_queues = false;
1053         plug->has_elevator = false;
1054         plug->nowait = false;
1055         INIT_LIST_HEAD(&plug->cb_list);
1056
1057         /*
1058          * Store ordering should not be needed here, since a potential
1059          * preempt will imply a full memory barrier
1060          */
1061         tsk->plug = plug;
1062 }
1063
1064 /**
1065  * blk_start_plug - initialize blk_plug and track it inside the task_struct
1066  * @plug:       The &struct blk_plug that needs to be initialized
1067  *
1068  * Description:
1069  *   blk_start_plug() indicates to the block layer an intent by the caller
1070  *   to submit multiple I/O requests in a batch.  The block layer may use
1071  *   this hint to defer submitting I/Os from the caller until blk_finish_plug()
1072  *   is called.  However, the block layer may choose to submit requests
1073  *   before a call to blk_finish_plug() if the number of queued I/Os
1074  *   exceeds %BLK_MAX_REQUEST_COUNT, or if the size of the I/O is larger than
1075  *   %BLK_PLUG_FLUSH_SIZE.  The queued I/Os may also be submitted early if
1076  *   the task schedules (see below).
1077  *
1078  *   Tracking blk_plug inside the task_struct will help with auto-flushing the
1079  *   pending I/O should the task end up blocking between blk_start_plug() and
1080  *   blk_finish_plug(). This is important from a performance perspective, but
1081  *   also ensures that we don't deadlock. For instance, if the task is blocking
1082  *   for a memory allocation, memory reclaim could end up wanting to free a
1083  *   page belonging to that request that is currently residing in our private
1084  *   plug. By flushing the pending I/O when the process goes to sleep, we avoid
1085  *   this kind of deadlock.
1086  */
1087 void blk_start_plug(struct blk_plug *plug)
1088 {
1089         blk_start_plug_nr_ios(plug, 1);
1090 }
1091 EXPORT_SYMBOL(blk_start_plug);
1092
1093 static void flush_plug_callbacks(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1094 {
1095         LIST_HEAD(callbacks);
1096
1097         while (!list_empty(&plug->cb_list)) {
1098                 list_splice_init(&plug->cb_list, &callbacks);
1099
1100                 while (!list_empty(&callbacks)) {
1101                         struct blk_plug_cb *cb = list_first_entry(&callbacks,
1102                                                           struct blk_plug_cb,
1103                                                           list);
1104                         list_del(&cb->list);
1105                         cb->callback(cb, from_schedule);
1106                 }
1107         }
1108 }
1109
1110 struct blk_plug_cb *blk_check_plugged(blk_plug_cb_fn unplug, void *data,
1111                                       int size)
1112 {
1113         struct blk_plug *plug = current->plug;
1114         struct blk_plug_cb *cb;
1115
1116         if (!plug)
1117                 return NULL;
1118
1119         list_for_each_entry(cb, &plug->cb_list, list)
1120                 if (cb->callback == unplug && cb->data == data)
1121                         return cb;
1122
1123         /* Not currently on the callback list */
1124         BUG_ON(size < sizeof(*cb));
1125         cb = kzalloc(size, GFP_ATOMIC);
1126         if (cb) {
1127                 cb->data = data;
1128                 cb->callback = unplug;
1129                 list_add(&cb->list, &plug->cb_list);
1130         }
1131         return cb;
1132 }
1133 EXPORT_SYMBOL(blk_check_plugged);
1134
1135 void __blk_flush_plug(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1136 {
1137         if (!list_empty(&plug->cb_list))
1138                 flush_plug_callbacks(plug, from_schedule);
1139         if (!rq_list_empty(plug->mq_list))
1140                 blk_mq_flush_plug_list(plug, from_schedule);
1141         /*
1142          * Unconditionally flush out cached requests, even if the unplug
1143          * event came from schedule. Since we know hold references to the
1144          * queue for cached requests, we don't want a blocked task holding
1145          * up a queue freeze/quiesce event.
1146          */
1147         if (unlikely(!rq_list_empty(plug->cached_rq)))
1148                 blk_mq_free_plug_rqs(plug);
1149 }
1150
1151 /**
1152  * blk_finish_plug - mark the end of a batch of submitted I/O
1153  * @plug:       The &struct blk_plug passed to blk_start_plug()
1154  *
1155  * Description:
1156  * Indicate that a batch of I/O submissions is complete.  This function
1157  * must be paired with an initial call to blk_start_plug().  The intent
1158  * is to allow the block layer to optimize I/O submission.  See the
1159  * documentation for blk_start_plug() for more information.
1160  */
1161 void blk_finish_plug(struct blk_plug *plug)
1162 {
1163         if (plug == current->plug) {
1164                 __blk_flush_plug(plug, false);
1165                 current->plug = NULL;
1166         }
1167 }
1168 EXPORT_SYMBOL(blk_finish_plug);
1169
1170 void blk_io_schedule(void)
1171 {
1172         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1173         unsigned long timeout = sysctl_hung_task_timeout_secs * HZ / 2;
1174
1175         if (timeout)
1176                 io_schedule_timeout(timeout);
1177         else
1178                 io_schedule();
1179 }
1180 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_io_schedule);
1181
1182 int __init blk_dev_init(void)
1183 {
1184         BUILD_BUG_ON((__force u32)REQ_OP_LAST >= (1 << REQ_OP_BITS));
1185         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1186                         sizeof_field(struct request, cmd_flags));
1187         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1188                         sizeof_field(struct bio, bi_opf));
1189
1190         /* used for unplugging and affects IO latency/throughput - HIGHPRI */
1191         kblockd_workqueue = alloc_workqueue("kblockd",
1192                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_HIGHPRI, 0);
1193         if (!kblockd_workqueue)
1194                 panic("Failed to create kblockd\n");
1195
1196         blk_requestq_cachep = kmem_cache_create("request_queue",
1197                         sizeof(struct request_queue), 0, SLAB_PANIC, NULL);
1198
1199         blk_debugfs_root = debugfs_create_dir("block", NULL);
1200
1201         return 0;
1202 }