block/blk-merge.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Functions related to segment and merge handling
   4  */
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/module.h>
   7 #include <linux/bio.h>
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/blk-integrity.h>
  10 #include <linux/scatterlist.h>
  11 #include <linux/part_stat.h>
  12
  13 #include <trace/events/block.h>
  14
  15 #include "blk.h"
  16 #include "blk-mq-sched.h"
  17 #include "blk-rq-qos.h"
  18 #include "blk-throttle.h"
  19
  20 static inline void bio_get_first_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  21 {
  22         *bv = mp_bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
  23 }
  24
  25 static inline void bio_get_last_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  26 {
  27         struct bvec_iter iter = bio->bi_iter;
  28         int idx;
  29
  30         bio_get_first_bvec(bio, bv);
  31         if (bv->bv_len == bio->bi_iter.bi_size)
  32                 return;         /* this bio only has a single bvec */
  33
  34         bio_advance_iter(bio, &iter, iter.bi_size);
  35
  36         if (!iter.bi_bvec_done)
  37                 idx = iter.bi_idx - 1;
  38         else    /* in the middle of bvec */
  39                 idx = iter.bi_idx;
  40
  41         *bv = bio->bi_io_vec[idx];
  42
  43         /*
  44          * iter.bi_bvec_done records actual length of the last bvec
  45          * if this bio ends in the middle of one io vector
  46          */
  47         if (iter.bi_bvec_done)
  48                 bv->bv_len = iter.bi_bvec_done;
  49 }
  50
  51 static inline bool bio_will_gap(struct request_queue *q,
  52                 struct request *prev_rq, struct bio *prev, struct bio *next)
  53 {
  54         struct bio_vec pb, nb;
  55
  56         if (!bio_has_data(prev) || !queue_virt_boundary(q))
  57                 return false;
  58
  59         /*
  60          * Don't merge if the 1st bio starts with non-zero offset, otherwise it
  61          * is quite difficult to respect the sg gap limit.  We work hard to
  62          * merge a huge number of small single bios in case of mkfs.
  63          */
  64         if (prev_rq)
  65                 bio_get_first_bvec(prev_rq->bio, &pb);
  66         else
  67                 bio_get_first_bvec(prev, &pb);
  68         if (pb.bv_offset & queue_virt_boundary(q))
  69                 return true;
  70
  71         /*
  72          * We don't need to worry about the situation that the merged segment
  73          * ends in unaligned virt boundary:
  74          *
  75          * - if 'pb' ends aligned, the merged segment ends aligned
  76          * - if 'pb' ends unaligned, the next bio must include
  77          *   one single bvec of 'nb', otherwise the 'nb' can't
  78          *   merge with 'pb'
  79          */
  80         bio_get_last_bvec(prev, &pb);
  81         bio_get_first_bvec(next, &nb);
  82         if (biovec_phys_mergeable(q, &pb, &nb))
  83                 return false;
  84         return __bvec_gap_to_prev(q, &pb, nb.bv_offset);
  85 }
  86
  87 static inline bool req_gap_back_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  88 {
  89         return bio_will_gap(req->q, req, req->biotail, bio);
  90 }
  91
  92 static inline bool req_gap_front_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  93 {
  94         return bio_will_gap(req->q, NULL, bio, req->bio);
  95 }
  96
  97 static struct bio *blk_bio_discard_split(struct request_queue *q,
  98                                          struct bio *bio,
  99                                          struct bio_set *bs,
 100                                          unsigned *nsegs)
 101 {
 102         unsigned int max_discard_sectors, granularity;
 103         int alignment;
 104         sector_t tmp;
 105         unsigned split_sectors;
 106
 107         *nsegs = 1;
 108
 109         /* Zero-sector (unknown) and one-sector granularities are the same.  */
 110         granularity = max(q->limits.discard_granularity >> 9, 1U);
 111
 112         max_discard_sectors = min(q->limits.max_discard_sectors,
 113                         bio_allowed_max_sectors(q));
 114         max_discard_sectors -= max_discard_sectors % granularity;
 115
 116         if (unlikely(!max_discard_sectors)) {
 117                 /* XXX: warn */
 118                 return NULL;
 119         }
 120
 121         if (bio_sectors(bio) <= max_discard_sectors)
 122                 return NULL;
 123
 124         split_sectors = max_discard_sectors;
 125
 126         /*
 127          * If the next starting sector would be misaligned, stop the discard at
 128          * the previous aligned sector.
 129          */
 130         alignment = (q->limits.discard_alignment >> 9) % granularity;
 131
 132         tmp = bio->bi_iter.bi_sector + split_sectors - alignment;
 133         tmp = sector_div(tmp, granularity);
 134
 135         if (split_sectors > tmp)
 136                 split_sectors -= tmp;
 137
 138         return bio_split(bio, split_sectors, GFP_NOIO, bs);
 139 }
 140
 141 static struct bio *blk_bio_write_zeroes_split(struct request_queue *q,
 142                 struct bio *bio, struct bio_set *bs, unsigned *nsegs)
 143 {
 144         *nsegs = 0;
 145
 146         if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 147                 return NULL;
 148
 149         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 150                 return NULL;
 151
 152         return bio_split(bio, q->limits.max_write_zeroes_sectors, GFP_NOIO, bs);
 153 }
 154
 155 static struct bio *blk_bio_write_same_split(struct request_queue *q,
 156                                             struct bio *bio,
 157                                             struct bio_set *bs,
 158                                             unsigned *nsegs)
 159 {
 160         *nsegs = 1;
 161
 162         if (!q->limits.max_write_same_sectors)
 163                 return NULL;
 164
 165         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_same_sectors)
 166                 return NULL;
 167
 168         return bio_split(bio, q->limits.max_write_same_sectors, GFP_NOIO, bs);
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Return the maximum number of sectors from the start of a bio that may be
 173  * submitted as a single request to a block device. If enough sectors remain,
 174  * align the end to the physical block size. Otherwise align the end to the
 175  * logical block size. This approach minimizes the number of non-aligned
 176  * requests that are submitted to a block device if the start of a bio is not
 177  * aligned to a physical block boundary.
 178  */
 179 static inline unsigned get_max_io_size(struct request_queue *q,
 180                                        struct bio *bio)
 181 {
 182         unsigned sectors = blk_max_size_offset(q, bio->bi_iter.bi_sector, 0);
 183         unsigned max_sectors = sectors;
 184         unsigned pbs = queue_physical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 185         unsigned lbs = queue_logical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 186         unsigned start_offset = bio->bi_iter.bi_sector & (pbs - 1);
 187
 188         max_sectors += start_offset;
 189         max_sectors &= ~(pbs - 1);
 190         if (max_sectors > start_offset)
 191                 return max_sectors - start_offset;
 192
 193         return sectors & ~(lbs - 1);
 194 }
 195
 196 static inline unsigned get_max_segment_size(const struct request_queue *q,
 197                                             struct page *start_page,
 198                                             unsigned long offset)
 199 {
 200         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
 201
 202         offset = mask & (page_to_phys(start_page) + offset);
 203
 204         /*
 205          * overflow may be triggered in case of zero page physical address
 206          * on 32bit arch, use queue's max segment size when that happens.
 207          */
 208         return min_not_zero(mask - offset + 1,
 209                         (unsigned long)queue_max_segment_size(q));
 210 }
 211
 212 /**
 213  * bvec_split_segs - verify whether or not a bvec should be split in the middle
 214  * @q:        [in] request queue associated with the bio associated with @bv
 215  * @bv:       [in] bvec to examine
 216  * @nsegs:    [in,out] Number of segments in the bio being built. Incremented
 217  *            by the number of segments from @bv that may be appended to that
 218  *            bio without exceeding @max_segs
 219  * @sectors:  [in,out] Number of sectors in the bio being built. Incremented
 220  *            by the number of sectors from @bv that may be appended to that
 221  *            bio without exceeding @max_sectors
 222  * @max_segs: [in] upper bound for *@nsegs
 223  * @max_sectors: [in] upper bound for *@sectors
 224  *
 225  * When splitting a bio, it can happen that a bvec is encountered that is too
 226  * big to fit in a single segment and hence that it has to be split in the
 227  * middle. This function verifies whether or not that should happen. The value
 228  * %true is returned if and only if appending the entire @bv to a bio with
 229  * *@nsegs segments and *@sectors sectors would make that bio unacceptable for
 230  * the block driver.
 231  */
 232 static bool bvec_split_segs(const struct request_queue *q,
 233                             const struct bio_vec *bv, unsigned *nsegs,
 234                             unsigned *sectors, unsigned max_segs,
 235                             unsigned max_sectors)
 236 {
 237         unsigned max_len = (min(max_sectors, UINT_MAX >> 9) - *sectors) << 9;
 238         unsigned len = min(bv->bv_len, max_len);
 239         unsigned total_len = 0;
 240         unsigned seg_size = 0;
 241
 242         while (len && *nsegs < max_segs) {
 243                 seg_size = get_max_segment_size(q, bv->bv_page,
 244                                                 bv->bv_offset + total_len);
 245                 seg_size = min(seg_size, len);
 246
 247                 (*nsegs)++;
 248                 total_len += seg_size;
 249                 len -= seg_size;
 250
 251                 if ((bv->bv_offset + total_len) & queue_virt_boundary(q))
 252                         break;
 253         }
 254
 255         *sectors += total_len >> 9;
 256
 257         /* tell the caller to split the bvec if it is too big to fit */
 258         return len > 0 || bv->bv_len > max_len;
 259 }
 260
 261 /**
 262  * blk_bio_segment_split - split a bio in two bios
 263  * @q:    [in] request queue pointer
 264  * @bio:  [in] bio to be split
 265  * @bs:   [in] bio set to allocate the clone from
 266  * @segs: [out] number of segments in the bio with the first half of the sectors
 267  *
 268  * Clone @bio, update the bi_iter of the clone to represent the first sectors
 269  * of @bio and update @bio->bi_iter to represent the remaining sectors. The
 270  * following is guaranteed for the cloned bio:
 271  * - That it has at most get_max_io_size(@q, @bio) sectors.
 272  * - That it has at most queue_max_segments(@q) segments.
 273  *
 274  * Except for discard requests the cloned bio will point at the bi_io_vec of
 275  * the original bio. It is the responsibility of the caller to ensure that the
 276  * original bio is not freed before the cloned bio. The caller is also
 277  * responsible for ensuring that @bs is only destroyed after processing of the
 278  * split bio has finished.
 279  */
 280 static struct bio *blk_bio_segment_split(struct request_queue *q,
 281                                          struct bio *bio,
 282                                          struct bio_set *bs,
 283                                          unsigned *segs)
 284 {
 285         struct bio_vec bv, bvprv, *bvprvp = NULL;
 286         struct bvec_iter iter;
 287         unsigned nsegs = 0, sectors = 0;
 288         const unsigned max_sectors = get_max_io_size(q, bio);
 289         const unsigned max_segs = queue_max_segments(q);
 290
 291         bio_for_each_bvec(bv, bio, iter) {
 292                 /*
 293                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this
 294                  * offset would create a gap, disallow it.
 295                  */
 296                 if (bvprvp && bvec_gap_to_prev(q, bvprvp, bv.bv_offset))
 297                         goto split;
 298
 299                 if (nsegs < max_segs &&
 300                     sectors + (bv.bv_len >> 9) <= max_sectors &&
 301                     bv.bv_offset + bv.bv_len <= PAGE_SIZE) {
 302                         nsegs++;
 303                         sectors += bv.bv_len >> 9;
 304                 } else if (bvec_split_segs(q, &bv, &nsegs, &sectors, max_segs,
 305                                          max_sectors)) {
 306                         goto split;
 307                 }
 308
 309                 bvprv = bv;
 310                 bvprvp = &bvprv;
 311         }
 312
 313         *segs = nsegs;
 314         return NULL;
 315 split:
 316         *segs = nsegs;
 317
 318         /*
 319          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 320          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 321          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 322          */
 323         bio_clear_polled(bio);
 324         return bio_split(bio, sectors, GFP_NOIO, bs);
 325 }
 326
 327 /**
 328  * __blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 329  * @q:       [in] request_queue new bio is being queued at
 330  * @bio:     [in, out] bio to be split
 331  * @nr_segs: [out] number of segments in the first bio
 332  *
 333  * Split a bio into two bios, chain the two bios, submit the second half and
 334  * store a pointer to the first half in *@bio. If the second bio is still too
 335  * big it will be split by a recursive call to this function. Since this
 336  * function may allocate a new bio from q->bio_split, it is the responsibility
 337  * of the caller to ensure that q->bio_split is only released after processing
 338  * of the split bio has finished.
 339  */
 340 void __blk_queue_split(struct request_queue *q, struct bio **bio,
 341                        unsigned int *nr_segs)
 342 {
 343         struct bio *split = NULL;
 344
 345         switch (bio_op(*bio)) {
 346         case REQ_OP_DISCARD:
 347         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 348                 split = blk_bio_discard_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 349                 break;
 350         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 351                 split = blk_bio_write_zeroes_split(q, *bio, &q->bio_split,
 352                                 nr_segs);
 353                 break;
 354         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 355                 split = blk_bio_write_same_split(q, *bio, &q->bio_split,
 356                                 nr_segs);
 357                 break;
 358         default:
 359                 split = blk_bio_segment_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 360                 break;
 361         }
 362
 363         if (split) {
 364                 /* there isn't chance to merge the splitted bio */
 365                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 366
 367                 bio_chain(split, *bio);
 368                 trace_block_split(split, (*bio)->bi_iter.bi_sector);
 369                 submit_bio_noacct(*bio);
 370                 *bio = split;
 371
 372                 blk_throtl_charge_bio_split(*bio);
 373         }
 374 }
 375
 376 /**
 377  * blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 378  * @bio: [in, out] bio to be split
 379  *
 380  * Split a bio into two bios, chains the two bios, submit the second half and
 381  * store a pointer to the first half in *@bio. Since this function may allocate
 382  * a new bio from q->bio_split, it is the responsibility of the caller to ensure
 383  * that q->bio_split is only released after processing of the split bio has
 384  * finished.
 385  */
 386 void blk_queue_split(struct bio **bio)
 387 {
 388         struct request_queue *q = bdev_get_queue((*bio)->bi_bdev);
 389         unsigned int nr_segs;
 390
 391         if (blk_may_split(q, *bio))
 392                 __blk_queue_split(q, bio, &nr_segs);
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_split);
 395
 396 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 397 {
 398         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 399         unsigned int nr_sectors = 0;
 400         struct req_iterator iter;
 401         struct bio_vec bv;
 402
 403         if (!rq->bio)
 404                 return 0;
 405
 406         switch (bio_op(rq->bio)) {
 407         case REQ_OP_DISCARD:
 408         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 409                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 410                         struct bio *bio = rq->bio;
 411
 412                         for_each_bio(bio)
 413                                 nr_phys_segs++;
 414                         return nr_phys_segs;
 415                 }
 416                 return 1;
 417         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 418                 return 0;
 419         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 420                 return 1;
 421         }
 422
 423         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 424                 bvec_split_segs(rq->q, &bv, &nr_phys_segs, &nr_sectors,
 425                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 426         return nr_phys_segs;
 427 }
 428
 429 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 430                 struct scatterlist *sglist)
 431 {
 432         if (!*sg)
 433                 return sglist;
 434
 435         /*
 436          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 437          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 438          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 439          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 440          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 441          */
 442         sg_unmark_end(*sg);
 443         return sg_next(*sg);
 444 }
 445
 446 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 447                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 448                 struct scatterlist **sg)
 449 {
 450         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 451         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 452
 453         while (nbytes > 0) {
 454                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 455                 unsigned len = min(get_max_segment_size(q, bvec->bv_page,
 456                                         offset), nbytes);
 457                 struct page *page = bvec->bv_page;
 458
 459                 /*
 460                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 461                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 462                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 463                  * stick to the legacy format where we never present those from
 464                  * the block layer, but the code below should be removed once
 465                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 466                  */
 467                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 468                 offset &= ~PAGE_MASK;
 469
 470                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 471                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 472
 473                 total += len;
 474                 nbytes -= len;
 475                 nsegs++;
 476         }
 477
 478         return nsegs;
 479 }
 480
 481 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 482                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 483 {
 484         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 485         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 486         return 1;
 487 }
 488
 489 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 490 static inline bool
 491 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 492                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 493 {
 494
 495         int nbytes = bvec->bv_len;
 496
 497         if (!*sg)
 498                 return false;
 499
 500         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 501                 return false;
 502
 503         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 504                 return false;
 505
 506         (*sg)->length += nbytes;
 507
 508         return true;
 509 }
 510
 511 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 512                              struct scatterlist *sglist,
 513                              struct scatterlist **sg)
 514 {
 515         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 516         struct bvec_iter iter;
 517         int nsegs = 0;
 518         bool new_bio = false;
 519
 520         for_each_bio(bio) {
 521                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 522                         /*
 523                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 524                          * have done bio internal merge when adding pages
 525                          * to bio
 526                          */
 527                         if (new_bio &&
 528                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 529                                 goto next_bvec;
 530
 531                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 532                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 533                         else
 534                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 535  next_bvec:
 536                         new_bio = false;
 537                 }
 538                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 539                         bvprv = bvec;
 540                         new_bio = true;
 541                 }
 542         }
 543
 544         return nsegs;
 545 }
 546
 547 /*
 548  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 549  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 550  */
 551 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 552                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 553 {
 554         int nsegs = 0;
 555
 556         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 557                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 558         else if (rq->bio && bio_op(rq->bio) == REQ_OP_WRITE_SAME)
 559                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(bio_iovec(rq->bio), sglist, last_sg);
 560         else if (rq->bio)
 561                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 562
 563         if (*last_sg)
 564                 sg_mark_end(*last_sg);
 565
 566         /*
 567          * Something must have been wrong if the figured number of
 568          * segment is bigger than number of req's physical segments
 569          */
 570         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 571
 572         return nsegs;
 573 }
 574 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 575
 576 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 577 {
 578         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 579                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 580         return queue_max_segments(rq->q);
 581 }
 582
 583 static inline unsigned int blk_rq_get_max_sectors(struct request *rq,
 584                                                   sector_t offset)
 585 {
 586         struct request_queue *q = rq->q;
 587
 588         if (blk_rq_is_passthrough(rq))
 589                 return q->limits.max_hw_sectors;
 590
 591         if (!q->limits.chunk_sectors ||
 592             req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD ||
 593             req_op(rq) == REQ_OP_SECURE_ERASE)
 594                 return blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq));
 595
 596         return min(blk_max_size_offset(q, offset, 0),
 597                         blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq)));
 598 }
 599
 600 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 601                 unsigned int nr_phys_segs)
 602 {
 603         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 604                 goto no_merge;
 605
 606         /* discard request merge won't add new segment */
 607         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD)
 608                 return 1;
 609
 610         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 611                 goto no_merge;
 612
 613         /*
 614          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 615          * counters.
 616          */
 617         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 618         return 1;
 619
 620 no_merge:
 621         req_set_nomerge(req->q, req);
 622         return 0;
 623 }
 624
 625 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 626 {
 627         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 628                 return 0;
 629         if (blk_integrity_rq(req) &&
 630             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 631                 return 0;
 632         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 633                 return 0;
 634         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 635             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 636                 req_set_nomerge(req->q, req);
 637                 return 0;
 638         }
 639
 640         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 641 }
 642
 643 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 644                 unsigned int nr_segs)
 645 {
 646         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 647                 return 0;
 648         if (blk_integrity_rq(req) &&
 649             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 650                 return 0;
 651         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 652                 return 0;
 653         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 654             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 655                 req_set_nomerge(req->q, req);
 656                 return 0;
 657         }
 658
 659         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 660 }
 661
 662 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 663                 struct request *next)
 664 {
 665         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 666
 667         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 668                 goto no_merge;
 669         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 670             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 671                 goto no_merge;
 672
 673         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 674         return true;
 675 no_merge:
 676         req_set_nomerge(q, req);
 677         return false;
 678 }
 679
 680 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 681                                 struct request *next)
 682 {
 683         int total_phys_segments;
 684
 685         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 686                 return 0;
 687
 688         /*
 689          * Will it become too large?
 690          */
 691         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 692             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 693                 return 0;
 694
 695         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 696         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 697                 return 0;
 698
 699         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 700                 return 0;
 701
 702         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 703                 return 0;
 704
 705         /* Merge is OK... */
 706         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 707         return 1;
 708 }
 709
 710 /**
 711  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 712  * @rq: request to mark as mixed merge
 713  *
 714  * Description:
 715  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 716  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 717  *     merged.
 718  */
 719 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 720 {
 721         unsigned int ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 722         struct bio *bio;
 723
 724         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 725                 return;
 726
 727         /*
 728          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 729          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 730          * Distributes the attributs to each bio.
 731          */
 732         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 733                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 734                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 735                 bio->bi_opf |= ff;
 736         }
 737         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 738 }
 739
 740 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 741 {
 742         if (blk_do_io_stat(req)) {
 743                 part_stat_lock();
 744                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 745                 part_stat_unlock();
 746         }
 747 }
 748
 749 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 750                                         struct request *next)
 751 {
 752         if (blk_discard_mergable(req))
 753                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 754         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 755                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 756
 757         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 758 }
 759
 760 static inline bool blk_write_same_mergeable(struct bio *a, struct bio *b)
 761 {
 762         if (bio_page(a) == bio_page(b) && bio_offset(a) == bio_offset(b))
 763                 return true;
 764         return false;
 765 }
 766
 767 /*
 768  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 769  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 770  */
 771 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 772                                      struct request *req, struct request *next)
 773 {
 774         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 775                 return NULL;
 776
 777         if (req_op(req) != req_op(next))
 778                 return NULL;
 779
 780         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next))
 781                 return NULL;
 782
 783         if (req_op(req) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 784             !blk_write_same_mergeable(req->bio, next->bio))
 785                 return NULL;
 786
 787         /*
 788          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 789          * non-hint IO.
 790          */
 791         if (req->write_hint != next->write_hint)
 792                 return NULL;
 793
 794         if (req->ioprio != next->ioprio)
 795                 return NULL;
 796
 797         /*
 798          * If we are allowed to merge, then append bio list
 799          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 800          * will have updated segment counts, update sector
 801          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 802          * have separate settings.
 803          */
 804
 805         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 806         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 807                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 808                         return NULL;
 809                 break;
 810         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 811                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 812                         return NULL;
 813                 break;
 814         default:
 815                 return NULL;
 816         }
 817
 818         /*
 819          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 820          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 821          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 822          * set properly.
 823          */
 824         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 825             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 826             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 827                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 828                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 829         }
 830
 831         /*
 832          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 833          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 834          * current request for accounting purposes.
 835          */
 836         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 837                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 838
 839         req->biotail->bi_next = next->bio;
 840         req->biotail = next->biotail;
 841
 842         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 843
 844         if (!blk_discard_mergable(req))
 845                 elv_merge_requests(q, req, next);
 846
 847         /*
 848          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 849          */
 850         blk_account_io_merge_request(next);
 851
 852         trace_block_rq_merge(next);
 853
 854         /*
 855          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 856          * the caller to free
 857          */
 858         next->bio = NULL;
 859         return next;
 860 }
 861
 862 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 863                 struct request *rq)
 864 {
 865         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 866
 867         if (next)
 868                 return attempt_merge(q, rq, next);
 869
 870         return NULL;
 871 }
 872
 873 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 874                 struct request *rq)
 875 {
 876         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 877
 878         if (prev)
 879                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 880
 881         return NULL;
 882 }
 883
 884 /*
 885  * Try to merge 'next' into 'rq'. Return true if the merge happened, false
 886  * otherwise. The caller is responsible for freeing 'next' if the merge
 887  * happened.
 888  */
 889 bool blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 890                            struct request *next)
 891 {
 892         return attempt_merge(q, rq, next);
 893 }
 894
 895 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 896 {
 897         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 898                 return false;
 899
 900         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 901                 return false;
 902
 903         /* different data direction or already started, don't merge */
 904         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 905                 return false;
 906
 907         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 908         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 909                 return false;
 910
 911         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 912         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 913                 return false;
 914
 915         /* must be using the same buffer */
 916         if (req_op(rq) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 917             !blk_write_same_mergeable(rq->bio, bio))
 918                 return false;
 919
 920         /*
 921          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 922          * non-hint IO.
 923          */
 924         if (rq->write_hint != bio->bi_write_hint)
 925                 return false;
 926
 927         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 928                 return false;
 929
 930         return true;
 931 }
 932
 933 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 934 {
 935         if (blk_discard_mergable(rq))
 936                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 937         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 938                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 939         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 940                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 941         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 942 }
 943
 944 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 945 {
 946         if (!blk_do_io_stat(req))
 947                 return;
 948
 949         part_stat_lock();
 950         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 951         part_stat_unlock();
 952 }
 953
 954 enum bio_merge_status {
 955         BIO_MERGE_OK,
 956         BIO_MERGE_NONE,
 957         BIO_MERGE_FAILED,
 958 };
 959
 960 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 961                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 962 {
 963         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 964
 965         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 966                 return BIO_MERGE_FAILED;
 967
 968         trace_block_bio_backmerge(bio);
 969         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 970
 971         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 972                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 973
 974         req->biotail->bi_next = bio;
 975         req->biotail = bio;
 976         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 977
 978         bio_crypt_free_ctx(bio);
 979
 980         blk_account_io_merge_bio(req);
 981         return BIO_MERGE_OK;
 982 }
 983
 984 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
 985                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 986 {
 987         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 988
 989         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 990                 return BIO_MERGE_FAILED;
 991
 992         trace_block_bio_frontmerge(bio);
 993         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 994
 995         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 996                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 997
 998         bio->bi_next = req->bio;
 999         req->bio = bio;
1000
1001         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1002         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1003
1004         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
1005
1006         blk_account_io_merge_bio(req);
1007         return BIO_MERGE_OK;
1008 }
1009
1010 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
1011                 struct request *req, struct bio *bio)
1012 {
1013         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
1014
1015         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
1016                 goto no_merge;
1017         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
1018             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
1019                 goto no_merge;
1020
1021         rq_qos_merge(q, req, bio);
1022
1023         req->biotail->bi_next = bio;
1024         req->biotail = bio;
1025         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1026         req->nr_phys_segments = segments + 1;
1027
1028         blk_account_io_merge_bio(req);
1029         return BIO_MERGE_OK;
1030 no_merge:
1031         req_set_nomerge(q, req);
1032         return BIO_MERGE_FAILED;
1033 }
1034
1035 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1036                                                    struct request *rq,
1037                                                    struct bio *bio,
1038                                                    unsigned int nr_segs,
1039                                                    bool sched_allow_merge)
1040 {
1041         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1042                 return BIO_MERGE_NONE;
1043
1044         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1045         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1046                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1047                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1048                 break;
1049         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1050                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1051                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1052                 break;
1053         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1054                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1055         default:
1056                 return BIO_MERGE_NONE;
1057         }
1058
1059         return BIO_MERGE_FAILED;
1060 }
1061
1062 /**
1063  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1064  * @q: request_queue new bio is being queued at
1065  * @bio: new bio being queued
1066  * @nr_segs: number of segments in @bio
1067  * from the passed in @q already in the plug list
1068  *
1069  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with the previous
1070  * request on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1071  * otherwise %false.
1072  *
1073  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1074  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1075  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1076  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1077  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1078  * merging parameters without querying the elevator.
1079  *
1080  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1081  */
1082 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1083                 unsigned int nr_segs)
1084 {
1085         struct blk_plug *plug;
1086         struct request *rq;
1087
1088         plug = blk_mq_plug(q, bio);
1089         if (!plug || rq_list_empty(plug->mq_list))
1090                 return false;
1091
1092         /* check the previously added entry for a quick merge attempt */
1093         rq = rq_list_peek(&plug->mq_list);
1094         if (rq->q == q) {
1095                 if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1096                                 BIO_MERGE_OK)
1097                         return true;
1098         }
1099         return false;
1100 }
1101
1102 /*
1103  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1104  * of them.
1105  */
1106 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1107                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1108 {
1109         struct request *rq;
1110         int checked = 8;
1111
1112         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1113                 if (!checked--)
1114                         break;
1115
1116                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1117                 case BIO_MERGE_NONE:
1118                         continue;
1119                 case BIO_MERGE_OK:
1120                         return true;
1121                 case BIO_MERGE_FAILED:
1122                         return false;
1123                 }
1124
1125         }
1126
1127         return false;
1128 }
1129 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1130
1131 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1132                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1133 {
1134         struct request *rq;
1135
1136         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1137         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1138                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1139                         return false;
1140                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1141                         return false;
1142                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1143                 if (!*merged_request)
1144                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1145                 return true;
1146         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1147                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1148                         return false;
1149                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1150                         return false;
1151                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1152                 if (!*merged_request)
1153                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1154                 return true;
1155         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1156                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1157         default:
1158                 return false;
1159         }
1160 }
1161 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);