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 #include <linux/blk-cgroup.h>
  13
  14 #include <trace/events/block.h>
  15
  16 #include "blk.h"
  17 #include "blk-mq-sched.h"
  18 #include "blk-rq-qos.h"
  19 #include "blk-throttle.h"
  20
  21 static inline void bio_get_first_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  22 {
  23         *bv = mp_bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
  24 }
  25
  26 static inline void bio_get_last_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  27 {
  28         struct bvec_iter iter = bio->bi_iter;
  29         int idx;
  30
  31         bio_get_first_bvec(bio, bv);
  32         if (bv->bv_len == bio->bi_iter.bi_size)
  33                 return;         /* this bio only has a single bvec */
  34
  35         bio_advance_iter(bio, &iter, iter.bi_size);
  36
  37         if (!iter.bi_bvec_done)
  38                 idx = iter.bi_idx - 1;
  39         else    /* in the middle of bvec */
  40                 idx = iter.bi_idx;
  41
  42         *bv = bio->bi_io_vec[idx];
  43
  44         /*
  45          * iter.bi_bvec_done records actual length of the last bvec
  46          * if this bio ends in the middle of one io vector
  47          */
  48         if (iter.bi_bvec_done)
  49                 bv->bv_len = iter.bi_bvec_done;
  50 }
  51
  52 static inline bool bio_will_gap(struct request_queue *q,
  53                 struct request *prev_rq, struct bio *prev, struct bio *next)
  54 {
  55         struct bio_vec pb, nb;
  56
  57         if (!bio_has_data(prev) || !queue_virt_boundary(q))
  58                 return false;
  59
  60         /*
  61          * Don't merge if the 1st bio starts with non-zero offset, otherwise it
  62          * is quite difficult to respect the sg gap limit.  We work hard to
  63          * merge a huge number of small single bios in case of mkfs.
  64          */
  65         if (prev_rq)
  66                 bio_get_first_bvec(prev_rq->bio, &pb);
  67         else
  68                 bio_get_first_bvec(prev, &pb);
  69         if (pb.bv_offset & queue_virt_boundary(q))
  70                 return true;
  71
  72         /*
  73          * We don't need to worry about the situation that the merged segment
  74          * ends in unaligned virt boundary:
  75          *
  76          * - if 'pb' ends aligned, the merged segment ends aligned
  77          * - if 'pb' ends unaligned, the next bio must include
  78          *   one single bvec of 'nb', otherwise the 'nb' can't
  79          *   merge with 'pb'
  80          */
  81         bio_get_last_bvec(prev, &pb);
  82         bio_get_first_bvec(next, &nb);
  83         if (biovec_phys_mergeable(q, &pb, &nb))
  84                 return false;
  85         return __bvec_gap_to_prev(q, &pb, nb.bv_offset);
  86 }
  87
  88 static inline bool req_gap_back_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  89 {
  90         return bio_will_gap(req->q, req, req->biotail, bio);
  91 }
  92
  93 static inline bool req_gap_front_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  94 {
  95         return bio_will_gap(req->q, NULL, bio, req->bio);
  96 }
  97
  98 static struct bio *blk_bio_discard_split(struct request_queue *q,
  99                                          struct bio *bio,
 100                                          struct bio_set *bs,
 101                                          unsigned *nsegs)
 102 {
 103         unsigned int max_discard_sectors, granularity;
 104         int alignment;
 105         sector_t tmp;
 106         unsigned split_sectors;
 107
 108         *nsegs = 1;
 109
 110         /* Zero-sector (unknown) and one-sector granularities are the same.  */
 111         granularity = max(q->limits.discard_granularity >> 9, 1U);
 112
 113         max_discard_sectors = min(q->limits.max_discard_sectors,
 114                         bio_allowed_max_sectors(q));
 115         max_discard_sectors -= max_discard_sectors % granularity;
 116
 117         if (unlikely(!max_discard_sectors)) {
 118                 /* XXX: warn */
 119                 return NULL;
 120         }
 121
 122         if (bio_sectors(bio) <= max_discard_sectors)
 123                 return NULL;
 124
 125         split_sectors = max_discard_sectors;
 126
 127         /*
 128          * If the next starting sector would be misaligned, stop the discard at
 129          * the previous aligned sector.
 130          */
 131         alignment = (q->limits.discard_alignment >> 9) % granularity;
 132
 133         tmp = bio->bi_iter.bi_sector + split_sectors - alignment;
 134         tmp = sector_div(tmp, granularity);
 135
 136         if (split_sectors > tmp)
 137                 split_sectors -= tmp;
 138
 139         return bio_split(bio, split_sectors, GFP_NOIO, bs);
 140 }
 141
 142 static struct bio *blk_bio_write_zeroes_split(struct request_queue *q,
 143                 struct bio *bio, struct bio_set *bs, unsigned *nsegs)
 144 {
 145         *nsegs = 0;
 146
 147         if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 148                 return NULL;
 149
 150         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 151                 return NULL;
 152
 153         return bio_split(bio, q->limits.max_write_zeroes_sectors, GFP_NOIO, bs);
 154 }
 155
 156 static struct bio *blk_bio_write_same_split(struct request_queue *q,
 157                                             struct bio *bio,
 158                                             struct bio_set *bs,
 159                                             unsigned *nsegs)
 160 {
 161         *nsegs = 1;
 162
 163         if (!q->limits.max_write_same_sectors)
 164                 return NULL;
 165
 166         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_same_sectors)
 167                 return NULL;
 168
 169         return bio_split(bio, q->limits.max_write_same_sectors, GFP_NOIO, bs);
 170 }
 171
 172 /*
 173  * Return the maximum number of sectors from the start of a bio that may be
 174  * submitted as a single request to a block device. If enough sectors remain,
 175  * align the end to the physical block size. Otherwise align the end to the
 176  * logical block size. This approach minimizes the number of non-aligned
 177  * requests that are submitted to a block device if the start of a bio is not
 178  * aligned to a physical block boundary.
 179  */
 180 static inline unsigned get_max_io_size(struct request_queue *q,
 181                                        struct bio *bio)
 182 {
 183         unsigned sectors = blk_max_size_offset(q, bio->bi_iter.bi_sector, 0);
 184         unsigned max_sectors = sectors;
 185         unsigned pbs = queue_physical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 186         unsigned lbs = queue_logical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 187         unsigned start_offset = bio->bi_iter.bi_sector & (pbs - 1);
 188
 189         max_sectors += start_offset;
 190         max_sectors &= ~(pbs - 1);
 191         if (max_sectors > start_offset)
 192                 return max_sectors - start_offset;
 193
 194         return sectors & ~(lbs - 1);
 195 }
 196
 197 static inline unsigned get_max_segment_size(const struct request_queue *q,
 198                                             struct page *start_page,
 199                                             unsigned long offset)
 200 {
 201         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
 202
 203         offset = mask & (page_to_phys(start_page) + offset);
 204
 205         /*
 206          * overflow may be triggered in case of zero page physical address
 207          * on 32bit arch, use queue's max segment size when that happens.
 208          */
 209         return min_not_zero(mask - offset + 1,
 210                         (unsigned long)queue_max_segment_size(q));
 211 }
 212
 213 /**
 214  * bvec_split_segs - verify whether or not a bvec should be split in the middle
 215  * @q:        [in] request queue associated with the bio associated with @bv
 216  * @bv:       [in] bvec to examine
 217  * @nsegs:    [in,out] Number of segments in the bio being built. Incremented
 218  *            by the number of segments from @bv that may be appended to that
 219  *            bio without exceeding @max_segs
 220  * @sectors:  [in,out] Number of sectors in the bio being built. Incremented
 221  *            by the number of sectors from @bv that may be appended to that
 222  *            bio without exceeding @max_sectors
 223  * @max_segs: [in] upper bound for *@nsegs
 224  * @max_sectors: [in] upper bound for *@sectors
 225  *
 226  * When splitting a bio, it can happen that a bvec is encountered that is too
 227  * big to fit in a single segment and hence that it has to be split in the
 228  * middle. This function verifies whether or not that should happen. The value
 229  * %true is returned if and only if appending the entire @bv to a bio with
 230  * *@nsegs segments and *@sectors sectors would make that bio unacceptable for
 231  * the block driver.
 232  */
 233 static bool bvec_split_segs(const struct request_queue *q,
 234                             const struct bio_vec *bv, unsigned *nsegs,
 235                             unsigned *sectors, unsigned max_segs,
 236                             unsigned max_sectors)
 237 {
 238         unsigned max_len = (min(max_sectors, UINT_MAX >> 9) - *sectors) << 9;
 239         unsigned len = min(bv->bv_len, max_len);
 240         unsigned total_len = 0;
 241         unsigned seg_size = 0;
 242
 243         while (len && *nsegs < max_segs) {
 244                 seg_size = get_max_segment_size(q, bv->bv_page,
 245                                                 bv->bv_offset + total_len);
 246                 seg_size = min(seg_size, len);
 247
 248                 (*nsegs)++;
 249                 total_len += seg_size;
 250                 len -= seg_size;
 251
 252                 if ((bv->bv_offset + total_len) & queue_virt_boundary(q))
 253                         break;
 254         }
 255
 256         *sectors += total_len >> 9;
 257
 258         /* tell the caller to split the bvec if it is too big to fit */
 259         return len > 0 || bv->bv_len > max_len;
 260 }
 261
 262 /**
 263  * blk_bio_segment_split - split a bio in two bios
 264  * @q:    [in] request queue pointer
 265  * @bio:  [in] bio to be split
 266  * @bs:   [in] bio set to allocate the clone from
 267  * @segs: [out] number of segments in the bio with the first half of the sectors
 268  *
 269  * Clone @bio, update the bi_iter of the clone to represent the first sectors
 270  * of @bio and update @bio->bi_iter to represent the remaining sectors. The
 271  * following is guaranteed for the cloned bio:
 272  * - That it has at most get_max_io_size(@q, @bio) sectors.
 273  * - That it has at most queue_max_segments(@q) segments.
 274  *
 275  * Except for discard requests the cloned bio will point at the bi_io_vec of
 276  * the original bio. It is the responsibility of the caller to ensure that the
 277  * original bio is not freed before the cloned bio. The caller is also
 278  * responsible for ensuring that @bs is only destroyed after processing of the
 279  * split bio has finished.
 280  */
 281 static struct bio *blk_bio_segment_split(struct request_queue *q,
 282                                          struct bio *bio,
 283                                          struct bio_set *bs,
 284                                          unsigned *segs)
 285 {
 286         struct bio_vec bv, bvprv, *bvprvp = NULL;
 287         struct bvec_iter iter;
 288         unsigned nsegs = 0, sectors = 0;
 289         const unsigned max_sectors = get_max_io_size(q, bio);
 290         const unsigned max_segs = queue_max_segments(q);
 291
 292         bio_for_each_bvec(bv, bio, iter) {
 293                 /*
 294                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this
 295                  * offset would create a gap, disallow it.
 296                  */
 297                 if (bvprvp && bvec_gap_to_prev(q, bvprvp, bv.bv_offset))
 298                         goto split;
 299
 300                 if (nsegs < max_segs &&
 301                     sectors + (bv.bv_len >> 9) <= max_sectors &&
 302                     bv.bv_offset + bv.bv_len <= PAGE_SIZE) {
 303                         nsegs++;
 304                         sectors += bv.bv_len >> 9;
 305                 } else if (bvec_split_segs(q, &bv, &nsegs, &sectors, max_segs,
 306                                          max_sectors)) {
 307                         goto split;
 308                 }
 309
 310                 bvprv = bv;
 311                 bvprvp = &bvprv;
 312         }
 313
 314         *segs = nsegs;
 315         return NULL;
 316 split:
 317         *segs = nsegs;
 318
 319         /*
 320          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 321          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 322          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 323          */
 324         bio_clear_polled(bio);
 325         return bio_split(bio, sectors, GFP_NOIO, bs);
 326 }
 327
 328 /**
 329  * __blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 330  * @q:       [in] request_queue new bio is being queued at
 331  * @bio:     [in, out] bio to be split
 332  * @nr_segs: [out] number of segments in the first bio
 333  *
 334  * Split a bio into two bios, chain the two bios, submit the second half and
 335  * store a pointer to the first half in *@bio. If the second bio is still too
 336  * big it will be split by a recursive call to this function. Since this
 337  * function may allocate a new bio from q->bio_split, it is the responsibility
 338  * of the caller to ensure that q->bio_split is only released after processing
 339  * of the split bio has finished.
 340  */
 341 void __blk_queue_split(struct request_queue *q, struct bio **bio,
 342                        unsigned int *nr_segs)
 343 {
 344         struct bio *split = NULL;
 345
 346         switch (bio_op(*bio)) {
 347         case REQ_OP_DISCARD:
 348         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 349                 split = blk_bio_discard_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 350                 break;
 351         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 352                 split = blk_bio_write_zeroes_split(q, *bio, &q->bio_split,
 353                                 nr_segs);
 354                 break;
 355         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 356                 split = blk_bio_write_same_split(q, *bio, &q->bio_split,
 357                                 nr_segs);
 358                 break;
 359         default:
 360                 split = blk_bio_segment_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 361                 break;
 362         }
 363
 364         if (split) {
 365                 /* there isn't chance to merge the splitted bio */
 366                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 367
 368                 bio_chain(split, *bio);
 369                 trace_block_split(split, (*bio)->bi_iter.bi_sector);
 370                 submit_bio_noacct(*bio);
 371                 *bio = split;
 372         }
 373 }
 374
 375 /**
 376  * blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 377  * @bio: [in, out] bio to be split
 378  *
 379  * Split a bio into two bios, chains the two bios, submit the second half and
 380  * store a pointer to the first half in *@bio. Since this function may allocate
 381  * a new bio from q->bio_split, it is the responsibility of the caller to ensure
 382  * that q->bio_split is only released after processing of the split bio has
 383  * finished.
 384  */
 385 void blk_queue_split(struct bio **bio)
 386 {
 387         struct request_queue *q = bdev_get_queue((*bio)->bi_bdev);
 388         unsigned int nr_segs;
 389
 390         if (blk_may_split(q, *bio))
 391                 __blk_queue_split(q, bio, &nr_segs);
 392 }
 393 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_split);
 394
 395 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 396 {
 397         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 398         unsigned int nr_sectors = 0;
 399         struct req_iterator iter;
 400         struct bio_vec bv;
 401
 402         if (!rq->bio)
 403                 return 0;
 404
 405         switch (bio_op(rq->bio)) {
 406         case REQ_OP_DISCARD:
 407         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 408                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 409                         struct bio *bio = rq->bio;
 410
 411                         for_each_bio(bio)
 412                                 nr_phys_segs++;
 413                         return nr_phys_segs;
 414                 }
 415                 return 1;
 416         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 417                 return 0;
 418         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 419                 return 1;
 420         }
 421
 422         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 423                 bvec_split_segs(rq->q, &bv, &nr_phys_segs, &nr_sectors,
 424                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 425         return nr_phys_segs;
 426 }
 427
 428 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 429                 struct scatterlist *sglist)
 430 {
 431         if (!*sg)
 432                 return sglist;
 433
 434         /*
 435          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 436          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 437          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 438          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 439          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 440          */
 441         sg_unmark_end(*sg);
 442         return sg_next(*sg);
 443 }
 444
 445 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 446                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 447                 struct scatterlist **sg)
 448 {
 449         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 450         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 451
 452         while (nbytes > 0) {
 453                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 454                 unsigned len = min(get_max_segment_size(q, bvec->bv_page,
 455                                         offset), nbytes);
 456                 struct page *page = bvec->bv_page;
 457
 458                 /*
 459                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 460                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 461                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 462                  * stick to the legacy format where we never present those from
 463                  * the block layer, but the code below should be removed once
 464                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 465                  */
 466                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 467                 offset &= ~PAGE_MASK;
 468
 469                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 470                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 471
 472                 total += len;
 473                 nbytes -= len;
 474                 nsegs++;
 475         }
 476
 477         return nsegs;
 478 }
 479
 480 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 481                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 482 {
 483         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 484         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 485         return 1;
 486 }
 487
 488 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 489 static inline bool
 490 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 491                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 492 {
 493
 494         int nbytes = bvec->bv_len;
 495
 496         if (!*sg)
 497                 return false;
 498
 499         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 500                 return false;
 501
 502         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 503                 return false;
 504
 505         (*sg)->length += nbytes;
 506
 507         return true;
 508 }
 509
 510 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 511                              struct scatterlist *sglist,
 512                              struct scatterlist **sg)
 513 {
 514         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 515         struct bvec_iter iter;
 516         int nsegs = 0;
 517         bool new_bio = false;
 518
 519         for_each_bio(bio) {
 520                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 521                         /*
 522                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 523                          * have done bio internal merge when adding pages
 524                          * to bio
 525                          */
 526                         if (new_bio &&
 527                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 528                                 goto next_bvec;
 529
 530                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 531                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 532                         else
 533                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 534  next_bvec:
 535                         new_bio = false;
 536                 }
 537                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 538                         bvprv = bvec;
 539                         new_bio = true;
 540                 }
 541         }
 542
 543         return nsegs;
 544 }
 545
 546 /*
 547  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 548  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 549  */
 550 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 551                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 552 {
 553         int nsegs = 0;
 554
 555         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 556                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 557         else if (rq->bio && bio_op(rq->bio) == REQ_OP_WRITE_SAME)
 558                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(bio_iovec(rq->bio), sglist, last_sg);
 559         else if (rq->bio)
 560                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 561
 562         if (*last_sg)
 563                 sg_mark_end(*last_sg);
 564
 565         /*
 566          * Something must have been wrong if the figured number of
 567          * segment is bigger than number of req's physical segments
 568          */
 569         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 570
 571         return nsegs;
 572 }
 573 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 574
 575 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 576 {
 577         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 578                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 579         return queue_max_segments(rq->q);
 580 }
 581
 582 static inline unsigned int blk_rq_get_max_sectors(struct request *rq,
 583                                                   sector_t offset)
 584 {
 585         struct request_queue *q = rq->q;
 586
 587         if (blk_rq_is_passthrough(rq))
 588                 return q->limits.max_hw_sectors;
 589
 590         if (!q->limits.chunk_sectors ||
 591             req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD ||
 592             req_op(rq) == REQ_OP_SECURE_ERASE)
 593                 return blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq));
 594
 595         return min(blk_max_size_offset(q, offset, 0),
 596                         blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq)));
 597 }
 598
 599 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 600                 unsigned int nr_phys_segs)
 601 {
 602         if (!blk_cgroup_mergeable(req, bio))
 603                 goto no_merge;
 604
 605         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 606                 goto no_merge;
 607
 608         /* discard request merge won't add new segment */
 609         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD)
 610                 return 1;
 611
 612         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 613                 goto no_merge;
 614
 615         /*
 616          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 617          * counters.
 618          */
 619         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 620         return 1;
 621
 622 no_merge:
 623         req_set_nomerge(req->q, req);
 624         return 0;
 625 }
 626
 627 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 628 {
 629         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 630                 return 0;
 631         if (blk_integrity_rq(req) &&
 632             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 633                 return 0;
 634         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 635                 return 0;
 636         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 637             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 638                 req_set_nomerge(req->q, req);
 639                 return 0;
 640         }
 641
 642         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 643 }
 644
 645 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 646                 unsigned int nr_segs)
 647 {
 648         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 649                 return 0;
 650         if (blk_integrity_rq(req) &&
 651             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 652                 return 0;
 653         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 654                 return 0;
 655         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 656             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 657                 req_set_nomerge(req->q, req);
 658                 return 0;
 659         }
 660
 661         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 662 }
 663
 664 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 665                 struct request *next)
 666 {
 667         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 668
 669         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 670                 goto no_merge;
 671         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 672             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 673                 goto no_merge;
 674
 675         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 676         return true;
 677 no_merge:
 678         req_set_nomerge(q, req);
 679         return false;
 680 }
 681
 682 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 683                                 struct request *next)
 684 {
 685         int total_phys_segments;
 686
 687         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 688                 return 0;
 689
 690         /*
 691          * Will it become too large?
 692          */
 693         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 694             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 695                 return 0;
 696
 697         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 698         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 699                 return 0;
 700
 701         if (!blk_cgroup_mergeable(req, next->bio))
 702                 return 0;
 703
 704         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 705                 return 0;
 706
 707         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 708                 return 0;
 709
 710         /* Merge is OK... */
 711         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 712         return 1;
 713 }
 714
 715 /**
 716  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 717  * @rq: request to mark as mixed merge
 718  *
 719  * Description:
 720  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 721  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 722  *     merged.
 723  */
 724 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 725 {
 726         unsigned int ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 727         struct bio *bio;
 728
 729         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 730                 return;
 731
 732         /*
 733          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 734          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 735          * Distributes the attributs to each bio.
 736          */
 737         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 738                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 739                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 740                 bio->bi_opf |= ff;
 741         }
 742         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 743 }
 744
 745 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 746 {
 747         if (blk_do_io_stat(req)) {
 748                 part_stat_lock();
 749                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 750                 part_stat_unlock();
 751         }
 752 }
 753
 754 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 755                                         struct request *next)
 756 {
 757         if (blk_discard_mergable(req))
 758                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 759         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 760                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 761
 762         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 763 }
 764
 765 static inline bool blk_write_same_mergeable(struct bio *a, struct bio *b)
 766 {
 767         if (bio_page(a) == bio_page(b) && bio_offset(a) == bio_offset(b))
 768                 return true;
 769         return false;
 770 }
 771
 772 /*
 773  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 774  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 775  */
 776 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 777                                      struct request *req, struct request *next)
 778 {
 779         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 780                 return NULL;
 781
 782         if (req_op(req) != req_op(next))
 783                 return NULL;
 784
 785         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next))
 786                 return NULL;
 787
 788         if (req_op(req) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 789             !blk_write_same_mergeable(req->bio, next->bio))
 790                 return NULL;
 791
 792         /*
 793          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 794          * non-hint IO.
 795          */
 796         if (req->write_hint != next->write_hint)
 797                 return NULL;
 798
 799         if (req->ioprio != next->ioprio)
 800                 return NULL;
 801
 802         /*
 803          * If we are allowed to merge, then append bio list
 804          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 805          * will have updated segment counts, update sector
 806          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 807          * have separate settings.
 808          */
 809
 810         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 811         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 812                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 813                         return NULL;
 814                 break;
 815         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 816                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 817                         return NULL;
 818                 break;
 819         default:
 820                 return NULL;
 821         }
 822
 823         /*
 824          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 825          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 826          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 827          * set properly.
 828          */
 829         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 830             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 831             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 832                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 833                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 834         }
 835
 836         /*
 837          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 838          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 839          * current request for accounting purposes.
 840          */
 841         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 842                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 843
 844         req->biotail->bi_next = next->bio;
 845         req->biotail = next->biotail;
 846
 847         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 848
 849         if (!blk_discard_mergable(req))
 850                 elv_merge_requests(q, req, next);
 851
 852         /*
 853          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 854          */
 855         blk_account_io_merge_request(next);
 856
 857         trace_block_rq_merge(next);
 858
 859         /*
 860          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 861          * the caller to free
 862          */
 863         next->bio = NULL;
 864         return next;
 865 }
 866
 867 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 868                 struct request *rq)
 869 {
 870         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 871
 872         if (next)
 873                 return attempt_merge(q, rq, next);
 874
 875         return NULL;
 876 }
 877
 878 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 879                 struct request *rq)
 880 {
 881         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 882
 883         if (prev)
 884                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 885
 886         return NULL;
 887 }
 888
 889 /*
 890  * Try to merge 'next' into 'rq'. Return true if the merge happened, false
 891  * otherwise. The caller is responsible for freeing 'next' if the merge
 892  * happened.
 893  */
 894 bool blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 895                            struct request *next)
 896 {
 897         return attempt_merge(q, rq, next);
 898 }
 899
 900 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 901 {
 902         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 903                 return false;
 904
 905         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 906                 return false;
 907
 908         /* different data direction or already started, don't merge */
 909         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 910                 return false;
 911
 912         /* don't merge across cgroup boundaries */
 913         if (!blk_cgroup_mergeable(rq, bio))
 914                 return false;
 915
 916         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 917         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 918                 return false;
 919
 920         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 921         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 922                 return false;
 923
 924         /* must be using the same buffer */
 925         if (req_op(rq) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 926             !blk_write_same_mergeable(rq->bio, bio))
 927                 return false;
 928
 929         /*
 930          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 931          * non-hint IO.
 932          */
 933         if (rq->write_hint != bio->bi_write_hint)
 934                 return false;
 935
 936         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 937                 return false;
 938
 939         return true;
 940 }
 941
 942 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 943 {
 944         if (blk_discard_mergable(rq))
 945                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 946         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 947                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 948         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 949                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 950         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 951 }
 952
 953 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 954 {
 955         if (!blk_do_io_stat(req))
 956                 return;
 957
 958         part_stat_lock();
 959         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 960         part_stat_unlock();
 961 }
 962
 963 enum bio_merge_status {
 964         BIO_MERGE_OK,
 965         BIO_MERGE_NONE,
 966         BIO_MERGE_FAILED,
 967 };
 968
 969 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 970                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 971 {
 972         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 973
 974         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 975                 return BIO_MERGE_FAILED;
 976
 977         trace_block_bio_backmerge(bio);
 978         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 979
 980         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 981                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 982
 983         req->biotail->bi_next = bio;
 984         req->biotail = bio;
 985         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 986
 987         bio_crypt_free_ctx(bio);
 988
 989         blk_account_io_merge_bio(req);
 990         return BIO_MERGE_OK;
 991 }
 992
 993 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
 994                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 995 {
 996         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 997
 998         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 999                 return BIO_MERGE_FAILED;
1000
1001         trace_block_bio_frontmerge(bio);
1002         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
1003
1004         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
1005                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
1006
1007         bio->bi_next = req->bio;
1008         req->bio = bio;
1009
1010         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1011         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1012
1013         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
1014
1015         blk_account_io_merge_bio(req);
1016         return BIO_MERGE_OK;
1017 }
1018
1019 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
1020                 struct request *req, struct bio *bio)
1021 {
1022         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
1023
1024         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
1025                 goto no_merge;
1026         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
1027             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
1028                 goto no_merge;
1029
1030         rq_qos_merge(q, req, bio);
1031
1032         req->biotail->bi_next = bio;
1033         req->biotail = bio;
1034         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1035         req->nr_phys_segments = segments + 1;
1036
1037         blk_account_io_merge_bio(req);
1038         return BIO_MERGE_OK;
1039 no_merge:
1040         req_set_nomerge(q, req);
1041         return BIO_MERGE_FAILED;
1042 }
1043
1044 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1045                                                    struct request *rq,
1046                                                    struct bio *bio,
1047                                                    unsigned int nr_segs,
1048                                                    bool sched_allow_merge)
1049 {
1050         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1051                 return BIO_MERGE_NONE;
1052
1053         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1054         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1055                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1056                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1057                 break;
1058         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1059                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1060                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1061                 break;
1062         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1063                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1064         default:
1065                 return BIO_MERGE_NONE;
1066         }
1067
1068         return BIO_MERGE_FAILED;
1069 }
1070
1071 /**
1072  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1073  * @q: request_queue new bio is being queued at
1074  * @bio: new bio being queued
1075  * @nr_segs: number of segments in @bio
1076  * from the passed in @q already in the plug list
1077  *
1078  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with the previous
1079  * request on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1080  * otherwise %false.
1081  *
1082  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1083  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1084  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1085  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1086  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1087  * merging parameters without querying the elevator.
1088  *
1089  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1090  */
1091 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1092                 unsigned int nr_segs)
1093 {
1094         struct blk_plug *plug;
1095         struct request *rq;
1096
1097         plug = blk_mq_plug(q, bio);
1098         if (!plug || rq_list_empty(plug->mq_list))
1099                 return false;
1100
1101         rq_list_for_each(&plug->mq_list, rq) {
1102                 if (rq->q == q) {
1103                         if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1104                             BIO_MERGE_OK)
1105                                 return true;
1106                         break;
1107                 }
1108
1109                 /*
1110                  * Only keep iterating plug list for merges if we have multiple
1111                  * queues
1112                  */
1113                 if (!plug->multiple_queues)
1114                         break;
1115         }
1116         return false;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1121  * of them.
1122  */
1123 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1124                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1125 {
1126         struct request *rq;
1127         int checked = 8;
1128
1129         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1130                 if (!checked--)
1131                         break;
1132
1133                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1134                 case BIO_MERGE_NONE:
1135                         continue;
1136                 case BIO_MERGE_OK:
1137                         return true;
1138                 case BIO_MERGE_FAILED:
1139                         return false;
1140                 }
1141
1142         }
1143
1144         return false;
1145 }
1146 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1147
1148 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1149                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1150 {
1151         struct request *rq;
1152
1153         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1154         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1155                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1156                         return false;
1157                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1158                         return false;
1159                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1160                 if (!*merged_request)
1161                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1162                 return true;
1163         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1164                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1165                         return false;
1166                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1167                         return false;
1168                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1169                 if (!*merged_request)
1170                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1171                 return true;
1172         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1173                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1174         default:
1175                 return false;
1176         }
1177 }
1178 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);