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