Merge tag 'thermal-5.17-rc1-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafae...
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / blk-mq.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef BLK_MQ_H
3 #define BLK_MQ_H
4
5 #include <linux/blkdev.h>
6 #include <linux/sbitmap.h>
7 #include <linux/lockdep.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/prefetch.h>
10
11 struct blk_mq_tags;
12 struct blk_flush_queue;
13
14 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
15 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
16
17 typedef void (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
18
19 /*
20  * request flags */
21 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
22
23 /* drive already may have started this one */
24 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
25 /* may not be passed by ioscheduler */
26 #define RQF_SOFTBARRIER         ((__force req_flags_t)(1 << 3))
27 /* request for flush sequence */
28 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
29 /* merge of different types, fail separately */
30 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
31 /* track inflight for MQ */
32 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
33 /* don't call prep for this one */
34 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
35 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
36 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
37 /* don't warn about errors */
38 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
39 /* elevator private data attached */
40 #define RQF_ELVPRIV             ((__force req_flags_t)(1 << 12))
41 /* account into disk and partition IO statistics */
42 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
43 /* runtime pm request */
44 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
45 /* on IO scheduler merge hash */
46 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
47 /* track IO completion time */
48 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
49 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
50    bio chain. */
51 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
52 /* The per-zone write lock is held for this request */
53 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
54 /* already slept for hybrid poll */
55 #define RQF_MQ_POLL_SLEPT       ((__force req_flags_t)(1 << 20))
56 /* ->timeout has been called, don't expire again */
57 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
58 /* queue has elevator attached */
59 #define RQF_ELV                 ((__force req_flags_t)(1 << 22))
60
61 /* flags that prevent us from merging requests: */
62 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
63         (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
64
65 enum mq_rq_state {
66         MQ_RQ_IDLE              = 0,
67         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
68         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
69 };
70
71 /*
72  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
73  *
74  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
75  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
76  */
77 struct request {
78         struct request_queue *q;
79         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
80         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
81
82         unsigned int cmd_flags;         /* op and common flags */
83         req_flags_t rq_flags;
84
85         int tag;
86         int internal_tag;
87
88         unsigned int timeout;
89
90         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
91         unsigned int __data_len;        /* total data len */
92         sector_t __sector;              /* sector cursor */
93
94         struct bio *bio;
95         struct bio *biotail;
96
97         union {
98                 struct list_head queuelist;
99                 struct request *rq_next;
100         };
101
102         struct block_device *part;
103 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
104         /* Time that the first bio started allocating this request. */
105         u64 alloc_time_ns;
106 #endif
107         /* Time that this request was allocated for this IO. */
108         u64 start_time_ns;
109         /* Time that I/O was submitted to the device. */
110         u64 io_start_time_ns;
111
112 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
113         unsigned short wbt_flags;
114 #endif
115         /*
116          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
117          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
118          * by completion.
119          */
120         unsigned short stats_sectors;
121
122         /*
123          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
124          * physical address coalescing is performed.
125          */
126         unsigned short nr_phys_segments;
127
128 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
129         unsigned short nr_integrity_segments;
130 #endif
131
132 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
133         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
134         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
135 #endif
136
137         unsigned short write_hint;
138         unsigned short ioprio;
139
140         enum mq_rq_state state;
141         atomic_t ref;
142
143         unsigned long deadline;
144
145         /*
146          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
147          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
148          * to queue the request for softirq completion, which is long
149          * after the request has been unhashed (and even removed from
150          * the dispatch list).
151          */
152         union {
153                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
154                 struct llist_node ipi_list;
155         };
156
157         /*
158          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
159          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
160          * completion_data share space with the rb_node.
161          */
162         union {
163                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
164                 struct bio_vec special_vec;
165                 void *completion_data;
166                 int error_count; /* for legacy drivers, don't use */
167         };
168
169
170         /*
171          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
172          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
173          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
174          * space with the elevator data.
175          */
176         union {
177                 struct {
178                         struct io_cq            *icq;
179                         void                    *priv[2];
180                 } elv;
181
182                 struct {
183                         unsigned int            seq;
184                         struct list_head        list;
185                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
186                 } flush;
187         };
188
189         union {
190                 struct __call_single_data csd;
191                 u64 fifo_time;
192         };
193
194         /*
195          * completion callback.
196          */
197         rq_end_io_fn *end_io;
198         void *end_io_data;
199 };
200
201 #define req_op(req) \
202         ((req)->cmd_flags & REQ_OP_MASK)
203
204 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
205 {
206         return blk_op_is_passthrough(req_op(rq));
207 }
208
209 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
210 {
211         return req->ioprio;
212 }
213
214 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
215
216 #define rq_dma_dir(rq) \
217         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
218
219 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
220         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
221         *(listptr) = rq;                                \
222 } while (0)
223
224 #define rq_list_pop(listptr)                            \
225 ({                                                      \
226         struct request *__req = NULL;                   \
227         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
228                 __req = *(listptr);                     \
229                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
230         }                                               \
231         __req;                                          \
232 })
233
234 #define rq_list_peek(listptr)                           \
235 ({                                                      \
236         struct request *__req = NULL;                   \
237         if ((listptr) && *(listptr))                    \
238                 __req = *(listptr);                     \
239         __req;                                          \
240 })
241
242 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
243         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
244
245 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
246         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
247                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
248
249 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
250 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
251
252 /**
253  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
254  * @src: The source list @rq is currently in
255  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
256  * @rq: The request to move
257  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
258  */
259 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
260                                 struct request *rq, struct request *prev)
261 {
262         if (prev)
263                 prev->rq_next = rq->rq_next;
264         else
265                 *src = rq->rq_next;
266         rq_list_add(dst, rq);
267 }
268
269 enum blk_eh_timer_return {
270         BLK_EH_DONE,            /* drivers has completed the command */
271         BLK_EH_RESET_TIMER,     /* reset timer and try again */
272 };
273
274 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
275 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
276
277 /**
278  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
279  * block device
280  */
281 struct blk_mq_hw_ctx {
282         struct {
283                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
284                 spinlock_t              lock;
285                 /**
286                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
287                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
288                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
289                  * driver can send new requests, requests at this list will
290                  * be sent first for a fairer dispatch.
291                  */
292                 struct list_head        dispatch;
293                  /**
294                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
295                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
296                   */
297                 unsigned long           state;
298         } ____cacheline_aligned_in_smp;
299
300         /**
301          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
302          */
303         struct delayed_work     run_work;
304         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
305         cpumask_var_t           cpumask;
306         /**
307          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
308          * selection from @cpumask.
309          */
310         int                     next_cpu;
311         /**
312          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
313          * changing to the next CPU.
314          */
315         int                     next_cpu_batch;
316
317         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
318         unsigned long           flags;
319
320         /**
321          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
322          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
323          */
324         void                    *sched_data;
325         /**
326          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
327          */
328         struct request_queue    *queue;
329         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
330         struct blk_flush_queue  *fq;
331
332         /**
333          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
334          * this hctx
335          */
336         void                    *driver_data;
337
338         /**
339          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
340          * pending request in that software queue.
341          */
342         struct sbitmap          ctx_map;
343
344         /**
345          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
346          * selected.
347          */
348         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
349         /**
350          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
351          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
352          * Average algorithm.
353          */
354         unsigned int            dispatch_busy;
355
356         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
357         unsigned short          type;
358         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
359         unsigned short          nr_ctx;
360         /** @ctxs: Array of software queues. */
361         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
362
363         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
364         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
365         /**
366          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
367          * available at the moment, to wait for another try in the future.
368          */
369         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
370
371         /**
372          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
373          * requests.
374          */
375         atomic_t                wait_index;
376
377         /**
378          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
379          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
380          */
381         struct blk_mq_tags      *tags;
382         /**
383          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
384          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
385          * that request is allocated. Else, this member is not used.
386          */
387         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
388
389         /** @queued: Number of queued requests. */
390         unsigned long           queued;
391         /** @run: Number of dispatched requests. */
392         unsigned long           run;
393
394         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
395         unsigned int            numa_node;
396         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
397         unsigned int            queue_num;
398
399         /**
400          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
401          * shared across request queues.
402          */
403         atomic_t                nr_active;
404
405         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
406         struct hlist_node       cpuhp_online;
407         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
408         struct hlist_node       cpuhp_dead;
409         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
410         struct kobject          kobj;
411
412 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
413         /**
414          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
415          * as cpu<cpu_number>.
416          */
417         struct dentry           *debugfs_dir;
418         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
419         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
420 #endif
421
422         /**
423          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
424          * q->unused_hctx_list.
425          */
426         struct list_head        hctx_list;
427 };
428
429 /**
430  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
431  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
432  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
433  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
434  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
435  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
436  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
437  *      set of hardware queues.
438  */
439 struct blk_mq_queue_map {
440         unsigned int *mq_map;
441         unsigned int nr_queues;
442         unsigned int queue_offset;
443 };
444
445 /**
446  * enum hctx_type - Type of hardware queue
447  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
448  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
449  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
450  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
451  */
452 enum hctx_type {
453         HCTX_TYPE_DEFAULT,
454         HCTX_TYPE_READ,
455         HCTX_TYPE_POLL,
456
457         HCTX_MAX_TYPES,
458 };
459
460 /**
461  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
462  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
463  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
464  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
465  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
466  *                 types.
467  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
468  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
469  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
470  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
471  *                 owns this data structure.
472  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
473  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
474  *                 allocations.
475  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
476  *                 driver owns these additional bytes.
477  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
478  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
479  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
480  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
481  *                 tag set.
482  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
483  *                 elements.
484  * @shared_tags:
485  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
486  *                 shared by all @tags.
487  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
488  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
489  *                 request_queue.tag_set_list.
490  */
491 struct blk_mq_tag_set {
492         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
493         unsigned int            nr_maps;
494         const struct blk_mq_ops *ops;
495         unsigned int            nr_hw_queues;
496         unsigned int            queue_depth;
497         unsigned int            reserved_tags;
498         unsigned int            cmd_size;
499         int                     numa_node;
500         unsigned int            timeout;
501         unsigned int            flags;
502         void                    *driver_data;
503
504         struct blk_mq_tags      **tags;
505
506         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
507
508         struct mutex            tag_list_lock;
509         struct list_head        tag_list;
510 };
511
512 /**
513  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
514  *
515  * @rq:   Request pointer.
516  * @last: If it is the last request in the queue.
517  */
518 struct blk_mq_queue_data {
519         struct request *rq;
520         bool last;
521 };
522
523 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *, bool);
524
525 /**
526  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
527  * behaviour.
528  */
529 struct blk_mq_ops {
530         /**
531          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
532          */
533         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
534                                  const struct blk_mq_queue_data *);
535
536         /**
537          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
538          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
539          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
540          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
541          * would have done).
542          */
543         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
544
545         /**
546          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
547          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
548          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
549          * individually by the block layer upon return.
550          */
551         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
552
553         /**
554          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
555          * run, it is driver's responsibility to release the
556          * reserved budget. Also we have to handle failure case
557          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
558          */
559         int (*get_budget)(struct request_queue *);
560
561         /**
562          * @put_budget: Release the reserved budget.
563          */
564         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
565
566         /**
567          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
568          */
569         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
570         /**
571          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
572          */
573         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
574
575         /**
576          * @timeout: Called on request timeout.
577          */
578         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *, bool);
579
580         /**
581          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
582          */
583         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
584
585         /**
586          * @complete: Mark the request as complete.
587          */
588         void (*complete)(struct request *);
589
590         /**
591          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
592          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
593          * structures.
594          */
595         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
596         /**
597          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
598          */
599         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
600
601         /**
602          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
603          * to allow the driver to set up driver specific data.
604          *
605          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
606          * flush request.
607          */
608         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
609                             unsigned int, unsigned int);
610         /**
611          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
612          */
613         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
614                              unsigned int);
615
616         /**
617          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
618          * yet, and usually for freeing the driver private data.
619          */
620         void (*cleanup_rq)(struct request *);
621
622         /**
623          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
624          */
625         bool (*busy)(struct request_queue *);
626
627         /**
628          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
629          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
630          */
631         int (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
632
633 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
634         /**
635          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
636          * information about a request.
637          */
638         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
639 #endif
640 };
641
642 enum {
643         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
644         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
645         /*
646          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
647          * completing IO:
648          */
649         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
650         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
651         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
652         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
653         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
654         /*
655          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
656          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
657          */
658         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
659         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
660         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
661
662         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
663         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
664         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
665
666         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
667         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
668
669         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
670
671         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
672 };
673 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
674         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
675                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
676 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
677         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
678                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
679
680 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
681
682 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
683                 struct lock_class_key *lkclass);
684 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
685 ({                                                                      \
686         static struct lock_class_key __key;                             \
687                                                                         \
688         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
689 })
690 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
691 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
692                 struct request_queue *q);
693 void blk_mq_unregister_dev(struct device *, struct request_queue *);
694
695 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
696 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
697                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
698                 unsigned int set_flags);
699 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
700
701 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
702
703 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
704
705 enum {
706         /* return when out of requests */
707         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
708         /* allocate from reserved pool */
709         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
710         /* set RQF_PM */
711         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
712 };
713
714 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
715                 blk_mq_req_flags_t flags);
716 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
717                 unsigned int op, blk_mq_req_flags_t flags,
718                 unsigned int hctx_idx);
719
720 /*
721  * Tag address space map.
722  */
723 struct blk_mq_tags {
724         unsigned int nr_tags;
725         unsigned int nr_reserved_tags;
726
727         atomic_t active_queues;
728
729         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
730         struct sbitmap_queue breserved_tags;
731
732         struct request **rqs;
733         struct request **static_rqs;
734         struct list_head page_list;
735
736         /*
737          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
738          * request pool
739          */
740         spinlock_t lock;
741 };
742
743 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
744                                                unsigned int tag)
745 {
746         if (tag < tags->nr_tags) {
747                 prefetch(tags->rqs[tag]);
748                 return tags->rqs[tag];
749         }
750
751         return NULL;
752 }
753
754 enum {
755         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
756         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
757 };
758
759 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
760
761 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
762 {
763         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
764 }
765
766 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
767 {
768         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
769 }
770
771 /**
772  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
773  * @rq: target request.
774  */
775 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
776 {
777         return READ_ONCE(rq->state);
778 }
779
780 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
781 {
782         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
783 }
784
785 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
786 {
787         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
788 }
789
790 /*
791  * 
792  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
793  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
794  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
795  * multipathing.
796  */
797 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
798 {
799         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
800 }
801
802 /*
803  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
804  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
805  */
806 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
807                    void (*complete)(struct request *rq))
808 {
809         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
810         complete(rq);
811 }
812
813 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
814 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
815 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
816 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
817
818 /*
819  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
820  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
821  */
822 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
823 {
824         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_ELV));
825 }
826
827 /*
828  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
829  * ->end_io handler.
830  */
831 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
832                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
833                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
834 {
835         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_ELV) || req->end_io || ioerror)
836                 return false;
837         if (!iob->complete)
838                 iob->complete = complete;
839         else if (iob->complete != complete)
840                 return false;
841         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
842         rq_list_add(&iob->req_list, req);
843         return true;
844 }
845
846 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
847 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
848 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
849 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
850 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
851 bool blk_mq_queue_stopped(struct request_queue *q);
852 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
853 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
854 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
855 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
856 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
857 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
858 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
859 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct request_queue *q);
860 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
861 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
862 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
863 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
864 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
865 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
866                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
867 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
868 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
869 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
870 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
871 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
872 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
873                                      unsigned long timeout);
874
875 int blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
876 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
877
878 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
879
880 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
881
882 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
883 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
884 {
885         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
886             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
887                 return __blk_should_fake_timeout(q);
888         return false;
889 }
890
891 /**
892  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
893  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
894  *
895  * Return: request
896  *
897  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
898  * size to get back to the original request.
899  */
900 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
901 {
902         return pdu - sizeof(struct request);
903 }
904
905 /**
906  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
907  * @rq: the request to be casted
908  *
909  * Return: pointer to the PDU
910  *
911  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
912  * the PDU.
913  */
914 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
915 {
916         return rq + 1;
917 }
918
919 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
920         for ((i) = 0; (i) < (q)->nr_hw_queues &&                        \
921              ({ hctx = (q)->queue_hw_ctx[i]; 1; }); (i)++)
922
923 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
924         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
925              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
926
927 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
928 {
929         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
930                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
931 }
932
933 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
934                 unsigned int nr_segs)
935 {
936         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
937         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
938         rq->bio = rq->biotail = bio;
939         rq->ioprio = bio_prio(bio);
940 }
941
942 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
943                 struct lock_class_key *key);
944
945 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
946 {
947         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
948 }
949
950 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
951 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
952                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
953                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
954 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
955 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request_queue *q,
956                 struct request *rq);
957
958 struct rq_map_data {
959         struct page **pages;
960         int page_order;
961         int nr_entries;
962         unsigned long offset;
963         int null_mapped;
964         int from_user;
965 };
966
967 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
968                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
969 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
970                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
971 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
972 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
973                 unsigned int, gfp_t);
974 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
975 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head,
976                 rq_end_io_fn *end_io);
977 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
978
979 struct req_iterator {
980         struct bvec_iter iter;
981         struct bio *bio;
982 };
983
984 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
985         if ((rq->bio))                  \
986                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
987
988 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
989         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
990                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
991
992 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
993         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
994                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
995
996 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
997                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
998                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
999
1000 /*
1001  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1002  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1003  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1004  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1005  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1006  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1007  */
1008 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1009 {
1010         return rq->__sector;
1011 }
1012
1013 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1014 {
1015         return rq->__data_len;
1016 }
1017
1018 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1019 {
1020         if (!rq->bio)
1021                 return 0;
1022         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1023                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1024         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1025 }
1026
1027 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1028 {
1029         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1030 }
1031
1032 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1033 {
1034         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1035 }
1036
1037 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1038 {
1039         return rq->stats_sectors;
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1044  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1045  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1046  * calculate the data transfer size.
1047  */
1048 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1049 {
1050         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1051                 return rq->special_vec.bv_len;
1052         return blk_rq_bytes(rq);
1053 }
1054
1055 /*
1056  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1057  * there are any bvecs before calling this helper.
1058  */
1059 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1060 {
1061         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1062                 return rq->special_vec;
1063         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1064 }
1065
1066 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1067 {
1068         unsigned int nr_bios = 0;
1069         struct bio *bio;
1070
1071         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1072                 nr_bios++;
1073
1074         return nr_bios;
1075 }
1076
1077 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1078
1079 /*
1080  * Request completion related functions.
1081  *
1082  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1083  * the request without completing it.
1084  */
1085 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1086                                unsigned int nr_bytes);
1087 void blk_abort_request(struct request *);
1088
1089 /*
1090  * Number of physical segments as sent to the device.
1091  *
1092  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1093  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1094  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1095  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1096  * special payload will be mapped.
1097  */
1098 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1099 {
1100         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1101                 return 1;
1102         return rq->nr_phys_segments;
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1107  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1108  */
1109 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1110 {
1111         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1112 }
1113
1114 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1115                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1116 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1117                 struct scatterlist *sglist)
1118 {
1119         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1120
1121         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1122 }
1123 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1124
1125 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1126 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1127 {
1128         return blk_queue_zone_no(rq->q, blk_rq_pos(rq));
1129 }
1130
1131 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1132 {
1133         return blk_queue_zone_is_seq(rq->q, blk_rq_pos(rq));
1134 }
1135
1136 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1137 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1138 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1139 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1140
1141 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1142 {
1143         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1144                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1145 }
1146
1147 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1148 {
1149         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1150                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1151 }
1152
1153 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1154 {
1155         return rq->q->seq_zones_wlock &&
1156                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->seq_zones_wlock);
1157 }
1158
1159 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1160 {
1161         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1162                 return true;
1163         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1164 }
1165 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1166 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1167 {
1168         return false;
1169 }
1170
1171 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1172 {
1173 }
1174
1175 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1176 {
1177 }
1178 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1179 {
1180         return false;
1181 }
1182
1183 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1184 {
1185         return true;
1186 }
1187 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1188
1189 #endif /* BLK_MQ_H */