Merge tag '6.6-rc-smb3-client-fixes-part1' of git://git.samba.org/sfrench/cifs-2.6
[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 #include <linux/srcu.h>
11
12 struct blk_mq_tags;
13 struct blk_flush_queue;
14
15 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
16 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
17
18 enum rq_end_io_ret {
19         RQ_END_IO_NONE,
20         RQ_END_IO_FREE,
21 };
22
23 typedef enum rq_end_io_ret (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
24
25 /*
26  * request flags */
27 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
28
29 /* drive already may have started this one */
30 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
31 /* request for flush sequence */
32 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
33 /* merge of different types, fail separately */
34 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
35 /* track inflight for MQ */
36 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
37 /* don't call prep for this one */
38 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
39 /* use hctx->sched_tags */
40 #define RQF_SCHED_TAGS          ((__force req_flags_t)(1 << 8))
41 /* use an I/O scheduler for this request */
42 #define RQF_USE_SCHED           ((__force req_flags_t)(1 << 9))
43 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
44 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
45 /* don't warn about errors */
46 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
47 /* account into disk and partition IO statistics */
48 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
49 /* runtime pm request */
50 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
51 /* on IO scheduler merge hash */
52 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
53 /* track IO completion time */
54 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
55 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
56    bio chain. */
57 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
58 /* The per-zone write lock is held for this request */
59 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
60 /* ->timeout has been called, don't expire again */
61 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
62 #define RQF_RESV                ((__force req_flags_t)(1 << 23))
63
64 /* flags that prevent us from merging requests: */
65 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
66         (RQF_STARTED | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
67
68 enum mq_rq_state {
69         MQ_RQ_IDLE              = 0,
70         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
71         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
72 };
73
74 /*
75  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
76  *
77  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
78  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
79  */
80 struct request {
81         struct request_queue *q;
82         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
83         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
84
85         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
86         req_flags_t rq_flags;
87
88         int tag;
89         int internal_tag;
90
91         unsigned int timeout;
92
93         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
94         unsigned int __data_len;        /* total data len */
95         sector_t __sector;              /* sector cursor */
96
97         struct bio *bio;
98         struct bio *biotail;
99
100         union {
101                 struct list_head queuelist;
102                 struct request *rq_next;
103         };
104
105         struct block_device *part;
106 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
107         /* Time that the first bio started allocating this request. */
108         u64 alloc_time_ns;
109 #endif
110         /* Time that this request was allocated for this IO. */
111         u64 start_time_ns;
112         /* Time that I/O was submitted to the device. */
113         u64 io_start_time_ns;
114
115 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
116         unsigned short wbt_flags;
117 #endif
118         /*
119          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
120          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
121          * by completion.
122          */
123         unsigned short stats_sectors;
124
125         /*
126          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
127          * physical address coalescing is performed.
128          */
129         unsigned short nr_phys_segments;
130
131 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
132         unsigned short nr_integrity_segments;
133 #endif
134
135 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
136         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
137         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
138 #endif
139
140         unsigned short ioprio;
141
142         enum mq_rq_state state;
143         atomic_t ref;
144
145         unsigned long deadline;
146
147         /*
148          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
149          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
150          * to queue the request for softirq completion, which is long
151          * after the request has been unhashed (and even removed from
152          * the dispatch list).
153          */
154         union {
155                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
156                 struct llist_node ipi_list;
157         };
158
159         /*
160          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
161          * are pruned when moved to the dispatch queue. special_vec must
162          * only be used if RQF_SPECIAL_PAYLOAD is set, and those cannot be
163          * insert into an IO scheduler.
164          */
165         union {
166                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
167                 struct bio_vec special_vec;
168         };
169
170         /*
171          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
172          * more they have to dynamically allocate it.
173          */
174         struct {
175                 struct io_cq            *icq;
176                 void                    *priv[2];
177         } elv;
178
179         struct {
180                 unsigned int            seq;
181                 rq_end_io_fn            *saved_end_io;
182         } flush;
183
184         u64 fifo_time;
185
186         /*
187          * completion callback.
188          */
189         rq_end_io_fn *end_io;
190         void *end_io_data;
191 };
192
193 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
194 {
195         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
196 }
197
198 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
199 {
200         return blk_op_is_passthrough(rq->cmd_flags);
201 }
202
203 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
204 {
205         return req->ioprio;
206 }
207
208 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
209
210 #define rq_dma_dir(rq) \
211         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
212
213 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
214         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
215         *(listptr) = rq;                                \
216 } while (0)
217
218 #define rq_list_add_tail(lastpptr, rq)  do {            \
219         (rq)->rq_next = NULL;                           \
220         **(lastpptr) = rq;                              \
221         *(lastpptr) = &rq->rq_next;                     \
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 /**
270  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
271  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
272  *      a later time.
273  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
274  *      request to complete.
275  */
276 enum blk_eh_timer_return {
277         BLK_EH_DONE,
278         BLK_EH_RESET_TIMER,
279 };
280
281 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
282 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
283
284 /**
285  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
286  * block device
287  */
288 struct blk_mq_hw_ctx {
289         struct {
290                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
291                 spinlock_t              lock;
292                 /**
293                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
294                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
295                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
296                  * driver can send new requests, requests at this list will
297                  * be sent first for a fairer dispatch.
298                  */
299                 struct list_head        dispatch;
300                  /**
301                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
302                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
303                   */
304                 unsigned long           state;
305         } ____cacheline_aligned_in_smp;
306
307         /**
308          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
309          */
310         struct delayed_work     run_work;
311         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
312         cpumask_var_t           cpumask;
313         /**
314          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
315          * selection from @cpumask.
316          */
317         int                     next_cpu;
318         /**
319          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
320          * changing to the next CPU.
321          */
322         int                     next_cpu_batch;
323
324         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
325         unsigned long           flags;
326
327         /**
328          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
329          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
330          */
331         void                    *sched_data;
332         /**
333          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
334          */
335         struct request_queue    *queue;
336         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
337         struct blk_flush_queue  *fq;
338
339         /**
340          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
341          * this hctx
342          */
343         void                    *driver_data;
344
345         /**
346          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
347          * pending request in that software queue.
348          */
349         struct sbitmap          ctx_map;
350
351         /**
352          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
353          * selected.
354          */
355         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
356         /**
357          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
358          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
359          * Average algorithm.
360          */
361         unsigned int            dispatch_busy;
362
363         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
364         unsigned short          type;
365         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
366         unsigned short          nr_ctx;
367         /** @ctxs: Array of software queues. */
368         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
369
370         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
371         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
372         /**
373          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
374          * available at the moment, to wait for another try in the future.
375          */
376         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
377
378         /**
379          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
380          * requests.
381          */
382         atomic_t                wait_index;
383
384         /**
385          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
386          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
387          */
388         struct blk_mq_tags      *tags;
389         /**
390          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
391          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
392          * that request is allocated. Else, this member is not used.
393          */
394         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
395
396         /** @run: Number of dispatched requests. */
397         unsigned long           run;
398
399         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
400         unsigned int            numa_node;
401         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
402         unsigned int            queue_num;
403
404         /**
405          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
406          * shared across request queues.
407          */
408         atomic_t                nr_active;
409
410         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
411         struct hlist_node       cpuhp_online;
412         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
413         struct hlist_node       cpuhp_dead;
414         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
415         struct kobject          kobj;
416
417 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
418         /**
419          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
420          * as cpu<cpu_number>.
421          */
422         struct dentry           *debugfs_dir;
423         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
424         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
425 #endif
426
427         /**
428          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
429          * q->unused_hctx_list.
430          */
431         struct list_head        hctx_list;
432 };
433
434 /**
435  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
436  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
437  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
438  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
439  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
440  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
441  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
442  *      set of hardware queues.
443  */
444 struct blk_mq_queue_map {
445         unsigned int *mq_map;
446         unsigned int nr_queues;
447         unsigned int queue_offset;
448 };
449
450 /**
451  * enum hctx_type - Type of hardware queue
452  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
453  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
454  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
455  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
456  */
457 enum hctx_type {
458         HCTX_TYPE_DEFAULT,
459         HCTX_TYPE_READ,
460         HCTX_TYPE_POLL,
461
462         HCTX_MAX_TYPES,
463 };
464
465 /**
466  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
467  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
468  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
469  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
470  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
471  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
472  *                 types.
473  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
474  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
475  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
476  *                 owns this data structure.
477  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
478  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
479  *                 allocations.
480  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
481  *                 driver owns these additional bytes.
482  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
483  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
484  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
485  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
486  *                 tag set.
487  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
488  *                 elements.
489  * @shared_tags:
490  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
491  *                 shared by all @tags.
492  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
493  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
494  *                 request_queue.tag_set_list.
495  * @srcu:          Use as lock when type of the request queue is blocking
496  *                 (BLK_MQ_F_BLOCKING).
497  */
498 struct blk_mq_tag_set {
499         const struct blk_mq_ops *ops;
500         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
501         unsigned int            nr_maps;
502         unsigned int            nr_hw_queues;
503         unsigned int            queue_depth;
504         unsigned int            reserved_tags;
505         unsigned int            cmd_size;
506         int                     numa_node;
507         unsigned int            timeout;
508         unsigned int            flags;
509         void                    *driver_data;
510
511         struct blk_mq_tags      **tags;
512
513         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
514
515         struct mutex            tag_list_lock;
516         struct list_head        tag_list;
517         struct srcu_struct      *srcu;
518 };
519
520 /**
521  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
522  *
523  * @rq:   Request pointer.
524  * @last: If it is the last request in the queue.
525  */
526 struct blk_mq_queue_data {
527         struct request *rq;
528         bool last;
529 };
530
531 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
532
533 /**
534  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
535  * behaviour.
536  */
537 struct blk_mq_ops {
538         /**
539          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
540          */
541         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
542                                  const struct blk_mq_queue_data *);
543
544         /**
545          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
546          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
547          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
548          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
549          * would have done).
550          */
551         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
552
553         /**
554          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
555          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
556          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
557          * individually by the block layer upon return.
558          */
559         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
560
561         /**
562          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
563          * run, it is driver's responsibility to release the
564          * reserved budget. Also we have to handle failure case
565          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
566          */
567         int (*get_budget)(struct request_queue *);
568
569         /**
570          * @put_budget: Release the reserved budget.
571          */
572         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
573
574         /**
575          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
576          */
577         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
578         /**
579          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
580          */
581         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
582
583         /**
584          * @timeout: Called on request timeout.
585          */
586         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
587
588         /**
589          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
590          */
591         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
592
593         /**
594          * @complete: Mark the request as complete.
595          */
596         void (*complete)(struct request *);
597
598         /**
599          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
600          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
601          * structures.
602          */
603         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
604         /**
605          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
606          */
607         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
608
609         /**
610          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
611          * to allow the driver to set up driver specific data.
612          *
613          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
614          * flush request.
615          */
616         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
617                             unsigned int, unsigned int);
618         /**
619          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
620          */
621         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
622                              unsigned int);
623
624         /**
625          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
626          * yet, and usually for freeing the driver private data.
627          */
628         void (*cleanup_rq)(struct request *);
629
630         /**
631          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
632          */
633         bool (*busy)(struct request_queue *);
634
635         /**
636          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
637          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
638          */
639         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
640
641 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
642         /**
643          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
644          * information about a request.
645          */
646         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
647 #endif
648 };
649
650 enum {
651         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
652         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
653         /*
654          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
655          * completing IO:
656          */
657         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
658         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
659         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
660         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
661         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
662         /*
663          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
664          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
665          */
666         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
667         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
668         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
669
670         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
671         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
672         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
673
674         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
675         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
676
677         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
678
679         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
680 };
681 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
682         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
683                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
684 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
685         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
686                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
687
688 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
689
690 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
691                 struct lock_class_key *lkclass);
692 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
693 ({                                                                      \
694         static struct lock_class_key __key;                             \
695                                                                         \
696         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
697 })
698 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
699                 struct lock_class_key *lkclass);
700 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
701 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
702                 struct request_queue *q);
703 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
704
705 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
706 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
707                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
708                 unsigned int set_flags);
709 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
710
711 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
712 int blk_rq_poll(struct request *rq, struct io_comp_batch *iob,
713                 unsigned int poll_flags);
714
715 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
716
717 enum {
718         /* return when out of requests */
719         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
720         /* allocate from reserved pool */
721         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
722         /* set RQF_PM */
723         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
724 };
725
726 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
727                 blk_mq_req_flags_t flags);
728 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
729                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
730                 unsigned int hctx_idx);
731
732 /*
733  * Tag address space map.
734  */
735 struct blk_mq_tags {
736         unsigned int nr_tags;
737         unsigned int nr_reserved_tags;
738         unsigned int active_queues;
739
740         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
741         struct sbitmap_queue breserved_tags;
742
743         struct request **rqs;
744         struct request **static_rqs;
745         struct list_head page_list;
746
747         /*
748          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
749          * request pool
750          */
751         spinlock_t lock;
752 };
753
754 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
755                                                unsigned int tag)
756 {
757         if (tag < tags->nr_tags) {
758                 prefetch(tags->rqs[tag]);
759                 return tags->rqs[tag];
760         }
761
762         return NULL;
763 }
764
765 enum {
766         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
767         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
768 };
769
770 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
771
772 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
773 {
774         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
775 }
776
777 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
778 {
779         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
780 }
781
782 /**
783  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
784  * @rq: target request.
785  */
786 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
787 {
788         return READ_ONCE(rq->state);
789 }
790
791 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
792 {
793         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
794 }
795
796 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
797 {
798         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
799 }
800
801 /*
802  * 
803  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
804  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
805  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
806  * multipathing.
807  */
808 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
809 {
810         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
811 }
812
813 /*
814  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
815  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
816  */
817 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
818                    void (*complete)(struct request *rq))
819 {
820         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
821         complete(rq);
822 }
823
824 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
825 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
826 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
827 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
828
829 /*
830  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
831  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
832  */
833 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
834 {
835         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_USE_SCHED));
836 }
837
838 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
839 {
840         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
841 }
842
843 /*
844  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
845  * ->end_io handler.
846  */
847 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
848                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
849                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
850 {
851         /*
852          * blk_mq_end_request_batch() can't end request allocated from
853          * sched tags
854          */
855         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_SCHED_TAGS) || ioerror ||
856                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
857                 return false;
858
859         if (!iob->complete)
860                 iob->complete = complete;
861         else if (iob->complete != complete)
862                 return false;
863         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
864         rq_list_add(&iob->req_list, req);
865         return true;
866 }
867
868 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
869 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
870 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
871 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
872 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
873 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
874 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
875 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
876 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
877 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
878 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
879 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
880 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct blk_mq_tag_set *set);
881 void blk_mq_quiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
882 void blk_mq_unquiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
883 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
884 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
885 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
886 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
887 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
888 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
889                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
890 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
891 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
892 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
893 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
894 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
895 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
896                                      unsigned long timeout);
897
898 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
899 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
900
901 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
902
903 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
904
905 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
906 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
907 {
908         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
909             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
910                 return __blk_should_fake_timeout(q);
911         return false;
912 }
913
914 /**
915  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
916  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
917  *
918  * Return: request
919  *
920  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
921  * size to get back to the original request.
922  */
923 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
924 {
925         return pdu - sizeof(struct request);
926 }
927
928 /**
929  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
930  * @rq: the request to be casted
931  *
932  * Return: pointer to the PDU
933  *
934  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
935  * the PDU.
936  */
937 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
938 {
939         return rq + 1;
940 }
941
942 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
943         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
944
945 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
946         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
947              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
948
949 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
950 {
951         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
952                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
953 }
954
955 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
956                 unsigned int nr_segs)
957 {
958         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
959         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
960         rq->bio = rq->biotail = bio;
961         rq->ioprio = bio_prio(bio);
962 }
963
964 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
965                 struct lock_class_key *key);
966
967 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
968 {
969         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
970 }
971
972 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
973 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
974                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
975                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
976 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
977 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
978
979 struct rq_map_data {
980         struct page **pages;
981         unsigned long offset;
982         unsigned short page_order;
983         unsigned short nr_entries;
984         bool null_mapped;
985         bool from_user;
986 };
987
988 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
989                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
990 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
991                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
992 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
993                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
994 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
995 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
996                 unsigned int, gfp_t);
997 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
998 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
999 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
1000 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
1001
1002 struct req_iterator {
1003         struct bvec_iter iter;
1004         struct bio *bio;
1005 };
1006
1007 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1008         if ((rq->bio))                  \
1009                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1010
1011 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1012         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1013                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1014
1015 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1016         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1017                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1018
1019 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1020                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1021                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1022
1023 /*
1024  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1025  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1026  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1027  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1028  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1029  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1030  */
1031 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1032 {
1033         return rq->__sector;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1037 {
1038         return rq->__data_len;
1039 }
1040
1041 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1042 {
1043         if (!rq->bio)
1044                 return 0;
1045         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1046                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1047         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1048 }
1049
1050 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1051 {
1052         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1053 }
1054
1055 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1056 {
1057         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1058 }
1059
1060 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1061 {
1062         return rq->stats_sectors;
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1067  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1068  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1069  * calculate the data transfer size.
1070  */
1071 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1072 {
1073         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1074                 return rq->special_vec.bv_len;
1075         return blk_rq_bytes(rq);
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1080  * there are any bvecs before calling this helper.
1081  */
1082 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1083 {
1084         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1085                 return rq->special_vec;
1086         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1087 }
1088
1089 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1090 {
1091         unsigned int nr_bios = 0;
1092         struct bio *bio;
1093
1094         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1095                 nr_bios++;
1096
1097         return nr_bios;
1098 }
1099
1100 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1101
1102 /*
1103  * Request completion related functions.
1104  *
1105  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1106  * the request without completing it.
1107  */
1108 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1109                                unsigned int nr_bytes);
1110 void blk_abort_request(struct request *);
1111
1112 /*
1113  * Number of physical segments as sent to the device.
1114  *
1115  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1116  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1117  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1118  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1119  * special payload will be mapped.
1120  */
1121 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1122 {
1123         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1124                 return 1;
1125         return rq->nr_phys_segments;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1130  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1131  */
1132 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1133 {
1134         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1135 }
1136
1137 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1138                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1139 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1140                 struct scatterlist *sglist)
1141 {
1142         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1143
1144         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1145 }
1146 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1147
1148 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1149 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1150 {
1151         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1152 }
1153
1154 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1155 {
1156         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1157 }
1158
1159 /**
1160  * blk_rq_is_seq_zoned_write() - Check if @rq requires write serialization.
1161  * @rq: Request to examine.
1162  *
1163  * Note: REQ_OP_ZONE_APPEND requests do not require serialization.
1164  */
1165 static inline bool blk_rq_is_seq_zoned_write(struct request *rq)
1166 {
1167         return op_needs_zoned_write_locking(req_op(rq)) &&
1168                 blk_rq_zone_is_seq(rq);
1169 }
1170
1171 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1172 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1173 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1174 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1175
1176 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1177 {
1178         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1179                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1180 }
1181
1182 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1183 {
1184         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1185                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1186 }
1187
1188 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1189 {
1190         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1191                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1192 }
1193
1194 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1195 {
1196         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1197                 return true;
1198         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1199 }
1200 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1201 static inline bool blk_rq_is_seq_zoned_write(struct request *rq)
1202 {
1203         return false;
1204 }
1205
1206 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1207 {
1208         return false;
1209 }
1210
1211 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1212 {
1213 }
1214
1215 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1216 {
1217 }
1218 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1219 {
1220         return false;
1221 }
1222
1223 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1224 {
1225         return true;
1226 }
1227 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1228
1229 #endif /* BLK_MQ_H */