block: convert to advancing variants of iov_iter_get_pages{,_alloc}()
[linux-2.6-microblaze.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/sched/sysctl.h>
20 #include <linux/blk-crypto.h>
21 #include <linux/xarray.h>
22
23 #include <trace/events/block.h>
24 #include "blk.h"
25 #include "blk-rq-qos.h"
26 #include "blk-cgroup.h"
27
28 struct bio_alloc_cache {
29         struct bio              *free_list;
30         unsigned int            nr;
31 };
32
33 static struct biovec_slab {
34         int nr_vecs;
35         char *name;
36         struct kmem_cache *slab;
37 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
38         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
39         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
40         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
41         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
42 };
43
44 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
45 {
46         switch (nr_vecs) {
47         /* smaller bios use inline vecs */
48         case 5 ... 16:
49                 return &bvec_slabs[0];
50         case 17 ... 64:
51                 return &bvec_slabs[1];
52         case 65 ... 128:
53                 return &bvec_slabs[2];
54         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
55                 return &bvec_slabs[3];
56         default:
57                 BUG();
58                 return NULL;
59         }
60 }
61
62 /*
63  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
64  * IO code that does not need private memory pools.
65  */
66 struct bio_set fs_bio_set;
67 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
68
69 /*
70  * Our slab pool management
71  */
72 struct bio_slab {
73         struct kmem_cache *slab;
74         unsigned int slab_ref;
75         unsigned int slab_size;
76         char name[8];
77 };
78 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
79 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
80
81 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
82 {
83         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
84
85         if (!bslab)
86                 return NULL;
87
88         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
89         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
90                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
91                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
92         if (!bslab->slab)
93                 goto fail_alloc_slab;
94
95         bslab->slab_ref = 1;
96         bslab->slab_size = size;
97
98         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
99                 return bslab;
100
101         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
102
103 fail_alloc_slab:
104         kfree(bslab);
105         return NULL;
106 }
107
108 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
109 {
110         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
111 }
112
113 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
114 {
115         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
116         struct bio_slab *bslab;
117
118         mutex_lock(&bio_slab_lock);
119         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
120         if (bslab)
121                 bslab->slab_ref++;
122         else
123                 bslab = create_bio_slab(size);
124         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
125
126         if (bslab)
127                 return bslab->slab;
128         return NULL;
129 }
130
131 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
132 {
133         struct bio_slab *bslab = NULL;
134         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
135
136         mutex_lock(&bio_slab_lock);
137
138         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
139         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
140                 goto out;
141
142         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
143
144         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
145
146         if (--bslab->slab_ref)
147                 goto out;
148
149         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
150
151         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
152         kfree(bslab);
153
154 out:
155         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
156 }
157
158 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
159 {
160         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
161
162         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
163                 mempool_free(bv, pool);
164         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
165                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
166 }
167
168 /*
169  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
170  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
171  */
172 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
173 {
174         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
175                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
176 }
177
178 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
179                 gfp_t gfp_mask)
180 {
181         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
182
183         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
184                 return NULL;
185
186         /*
187          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
188          * We also rely on this in the bvec_free path.
189          */
190         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
191
192         /*
193          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
194          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
195          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
196          */
197         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
198                 struct bio_vec *bvl;
199
200                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
201                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
202                         return bvl;
203                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
204         }
205
206         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
207 }
208
209 void bio_uninit(struct bio *bio)
210 {
211 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
212         if (bio->bi_blkg) {
213                 blkg_put(bio->bi_blkg);
214                 bio->bi_blkg = NULL;
215         }
216 #endif
217         if (bio_integrity(bio))
218                 bio_integrity_free(bio);
219
220         bio_crypt_free_ctx(bio);
221 }
222 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
223
224 static void bio_free(struct bio *bio)
225 {
226         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
227         void *p = bio;
228
229         WARN_ON_ONCE(!bs);
230
231         bio_uninit(bio);
232         bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, bio->bi_max_vecs);
233         mempool_free(p - bs->front_pad, &bs->bio_pool);
234 }
235
236 /*
237  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
238  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
239  * when IO has completed, or when the bio is released.
240  */
241 void bio_init(struct bio *bio, struct block_device *bdev, struct bio_vec *table,
242               unsigned short max_vecs, blk_opf_t opf)
243 {
244         bio->bi_next = NULL;
245         bio->bi_bdev = bdev;
246         bio->bi_opf = opf;
247         bio->bi_flags = 0;
248         bio->bi_ioprio = 0;
249         bio->bi_status = 0;
250         bio->bi_iter.bi_sector = 0;
251         bio->bi_iter.bi_size = 0;
252         bio->bi_iter.bi_idx = 0;
253         bio->bi_iter.bi_bvec_done = 0;
254         bio->bi_end_io = NULL;
255         bio->bi_private = NULL;
256 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
257         bio->bi_blkg = NULL;
258         bio->bi_issue.value = 0;
259         if (bdev)
260                 bio_associate_blkg(bio);
261 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
262         bio->bi_iocost_cost = 0;
263 #endif
264 #endif
265 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
266         bio->bi_crypt_context = NULL;
267 #endif
268 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
269         bio->bi_integrity = NULL;
270 #endif
271         bio->bi_vcnt = 0;
272
273         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
274         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
275         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
276
277         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
278         bio->bi_io_vec = table;
279         bio->bi_pool = NULL;
280 }
281 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
282
283 /**
284  * bio_reset - reinitialize a bio
285  * @bio:        bio to reset
286  * @bdev:       block device to use the bio for
287  * @opf:        operation and flags for bio
288  *
289  * Description:
290  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
291  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
292  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
293  *   comment in struct bio.
294  */
295 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, blk_opf_t opf)
296 {
297         bio_uninit(bio);
298         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
299         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
300         bio->bi_bdev = bdev;
301         if (bio->bi_bdev)
302                 bio_associate_blkg(bio);
303         bio->bi_opf = opf;
304 }
305 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
306
307 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
308 {
309         struct bio *parent = bio->bi_private;
310
311         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
312                 parent->bi_status = bio->bi_status;
313         bio_put(bio);
314         return parent;
315 }
316
317 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
318 {
319         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
320 }
321
322 /**
323  * bio_chain - chain bio completions
324  * @bio: the target bio
325  * @parent: the parent bio of @bio
326  *
327  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
328  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
329  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
330  *
331  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
332  */
333 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
334 {
335         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
336
337         bio->bi_private = parent;
338         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
339         bio_inc_remaining(parent);
340 }
341 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
342
343 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
344                 unsigned int nr_pages, blk_opf_t opf, gfp_t gfp)
345 {
346         struct bio *new = bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp);
347
348         if (bio) {
349                 bio_chain(bio, new);
350                 submit_bio(bio);
351         }
352
353         return new;
354 }
355 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
356
357 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
358 {
359         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
360         struct bio *bio;
361
362         while (1) {
363                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
364                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
365                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
366
367                 if (!bio)
368                         break;
369
370                 submit_bio_noacct(bio);
371         }
372 }
373
374 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
375 {
376         struct bio_list punt, nopunt;
377         struct bio *bio;
378
379         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
380                 return;
381         /*
382          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
383          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
384          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
385          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
386          * our own rescuer would be bad.
387          *
388          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
389          * remove from the middle of the list:
390          */
391
392         bio_list_init(&punt);
393         bio_list_init(&nopunt);
394
395         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
396                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
397         current->bio_list[0] = nopunt;
398
399         bio_list_init(&nopunt);
400         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
401                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
402         current->bio_list[1] = nopunt;
403
404         spin_lock(&bs->rescue_lock);
405         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
406         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
407
408         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
409 }
410
411 static struct bio *bio_alloc_percpu_cache(struct block_device *bdev,
412                 unsigned short nr_vecs, blk_opf_t opf, gfp_t gfp,
413                 struct bio_set *bs)
414 {
415         struct bio_alloc_cache *cache;
416         struct bio *bio;
417
418         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
419         if (!cache->free_list) {
420                 put_cpu();
421                 return NULL;
422         }
423         bio = cache->free_list;
424         cache->free_list = bio->bi_next;
425         cache->nr--;
426         put_cpu();
427
428         bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs, opf);
429         bio->bi_pool = bs;
430         return bio;
431 }
432
433 /**
434  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
435  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
436  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
437  * @opf:        operation and flags for bio
438  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
439  * @bs:         the bio_set to allocate from.
440  *
441  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
442  *
443  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
444  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
445  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
446  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
447  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
448  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
449  *
450  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
451  * bios are not submitted until after you return - see the code in
452  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
453  * stack overflows.
454  *
455  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
456  * would be susceptible to deadlocks, but we have
457  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
458  * thread.
459  *
460  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
461  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
462  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
463  * for per bio allocations.
464  *
465  * If REQ_ALLOC_CACHE is set, the final put of the bio MUST be done from process
466  * context, not hard/soft IRQ.
467  *
468  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
469  */
470 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
471                              blk_opf_t opf, gfp_t gfp_mask,
472                              struct bio_set *bs)
473 {
474         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
475         struct bio *bio;
476         void *p;
477
478         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
479         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
480                 return NULL;
481
482         if (opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
483                 if (bs->cache && nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
484                         bio = bio_alloc_percpu_cache(bdev, nr_vecs, opf,
485                                                      gfp_mask, bs);
486                         if (bio)
487                                 return bio;
488                         /*
489                          * No cached bio available, bio returned below marked with
490                          * REQ_ALLOC_CACHE to particpate in per-cpu alloc cache.
491                          */
492                 } else {
493                         opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
494                 }
495         }
496
497         /*
498          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
499          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
500          * submitted (and thus freed) until after we return.
501          *
502          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
503          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
504          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
505          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
506          * mempool's reserve.
507          *
508          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
509          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
510          * current->bio_list, we first try the allocation without
511          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
512          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
513          * gfp_flags.
514          */
515         if (current->bio_list &&
516             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
517              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
518             bs->rescue_workqueue)
519                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
520
521         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
522         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
523                 punt_bios_to_rescuer(bs);
524                 gfp_mask = saved_gfp;
525                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
526         }
527         if (unlikely(!p))
528                 return NULL;
529
530         bio = p + bs->front_pad;
531         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
532                 struct bio_vec *bvl = NULL;
533
534                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
535                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
536                         punt_bios_to_rescuer(bs);
537                         gfp_mask = saved_gfp;
538                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
539                 }
540                 if (unlikely(!bvl))
541                         goto err_free;
542
543                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
544         } else if (nr_vecs) {
545                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
546         } else {
547                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
548         }
549
550         bio->bi_pool = bs;
551         return bio;
552
553 err_free:
554         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
555         return NULL;
556 }
557 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
558
559 /**
560  * bio_kmalloc - kmalloc a bio
561  * @nr_vecs:    number of bio_vecs to allocate
562  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
563  *
564  * Use kmalloc to allocate a bio (including bvecs).  The bio must be initialized
565  * using bio_init() before use.  To free a bio returned from this function use
566  * kfree() after calling bio_uninit().  A bio returned from this function can
567  * be reused by calling bio_uninit() before calling bio_init() again.
568  *
569  * Note that unlike bio_alloc() or bio_alloc_bioset() allocations from this
570  * function are not backed by a mempool can can fail.  Do not use this function
571  * for allocations in the file system I/O path.
572  *
573  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
574  */
575 struct bio *bio_kmalloc(unsigned short nr_vecs, gfp_t gfp_mask)
576 {
577         struct bio *bio;
578
579         if (nr_vecs > UIO_MAXIOV)
580                 return NULL;
581         return kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_vecs), gfp_mask);
582 }
583 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
584
585 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
586 {
587         struct bio_vec bv;
588         struct bvec_iter iter;
589
590         bio_for_each_segment(bv, bio, iter)
591                 memzero_bvec(&bv);
592 }
593 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
594
595 /**
596  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
597  * @bio:        the bio to be truncated
598  * @new_size:   new size for truncating the bio
599  *
600  * Description:
601  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
602  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
603  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
604  */
605 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
606 {
607         struct bio_vec bv;
608         struct bvec_iter iter;
609         unsigned int done = 0;
610         bool truncated = false;
611
612         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
613                 return;
614
615         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
616                 goto exit;
617
618         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
619                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
620                         unsigned offset;
621
622                         if (!truncated)
623                                 offset = new_size - done;
624                         else
625                                 offset = 0;
626                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
627                                   bv.bv_len - offset);
628                         truncated = true;
629                 }
630                 done += bv.bv_len;
631         }
632
633  exit:
634         /*
635          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
636          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
637          * in its .end_bio() callback.
638          *
639          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
640          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
641          */
642         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
643 }
644
645 /**
646  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
647  * @bio:        bio to truncate
648  *
649  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
650  * block size is some multiple of the physical sector size.
651  *
652  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
653  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
654  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
655  * sector" case.
656  */
657 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
658 {
659         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
660
661         if (!maxsector)
662                 return;
663
664         /*
665          * If the *whole* IO is past the end of the device,
666          * let it through, and the IO layer will turn it into
667          * an EIO.
668          */
669         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
670                 return;
671
672         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
673         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
674                 return;
675
676         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
677 }
678
679 #define ALLOC_CACHE_MAX         512
680 #define ALLOC_CACHE_SLACK        64
681
682 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
683                                   unsigned int nr)
684 {
685         unsigned int i = 0;
686         struct bio *bio;
687
688         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
689                 cache->free_list = bio->bi_next;
690                 cache->nr--;
691                 bio_free(bio);
692                 if (++i == nr)
693                         break;
694         }
695 }
696
697 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
698 {
699         struct bio_set *bs;
700
701         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
702         if (bs->cache) {
703                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
704
705                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
706         }
707         return 0;
708 }
709
710 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
711 {
712         int cpu;
713
714         if (!bs->cache)
715                 return;
716
717         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
718         for_each_possible_cpu(cpu) {
719                 struct bio_alloc_cache *cache;
720
721                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
722                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
723         }
724         free_percpu(bs->cache);
725         bs->cache = NULL;
726 }
727
728 /**
729  * bio_put - release a reference to a bio
730  * @bio:   bio to release reference to
731  *
732  * Description:
733  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
734  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
735  **/
736 void bio_put(struct bio *bio)
737 {
738         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
739                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
740                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
741                         return;
742         }
743
744         if (bio->bi_opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
745                 struct bio_alloc_cache *cache;
746
747                 bio_uninit(bio);
748                 cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
749                 bio->bi_next = cache->free_list;
750                 cache->free_list = bio;
751                 if (++cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX + ALLOC_CACHE_SLACK)
752                         bio_alloc_cache_prune(cache, ALLOC_CACHE_SLACK);
753                 put_cpu();
754         } else {
755                 bio_free(bio);
756         }
757 }
758 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
759
760 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
761 {
762         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
763         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
764                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
765         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
766         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
767
768         if (bio->bi_bdev) {
769                 if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
770                     bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
771                         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
772                 bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
773         }
774
775         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
776                 return -ENOMEM;
777         if (bio_integrity(bio_src) &&
778             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
779                 return -ENOMEM;
780         return 0;
781 }
782
783 /**
784  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
785  * @bdev: block_device to clone onto
786  * @bio_src: bio to clone from
787  * @gfp: allocation priority
788  * @bs: bio_set to allocate from
789  *
790  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
791  * bio, but not the actual data it points to.
792  *
793  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
794  */
795 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
796                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
797 {
798         struct bio *bio;
799
800         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
801         if (!bio)
802                 return NULL;
803
804         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
805                 bio_put(bio);
806                 return NULL;
807         }
808         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
809
810         return bio;
811 }
812 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
813
814 /**
815  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
816  * @bdev: block_device to clone onto
817  * @bio: bio to clone into
818  * @bio_src: bio to clone from
819  * @gfp: allocation priority
820  *
821  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
822  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
823  *
824  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
825  */
826 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
827                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
828 {
829         int ret;
830
831         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
832         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
833         if (ret)
834                 bio_uninit(bio);
835         return ret;
836 }
837 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
838
839 /**
840  * bio_full - check if the bio is full
841  * @bio:        bio to check
842  * @len:        length of one segment to be added
843  *
844  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
845  * added to the bio, otherwise return false
846  */
847 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
848 {
849         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
850                 return true;
851         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
852                 return true;
853         return false;
854 }
855
856 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
857                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
858                 bool *same_page)
859 {
860         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
861         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
862         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
863
864         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
865                 return false;
866         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
867                 return false;
868
869         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
870         if (*same_page)
871                 return true;
872         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
873 }
874
875 /**
876  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
877  * @bio: destination bio
878  * @page: start page to add
879  * @len: length of the data to add
880  * @off: offset of the data relative to @page
881  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
882  *
883  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
884  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
885  * page size.
886  *
887  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
888  *
889  * Return %true on success or %false on failure.
890  */
891 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
892                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
893 {
894         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
895                 return false;
896
897         if (bio->bi_vcnt > 0) {
898                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
899
900                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
901                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
902                                 *same_page = false;
903                                 return false;
904                         }
905                         bv->bv_len += len;
906                         bio->bi_iter.bi_size += len;
907                         return true;
908                 }
909         }
910         return false;
911 }
912
913 /*
914  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
915  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
916  * or Zone Append operations that we can't split.
917  */
918 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
919                                  struct page *page, unsigned len,
920                                  unsigned offset, bool *same_page)
921 {
922         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
923         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
924         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
925         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
926
927         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
928                 return false;
929         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
930                 return false;
931         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
932 }
933
934 /**
935  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
936  * @q: the target queue
937  * @bio: destination bio
938  * @page: page to add
939  * @len: vec entry length
940  * @offset: vec entry offset
941  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
942  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
943  *
944  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
945  * and gap limitations.
946  */
947 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
948                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
949                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
950 {
951         struct bio_vec *bvec;
952
953         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
954                 return 0;
955
956         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
957                 return 0;
958
959         if (bio->bi_vcnt > 0) {
960                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
961                         return len;
962
963                 /*
964                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
965                  * would create a gap, disallow it.
966                  */
967                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
968                 if (bvec_gap_to_prev(&q->limits, bvec, offset))
969                         return 0;
970         }
971
972         if (bio_full(bio, len))
973                 return 0;
974
975         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
976                 return 0;
977
978         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
979         bvec->bv_page = page;
980         bvec->bv_len = len;
981         bvec->bv_offset = offset;
982         bio->bi_vcnt++;
983         bio->bi_iter.bi_size += len;
984         return len;
985 }
986
987 /**
988  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
989  * @q: the target queue
990  * @bio: destination bio
991  * @page: page to add
992  * @len: vec entry length
993  * @offset: vec entry offset
994  *
995  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
996  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
997  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
998  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
999  *
1000  * This should only be used by passthrough bios.
1001  */
1002 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1003                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
1004 {
1005         bool same_page = false;
1006         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1007                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
1008 }
1009 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1010
1011 /**
1012  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
1013  * @bio: destination bio
1014  * @page: page to add
1015  * @len: vec entry length
1016  * @offset: vec entry offset
1017  *
1018  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
1019  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
1020  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
1021  * other limitations of the target block device. The target block device must
1022  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
1023  * to an empty bio.
1024  *
1025  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
1026  */
1027 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1028                              unsigned int len, unsigned int offset)
1029 {
1030         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1031         bool same_page = false;
1032
1033         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1034                 return 0;
1035
1036         if (WARN_ON_ONCE(!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev)))
1037                 return 0;
1038
1039         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1040                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1041 }
1042 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1043
1044 /**
1045  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1046  * @bio: destination bio
1047  * @page: start page to add
1048  * @len: length of the data to add, may cross pages
1049  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1050  *
1051  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1052  * that @bio has space for another bvec.
1053  */
1054 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1055                 unsigned int len, unsigned int off)
1056 {
1057         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
1058
1059         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1060         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1061
1062         bv->bv_page = page;
1063         bv->bv_offset = off;
1064         bv->bv_len = len;
1065
1066         bio->bi_iter.bi_size += len;
1067         bio->bi_vcnt++;
1068
1069         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
1070                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1073
1074 /**
1075  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1076  *      @bio: destination bio
1077  *      @page: start page to add
1078  *      @len: vec entry length, may cross pages
1079  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1080  *
1081  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1082  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1083  */
1084 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1085                  unsigned int len, unsigned int offset)
1086 {
1087         bool same_page = false;
1088
1089         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1090                 if (bio_full(bio, len))
1091                         return 0;
1092                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1093         }
1094         return len;
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1097
1098 /**
1099  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1100  * @bio: BIO to add to.
1101  * @folio: Folio to add.
1102  * @len: How many bytes from the folio to add.
1103  * @off: First byte in this folio to add.
1104  *
1105  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1106  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1107  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1108  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1109  *
1110  * Return: Whether the addition was successful.
1111  */
1112 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1113                    size_t off)
1114 {
1115         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1116                 return false;
1117         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1118 }
1119
1120 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1121 {
1122         struct bvec_iter_all iter_all;
1123         struct bio_vec *bvec;
1124
1125         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1126                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1127                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1128                 put_page(bvec->bv_page);
1129         }
1130 }
1131 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1132
1133 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1134 {
1135         size_t size = iov_iter_count(iter);
1136
1137         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1138
1139         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1140                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1141                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1142
1143                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1144         }
1145
1146         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1147         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1148         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1149         bio->bi_iter.bi_size = size;
1150         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1151         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1152 }
1153
1154 static int bio_iov_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1155                 unsigned int len, unsigned int offset)
1156 {
1157         bool same_page = false;
1158
1159         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1160                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1161                 return 0;
1162         }
1163
1164         if (same_page)
1165                 put_page(page);
1166         return 0;
1167 }
1168
1169 static int bio_iov_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1170                 unsigned int len, unsigned int offset)
1171 {
1172         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1173         bool same_page = false;
1174
1175         if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1176                         queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page) != len)
1177                 return -EINVAL;
1178         if (same_page)
1179                 put_page(page);
1180         return 0;
1181 }
1182
1183 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1184
1185 /**
1186  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1187  * @bio: bio to add pages to
1188  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1189  *
1190  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1191  * pages will have to be released using put_page() when done.
1192  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1193  * next non-empty segment of the iov iterator.
1194  */
1195 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1196 {
1197         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1198         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1199         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1200         struct page **pages = (struct page **)bv;
1201         ssize_t size, left;
1202         unsigned len, i = 0;
1203         size_t offset, trim;
1204         int ret = 0;
1205
1206         /*
1207          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1208          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1209          * without overwriting the temporary page array.
1210          */
1211         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1212         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1213
1214         /*
1215          * Each segment in the iov is required to be a block size multiple.
1216          * However, we may not be able to get the entire segment if it spans
1217          * more pages than bi_max_vecs allows, so we have to ALIGN_DOWN the
1218          * result to ensure the bio's total size is correct. The remainder of
1219          * the iov data will be picked up in the next bio iteration.
1220          */
1221         size = iov_iter_get_pages2(iter, pages, UINT_MAX - bio->bi_iter.bi_size,
1222                                   nr_pages, &offset);
1223         if (unlikely(size <= 0))
1224                 return size ? size : -EFAULT;
1225
1226         nr_pages = DIV_ROUND_UP(offset + size, PAGE_SIZE);
1227
1228         trim = size & (bdev_logical_block_size(bio->bi_bdev) - 1);
1229         iov_iter_revert(iter, trim);
1230
1231         size -= trim;
1232         if (unlikely(!size)) {
1233                 ret = -EFAULT;
1234                 goto out;
1235         }
1236
1237         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1238                 struct page *page = pages[i];
1239
1240                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1241                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1242                         ret = bio_iov_add_zone_append_page(bio, page, len,
1243                                         offset);
1244                         if (ret)
1245                                 break;
1246                 } else
1247                         bio_iov_add_page(bio, page, len, offset);
1248
1249                 offset = 0;
1250         }
1251
1252         iov_iter_revert(iter, left);
1253 out:
1254         while (i < nr_pages)
1255                 put_page(pages[i++]);
1256
1257         return ret;
1258 }
1259
1260 /**
1261  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1262  * @bio: bio to add pages to
1263  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1264  *
1265  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1266  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1267  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1268  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1269  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1270  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1271  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1272  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1273  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1274  *
1275  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1276  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1277  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1278  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1279  *
1280  * It's intended for direct IO, so doesn't do PSI tracking, the caller is
1281  * responsible for setting BIO_WORKINGSET if necessary.
1282  */
1283 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1284 {
1285         int ret = 0;
1286
1287         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1288                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1289                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1290                 return 0;
1291         }
1292
1293         do {
1294                 ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1295         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1296
1297         /* don't account direct I/O as memory stall */
1298         bio_clear_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1299         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1300 }
1301 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1302
1303 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1304 {
1305         complete(bio->bi_private);
1306 }
1307
1308 /**
1309  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1310  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1311  *
1312  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1313  * bio_endio() on failure.
1314  *
1315  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1316  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1317  * on his own.
1318  */
1319 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1320 {
1321         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1322                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1323         unsigned long hang_check;
1324
1325         bio->bi_private = &done;
1326         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1327         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1328         submit_bio(bio);
1329
1330         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1331         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1332         if (hang_check)
1333                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1334                                         hang_check * (HZ/2)))
1335                         ;
1336         else
1337                 wait_for_completion_io(&done);
1338
1339         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1340 }
1341 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1342
1343 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1344 {
1345         if (bio_integrity(bio))
1346                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1347
1348         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1349         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1350 }
1351 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1352
1353 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1354                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1355 {
1356         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1357                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1358                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1359                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1360                 void *src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1361                 void *dst_buf = bvec_kmap_local(&dst_bv);
1362
1363                 memcpy(dst_buf, src_buf, bytes);
1364
1365                 kunmap_local(dst_buf);
1366                 kunmap_local(src_buf);
1367
1368                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1369                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1370         }
1371 }
1372 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1373
1374 /**
1375  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1376  * @src: source bio
1377  * @dst: destination bio
1378  *
1379  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1380  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1381  */
1382 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1383 {
1384         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1385         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1386
1387         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1388 }
1389 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1390
1391 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1392 {
1393         struct bio_vec *bvec;
1394         struct bvec_iter_all iter_all;
1395
1396         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1397                 __free_page(bvec->bv_page);
1398 }
1399 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1400
1401 /*
1402  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1403  * for performing direct-IO in BIOs.
1404  *
1405  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1406  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1407  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1408  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1409  * in process context.
1410  *
1411  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1412  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1413  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1414  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1415  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1416  *
1417  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1418  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1419  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1420  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1421  * pagecache.
1422  *
1423  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1424  * deferred bio dirtying paths.
1425  */
1426
1427 /*
1428  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1429  */
1430 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1431 {
1432         struct bio_vec *bvec;
1433         struct bvec_iter_all iter_all;
1434
1435         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1436                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1437                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1438         }
1439 }
1440
1441 /*
1442  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1443  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1444  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1445  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1446  *
1447  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1448  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1449  * bio_put() against the BIO.
1450  */
1451
1452 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1453
1454 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1455 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1456 static struct bio *bio_dirty_list;
1457
1458 /*
1459  * This runs in process context
1460  */
1461 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1462 {
1463         struct bio *bio, *next;
1464
1465         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1466         next = bio_dirty_list;
1467         bio_dirty_list = NULL;
1468         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1469
1470         while ((bio = next) != NULL) {
1471                 next = bio->bi_private;
1472
1473                 bio_release_pages(bio, true);
1474                 bio_put(bio);
1475         }
1476 }
1477
1478 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1479 {
1480         struct bio_vec *bvec;
1481         unsigned long flags;
1482         struct bvec_iter_all iter_all;
1483
1484         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1485                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1486                         goto defer;
1487         }
1488
1489         bio_release_pages(bio, false);
1490         bio_put(bio);
1491         return;
1492 defer:
1493         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1494         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1495         bio_dirty_list = bio;
1496         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1497         schedule_work(&bio_dirty_work);
1498 }
1499
1500 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1501 {
1502         /*
1503          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1504          * we always end io on the first invocation.
1505          */
1506         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1507                 return true;
1508
1509         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1510
1511         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1512                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1513                 return true;
1514         }
1515
1516         return false;
1517 }
1518
1519 /**
1520  * bio_endio - end I/O on a bio
1521  * @bio:        bio
1522  *
1523  * Description:
1524  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1525  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1526  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1527  *
1528  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1529  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1530  *   last time.
1531  **/
1532 void bio_endio(struct bio *bio)
1533 {
1534 again:
1535         if (!bio_remaining_done(bio))
1536                 return;
1537         if (!bio_integrity_endio(bio))
1538                 return;
1539
1540         rq_qos_done_bio(bio);
1541
1542         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1543                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1544                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1545         }
1546
1547         /*
1548          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1549          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1550          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1551          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1552          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1553          * gcc's sibling call optimization.
1554          */
1555         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1556                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1557                 goto again;
1558         }
1559
1560         blk_throtl_bio_endio(bio);
1561         /* release cgroup info */
1562         bio_uninit(bio);
1563         if (bio->bi_end_io)
1564                 bio->bi_end_io(bio);
1565 }
1566 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1567
1568 /**
1569  * bio_split - split a bio
1570  * @bio:        bio to split
1571  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1572  * @gfp:        gfp mask
1573  * @bs:         bio set to allocate from
1574  *
1575  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1576  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1577  *
1578  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1579  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1580  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1581  */
1582 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1583                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1584 {
1585         struct bio *split;
1586
1587         BUG_ON(sectors <= 0);
1588         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1589
1590         /* Zone append commands cannot be split */
1591         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1592                 return NULL;
1593
1594         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1595         if (!split)
1596                 return NULL;
1597
1598         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1599
1600         if (bio_integrity(split))
1601                 bio_integrity_trim(split);
1602
1603         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1604
1605         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1606                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1607
1608         return split;
1609 }
1610 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1611
1612 /**
1613  * bio_trim - trim a bio
1614  * @bio:        bio to trim
1615  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1616  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1617  *
1618  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1619  * to the underlying device in parts.
1620  */
1621 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1622 {
1623         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1624                          offset + size > bio_sectors(bio)))
1625                 return;
1626
1627         size <<= 9;
1628         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1629                 return;
1630
1631         bio_advance(bio, offset << 9);
1632         bio->bi_iter.bi_size = size;
1633
1634         if (bio_integrity(bio))
1635                 bio_integrity_trim(bio);
1636 }
1637 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1638
1639 /*
1640  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1641  * use the global biovec slabs created for general use.
1642  */
1643 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1644 {
1645         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1646
1647         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1648 }
1649
1650 /*
1651  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1652  *
1653  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1654  * kzalloc()).
1655  */
1656 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1657 {
1658         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1659         if (bs->rescue_workqueue)
1660                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1661         bs->rescue_workqueue = NULL;
1662
1663         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1664         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1665
1666         bioset_integrity_free(bs);
1667         if (bs->bio_slab)
1668                 bio_put_slab(bs);
1669         bs->bio_slab = NULL;
1670 }
1671 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1672
1673 /**
1674  * bioset_init - Initialize a bio_set
1675  * @bs:         pool to initialize
1676  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1677  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1678  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1679  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1680  *
1681  * Description:
1682  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1683  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1684  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1685  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1686  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1687  *    or things will break badly.
1688  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1689  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1690  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1691  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1692  *
1693  */
1694 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1695                 unsigned int pool_size,
1696                 unsigned int front_pad,
1697                 int flags)
1698 {
1699         bs->front_pad = front_pad;
1700         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1701                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1702         else
1703                 bs->back_pad = 0;
1704
1705         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1706         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1707         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1708
1709         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1710         if (!bs->bio_slab)
1711                 return -ENOMEM;
1712
1713         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1714                 goto bad;
1715
1716         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1717             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1718                 goto bad;
1719
1720         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1721                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1722                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1723                 if (!bs->rescue_workqueue)
1724                         goto bad;
1725         }
1726         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1727                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1728                 if (!bs->cache)
1729                         goto bad;
1730                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1731         }
1732
1733         return 0;
1734 bad:
1735         bioset_exit(bs);
1736         return -ENOMEM;
1737 }
1738 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1739
1740 static int __init init_bio(void)
1741 {
1742         int i;
1743
1744         bio_integrity_init();
1745
1746         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1747                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1748
1749                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1750                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1751                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1752         }
1753
1754         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1755                                         bio_cpu_dead);
1756
1757         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1758                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1759
1760         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1761                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1762
1763         return 0;
1764 }
1765 subsys_initcall(init_bio);