Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / block / blk-core.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 1991, 1992 Linus Torvalds
4  * Copyright (C) 1994,      Karl Keyte: Added support for disk statistics
5  * Elevator latency, (C) 2000  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
6  * Queue request tables / lock, selectable elevator, Jens Axboe <axboe@suse.de>
7  * kernel-doc documentation started by NeilBrown <neilb@cse.unsw.edu.au>
8  *      -  July2000
9  * bio rewrite, highmem i/o, etc, Jens Axboe <axboe@suse.de> - may 2001
10  */
11
12 /*
13  * This handles all read/write requests to block devices
14  */
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/bio.h>
18 #include <linux/blkdev.h>
19 #include <linux/blk-pm.h>
20 #include <linux/blk-integrity.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/kernel_stat.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/completion.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/swap.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/list_sort.h>
34 #include <linux/delay.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/pm_runtime.h>
37 #include <linux/t10-pi.h>
38 #include <linux/debugfs.h>
39 #include <linux/bpf.h>
40 #include <linux/part_stat.h>
41 #include <linux/sched/sysctl.h>
42 #include <linux/blk-crypto.h>
43
44 #define CREATE_TRACE_POINTS
45 #include <trace/events/block.h>
46
47 #include "blk.h"
48 #include "blk-mq-sched.h"
49 #include "blk-pm.h"
50 #include "blk-cgroup.h"
51 #include "blk-throttle.h"
52 #include "blk-ioprio.h"
53
54 struct dentry *blk_debugfs_root;
55
56 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_remap);
57 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_remap);
58 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_complete);
59 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_split);
60 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_unplug);
61 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_insert);
62
63 static DEFINE_IDA(blk_queue_ida);
64
65 /*
66  * For queue allocation
67  */
68 static struct kmem_cache *blk_requestq_cachep;
69
70 /*
71  * Controlling structure to kblockd
72  */
73 static struct workqueue_struct *kblockd_workqueue;
74
75 /**
76  * blk_queue_flag_set - atomically set a queue flag
77  * @flag: flag to be set
78  * @q: request queue
79  */
80 void blk_queue_flag_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
81 {
82         set_bit(flag, &q->queue_flags);
83 }
84 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_set);
85
86 /**
87  * blk_queue_flag_clear - atomically clear a queue flag
88  * @flag: flag to be cleared
89  * @q: request queue
90  */
91 void blk_queue_flag_clear(unsigned int flag, struct request_queue *q)
92 {
93         clear_bit(flag, &q->queue_flags);
94 }
95 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_clear);
96
97 /**
98  * blk_queue_flag_test_and_set - atomically test and set a queue flag
99  * @flag: flag to be set
100  * @q: request queue
101  *
102  * Returns the previous value of @flag - 0 if the flag was not set and 1 if
103  * the flag was already set.
104  */
105 bool blk_queue_flag_test_and_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
106 {
107         return test_and_set_bit(flag, &q->queue_flags);
108 }
109 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_queue_flag_test_and_set);
110
111 #define REQ_OP_NAME(name) [REQ_OP_##name] = #name
112 static const char *const blk_op_name[] = {
113         REQ_OP_NAME(READ),
114         REQ_OP_NAME(WRITE),
115         REQ_OP_NAME(FLUSH),
116         REQ_OP_NAME(DISCARD),
117         REQ_OP_NAME(SECURE_ERASE),
118         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET),
119         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET_ALL),
120         REQ_OP_NAME(ZONE_OPEN),
121         REQ_OP_NAME(ZONE_CLOSE),
122         REQ_OP_NAME(ZONE_FINISH),
123         REQ_OP_NAME(ZONE_APPEND),
124         REQ_OP_NAME(WRITE_ZEROES),
125         REQ_OP_NAME(DRV_IN),
126         REQ_OP_NAME(DRV_OUT),
127 };
128 #undef REQ_OP_NAME
129
130 /**
131  * blk_op_str - Return string XXX in the REQ_OP_XXX.
132  * @op: REQ_OP_XXX.
133  *
134  * Description: Centralize block layer function to convert REQ_OP_XXX into
135  * string format. Useful in the debugging and tracing bio or request. For
136  * invalid REQ_OP_XXX it returns string "UNKNOWN".
137  */
138 inline const char *blk_op_str(enum req_op op)
139 {
140         const char *op_str = "UNKNOWN";
141
142         if (op < ARRAY_SIZE(blk_op_name) && blk_op_name[op])
143                 op_str = blk_op_name[op];
144
145         return op_str;
146 }
147 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_op_str);
148
149 static const struct {
150         int             errno;
151         const char      *name;
152 } blk_errors[] = {
153         [BLK_STS_OK]            = { 0,          "" },
154         [BLK_STS_NOTSUPP]       = { -EOPNOTSUPP, "operation not supported" },
155         [BLK_STS_TIMEOUT]       = { -ETIMEDOUT, "timeout" },
156         [BLK_STS_NOSPC]         = { -ENOSPC,    "critical space allocation" },
157         [BLK_STS_TRANSPORT]     = { -ENOLINK,   "recoverable transport" },
158         [BLK_STS_TARGET]        = { -EREMOTEIO, "critical target" },
159         [BLK_STS_RESV_CONFLICT] = { -EBADE,     "reservation conflict" },
160         [BLK_STS_MEDIUM]        = { -ENODATA,   "critical medium" },
161         [BLK_STS_PROTECTION]    = { -EILSEQ,    "protection" },
162         [BLK_STS_RESOURCE]      = { -ENOMEM,    "kernel resource" },
163         [BLK_STS_DEV_RESOURCE]  = { -EBUSY,     "device resource" },
164         [BLK_STS_AGAIN]         = { -EAGAIN,    "nonblocking retry" },
165         [BLK_STS_OFFLINE]       = { -ENODEV,    "device offline" },
166
167         /* device mapper special case, should not leak out: */
168         [BLK_STS_DM_REQUEUE]    = { -EREMCHG, "dm internal retry" },
169
170         /* zone device specific errors */
171         [BLK_STS_ZONE_OPEN_RESOURCE]    = { -ETOOMANYREFS, "open zones exceeded" },
172         [BLK_STS_ZONE_ACTIVE_RESOURCE]  = { -EOVERFLOW, "active zones exceeded" },
173
174         /* Command duration limit device-side timeout */
175         [BLK_STS_DURATION_LIMIT]        = { -ETIME, "duration limit exceeded" },
176
177         /* everything else not covered above: */
178         [BLK_STS_IOERR]         = { -EIO,       "I/O" },
179 };
180
181 blk_status_t errno_to_blk_status(int errno)
182 {
183         int i;
184
185         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(blk_errors); i++) {
186                 if (blk_errors[i].errno == errno)
187                         return (__force blk_status_t)i;
188         }
189
190         return BLK_STS_IOERR;
191 }
192 EXPORT_SYMBOL_GPL(errno_to_blk_status);
193
194 int blk_status_to_errno(blk_status_t status)
195 {
196         int idx = (__force int)status;
197
198         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
199                 return -EIO;
200         return blk_errors[idx].errno;
201 }
202 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_errno);
203
204 const char *blk_status_to_str(blk_status_t status)
205 {
206         int idx = (__force int)status;
207
208         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
209                 return "<null>";
210         return blk_errors[idx].name;
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_str);
213
214 /**
215  * blk_sync_queue - cancel any pending callbacks on a queue
216  * @q: the queue
217  *
218  * Description:
219  *     The block layer may perform asynchronous callback activity
220  *     on a queue, such as calling the unplug function after a timeout.
221  *     A block device may call blk_sync_queue to ensure that any
222  *     such activity is cancelled, thus allowing it to release resources
223  *     that the callbacks might use. The caller must already have made sure
224  *     that its ->submit_bio will not re-add plugging prior to calling
225  *     this function.
226  *
227  *     This function does not cancel any asynchronous activity arising
228  *     out of elevator or throttling code. That would require elevator_exit()
229  *     and blkcg_exit_queue() to be called with queue lock initialized.
230  *
231  */
232 void blk_sync_queue(struct request_queue *q)
233 {
234         del_timer_sync(&q->timeout);
235         cancel_work_sync(&q->timeout_work);
236 }
237 EXPORT_SYMBOL(blk_sync_queue);
238
239 /**
240  * blk_set_pm_only - increment pm_only counter
241  * @q: request queue pointer
242  */
243 void blk_set_pm_only(struct request_queue *q)
244 {
245         atomic_inc(&q->pm_only);
246 }
247 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_set_pm_only);
248
249 void blk_clear_pm_only(struct request_queue *q)
250 {
251         int pm_only;
252
253         pm_only = atomic_dec_return(&q->pm_only);
254         WARN_ON_ONCE(pm_only < 0);
255         if (pm_only == 0)
256                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
257 }
258 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_clear_pm_only);
259
260 static void blk_free_queue_rcu(struct rcu_head *rcu_head)
261 {
262         struct request_queue *q = container_of(rcu_head,
263                         struct request_queue, rcu_head);
264
265         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
266         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
267 }
268
269 static void blk_free_queue(struct request_queue *q)
270 {
271         blk_free_queue_stats(q->stats);
272         if (queue_is_mq(q))
273                 blk_mq_release(q);
274
275         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
276         call_rcu(&q->rcu_head, blk_free_queue_rcu);
277 }
278
279 /**
280  * blk_put_queue - decrement the request_queue refcount
281  * @q: the request_queue structure to decrement the refcount for
282  *
283  * Decrements the refcount of the request_queue and free it when the refcount
284  * reaches 0.
285  */
286 void blk_put_queue(struct request_queue *q)
287 {
288         if (refcount_dec_and_test(&q->refs))
289                 blk_free_queue(q);
290 }
291 EXPORT_SYMBOL(blk_put_queue);
292
293 void blk_queue_start_drain(struct request_queue *q)
294 {
295         /*
296          * When queue DYING flag is set, we need to block new req
297          * entering queue, so we call blk_freeze_queue_start() to
298          * prevent I/O from crossing blk_queue_enter().
299          */
300         blk_freeze_queue_start(q);
301         if (queue_is_mq(q))
302                 blk_mq_wake_waiters(q);
303         /* Make blk_queue_enter() reexamine the DYING flag. */
304         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
305 }
306
307 /**
308  * blk_queue_enter() - try to increase q->q_usage_counter
309  * @q: request queue pointer
310  * @flags: BLK_MQ_REQ_NOWAIT and/or BLK_MQ_REQ_PM
311  */
312 int blk_queue_enter(struct request_queue *q, blk_mq_req_flags_t flags)
313 {
314         const bool pm = flags & BLK_MQ_REQ_PM;
315
316         while (!blk_try_enter_queue(q, pm)) {
317                 if (flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
318                         return -EAGAIN;
319
320                 /*
321                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
322                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
323                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
324                  * following wait may never return if the two reads are
325                  * reordered.
326                  */
327                 smp_rmb();
328                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
329                            (!q->mq_freeze_depth &&
330                             blk_pm_resume_queue(pm, q)) ||
331                            blk_queue_dying(q));
332                 if (blk_queue_dying(q))
333                         return -ENODEV;
334         }
335
336         return 0;
337 }
338
339 int __bio_queue_enter(struct request_queue *q, struct bio *bio)
340 {
341         while (!blk_try_enter_queue(q, false)) {
342                 struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
343
344                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) {
345                         if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
346                                 goto dead;
347                         bio_wouldblock_error(bio);
348                         return -EAGAIN;
349                 }
350
351                 /*
352                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
353                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
354                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
355                  * following wait may never return if the two reads are
356                  * reordered.
357                  */
358                 smp_rmb();
359                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
360                            (!q->mq_freeze_depth &&
361                             blk_pm_resume_queue(false, q)) ||
362                            test_bit(GD_DEAD, &disk->state));
363                 if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
364                         goto dead;
365         }
366
367         return 0;
368 dead:
369         bio_io_error(bio);
370         return -ENODEV;
371 }
372
373 void blk_queue_exit(struct request_queue *q)
374 {
375         percpu_ref_put(&q->q_usage_counter);
376 }
377
378 static void blk_queue_usage_counter_release(struct percpu_ref *ref)
379 {
380         struct request_queue *q =
381                 container_of(ref, struct request_queue, q_usage_counter);
382
383         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
384 }
385
386 static void blk_rq_timed_out_timer(struct timer_list *t)
387 {
388         struct request_queue *q = from_timer(q, t, timeout);
389
390         kblockd_schedule_work(&q->timeout_work);
391 }
392
393 static void blk_timeout_work(struct work_struct *work)
394 {
395 }
396
397 struct request_queue *blk_alloc_queue(struct queue_limits *lim, int node_id)
398 {
399         struct request_queue *q;
400         int error;
401
402         q = kmem_cache_alloc_node(blk_requestq_cachep, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
403                                   node_id);
404         if (!q)
405                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
406
407         q->last_merge = NULL;
408
409         q->id = ida_alloc(&blk_queue_ida, GFP_KERNEL);
410         if (q->id < 0) {
411                 error = q->id;
412                 goto fail_q;
413         }
414
415         q->stats = blk_alloc_queue_stats();
416         if (!q->stats) {
417                 error = -ENOMEM;
418                 goto fail_id;
419         }
420
421         error = blk_set_default_limits(lim);
422         if (error)
423                 goto fail_stats;
424         q->limits = *lim;
425
426         q->node = node_id;
427
428         atomic_set(&q->nr_active_requests_shared_tags, 0);
429
430         timer_setup(&q->timeout, blk_rq_timed_out_timer, 0);
431         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_timeout_work);
432         INIT_LIST_HEAD(&q->icq_list);
433
434         refcount_set(&q->refs, 1);
435         mutex_init(&q->debugfs_mutex);
436         mutex_init(&q->sysfs_lock);
437         mutex_init(&q->sysfs_dir_lock);
438         mutex_init(&q->limits_lock);
439         mutex_init(&q->rq_qos_mutex);
440         spin_lock_init(&q->queue_lock);
441
442         init_waitqueue_head(&q->mq_freeze_wq);
443         mutex_init(&q->mq_freeze_lock);
444
445         /*
446          * Init percpu_ref in atomic mode so that it's faster to shutdown.
447          * See blk_register_queue() for details.
448          */
449         error = percpu_ref_init(&q->q_usage_counter,
450                                 blk_queue_usage_counter_release,
451                                 PERCPU_REF_INIT_ATOMIC, GFP_KERNEL);
452         if (error)
453                 goto fail_stats;
454
455         q->nr_requests = BLKDEV_DEFAULT_RQ;
456
457         return q;
458
459 fail_stats:
460         blk_free_queue_stats(q->stats);
461 fail_id:
462         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
463 fail_q:
464         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
465         return ERR_PTR(error);
466 }
467
468 /**
469  * blk_get_queue - increment the request_queue refcount
470  * @q: the request_queue structure to increment the refcount for
471  *
472  * Increment the refcount of the request_queue kobject.
473  *
474  * Context: Any context.
475  */
476 bool blk_get_queue(struct request_queue *q)
477 {
478         if (unlikely(blk_queue_dying(q)))
479                 return false;
480         refcount_inc(&q->refs);
481         return true;
482 }
483 EXPORT_SYMBOL(blk_get_queue);
484
485 #ifdef CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST
486
487 static DECLARE_FAULT_ATTR(fail_make_request);
488
489 static int __init setup_fail_make_request(char *str)
490 {
491         return setup_fault_attr(&fail_make_request, str);
492 }
493 __setup("fail_make_request=", setup_fail_make_request);
494
495 bool should_fail_request(struct block_device *part, unsigned int bytes)
496 {
497         return part->bd_make_it_fail && should_fail(&fail_make_request, bytes);
498 }
499
500 static int __init fail_make_request_debugfs(void)
501 {
502         struct dentry *dir = fault_create_debugfs_attr("fail_make_request",
503                                                 NULL, &fail_make_request);
504
505         return PTR_ERR_OR_ZERO(dir);
506 }
507
508 late_initcall(fail_make_request_debugfs);
509 #endif /* CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST */
510
511 static inline void bio_check_ro(struct bio *bio)
512 {
513         if (op_is_write(bio_op(bio)) && bdev_read_only(bio->bi_bdev)) {
514                 if (op_is_flush(bio->bi_opf) && !bio_sectors(bio))
515                         return;
516
517                 if (bio->bi_bdev->bd_ro_warned)
518                         return;
519
520                 bio->bi_bdev->bd_ro_warned = true;
521                 /*
522                  * Use ioctl to set underlying disk of raid/dm to read-only
523                  * will trigger this.
524                  */
525                 pr_warn("Trying to write to read-only block-device %pg\n",
526                         bio->bi_bdev);
527         }
528 }
529
530 static noinline int should_fail_bio(struct bio *bio)
531 {
532         if (should_fail_request(bdev_whole(bio->bi_bdev), bio->bi_iter.bi_size))
533                 return -EIO;
534         return 0;
535 }
536 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_bio, ERRNO);
537
538 /*
539  * Check whether this bio extends beyond the end of the device or partition.
540  * This may well happen - the kernel calls bread() without checking the size of
541  * the device, e.g., when mounting a file system.
542  */
543 static inline int bio_check_eod(struct bio *bio)
544 {
545         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
546         unsigned int nr_sectors = bio_sectors(bio);
547
548         if (nr_sectors &&
549             (nr_sectors > maxsector ||
550              bio->bi_iter.bi_sector > maxsector - nr_sectors)) {
551                 pr_info_ratelimited("%s: attempt to access beyond end of device\n"
552                                     "%pg: rw=%d, sector=%llu, nr_sectors = %u limit=%llu\n",
553                                     current->comm, bio->bi_bdev, bio->bi_opf,
554                                     bio->bi_iter.bi_sector, nr_sectors, maxsector);
555                 return -EIO;
556         }
557         return 0;
558 }
559
560 /*
561  * Remap block n of partition p to block n+start(p) of the disk.
562  */
563 static int blk_partition_remap(struct bio *bio)
564 {
565         struct block_device *p = bio->bi_bdev;
566
567         if (unlikely(should_fail_request(p, bio->bi_iter.bi_size)))
568                 return -EIO;
569         if (bio_sectors(bio)) {
570                 bio->bi_iter.bi_sector += p->bd_start_sect;
571                 trace_block_bio_remap(bio, p->bd_dev,
572                                       bio->bi_iter.bi_sector -
573                                       p->bd_start_sect);
574         }
575         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
576         return 0;
577 }
578
579 /*
580  * Check write append to a zoned block device.
581  */
582 static inline blk_status_t blk_check_zone_append(struct request_queue *q,
583                                                  struct bio *bio)
584 {
585         int nr_sectors = bio_sectors(bio);
586
587         /* Only applicable to zoned block devices */
588         if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
589                 return BLK_STS_NOTSUPP;
590
591         /* The bio sector must point to the start of a sequential zone */
592         if (!bdev_is_zone_start(bio->bi_bdev, bio->bi_iter.bi_sector) ||
593             !bio_zone_is_seq(bio))
594                 return BLK_STS_IOERR;
595
596         /*
597          * Not allowed to cross zone boundaries. Otherwise, the BIO will be
598          * split and could result in non-contiguous sectors being written in
599          * different zones.
600          */
601         if (nr_sectors > q->limits.chunk_sectors)
602                 return BLK_STS_IOERR;
603
604         /* Make sure the BIO is small enough and will not get split */
605         if (nr_sectors > q->limits.max_zone_append_sectors)
606                 return BLK_STS_IOERR;
607
608         bio->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
609
610         return BLK_STS_OK;
611 }
612
613 static void __submit_bio(struct bio *bio)
614 {
615         if (unlikely(!blk_crypto_bio_prep(&bio)))
616                 return;
617
618         if (!bio->bi_bdev->bd_has_submit_bio) {
619                 blk_mq_submit_bio(bio);
620         } else if (likely(bio_queue_enter(bio) == 0)) {
621                 struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
622
623                 disk->fops->submit_bio(bio);
624                 blk_queue_exit(disk->queue);
625         }
626 }
627
628 /*
629  * The loop in this function may be a bit non-obvious, and so deserves some
630  * explanation:
631  *
632  *  - Before entering the loop, bio->bi_next is NULL (as all callers ensure
633  *    that), so we have a list with a single bio.
634  *  - We pretend that we have just taken it off a longer list, so we assign
635  *    bio_list to a pointer to the bio_list_on_stack, thus initialising the
636  *    bio_list of new bios to be added.  ->submit_bio() may indeed add some more
637  *    bios through a recursive call to submit_bio_noacct.  If it did, we find a
638  *    non-NULL value in bio_list and re-enter the loop from the top.
639  *  - In this case we really did just take the bio of the top of the list (no
640  *    pretending) and so remove it from bio_list, and call into ->submit_bio()
641  *    again.
642  *
643  * bio_list_on_stack[0] contains bios submitted by the current ->submit_bio.
644  * bio_list_on_stack[1] contains bios that were submitted before the current
645  *      ->submit_bio, but that haven't been processed yet.
646  */
647 static void __submit_bio_noacct(struct bio *bio)
648 {
649         struct bio_list bio_list_on_stack[2];
650
651         BUG_ON(bio->bi_next);
652
653         bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
654         current->bio_list = bio_list_on_stack;
655
656         do {
657                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
658                 struct bio_list lower, same;
659
660                 /*
661                  * Create a fresh bio_list for all subordinate requests.
662                  */
663                 bio_list_on_stack[1] = bio_list_on_stack[0];
664                 bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
665
666                 __submit_bio(bio);
667
668                 /*
669                  * Sort new bios into those for a lower level and those for the
670                  * same level.
671                  */
672                 bio_list_init(&lower);
673                 bio_list_init(&same);
674                 while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])) != NULL)
675                         if (q == bdev_get_queue(bio->bi_bdev))
676                                 bio_list_add(&same, bio);
677                         else
678                                 bio_list_add(&lower, bio);
679
680                 /*
681                  * Now assemble so we handle the lowest level first.
682                  */
683                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &lower);
684                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &same);
685                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &bio_list_on_stack[1]);
686         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])));
687
688         current->bio_list = NULL;
689 }
690
691 static void __submit_bio_noacct_mq(struct bio *bio)
692 {
693         struct bio_list bio_list[2] = { };
694
695         current->bio_list = bio_list;
696
697         do {
698                 __submit_bio(bio);
699         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list[0])));
700
701         current->bio_list = NULL;
702 }
703
704 void submit_bio_noacct_nocheck(struct bio *bio)
705 {
706         blk_cgroup_bio_start(bio);
707         blkcg_bio_issue_init(bio);
708
709         if (!bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
710                 trace_block_bio_queue(bio);
711                 /*
712                  * Now that enqueuing has been traced, we need to trace
713                  * completion as well.
714                  */
715                 bio_set_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
716         }
717
718         /*
719          * We only want one ->submit_bio to be active at a time, else stack
720          * usage with stacked devices could be a problem.  Use current->bio_list
721          * to collect a list of requests submited by a ->submit_bio method while
722          * it is active, and then process them after it returned.
723          */
724         if (current->bio_list)
725                 bio_list_add(&current->bio_list[0], bio);
726         else if (!bio->bi_bdev->bd_has_submit_bio)
727                 __submit_bio_noacct_mq(bio);
728         else
729                 __submit_bio_noacct(bio);
730 }
731
732 /**
733  * submit_bio_noacct - re-submit a bio to the block device layer for I/O
734  * @bio:  The bio describing the location in memory and on the device.
735  *
736  * This is a version of submit_bio() that shall only be used for I/O that is
737  * resubmitted to lower level drivers by stacking block drivers.  All file
738  * systems and other upper level users of the block layer should use
739  * submit_bio() instead.
740  */
741 void submit_bio_noacct(struct bio *bio)
742 {
743         struct block_device *bdev = bio->bi_bdev;
744         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
745         blk_status_t status = BLK_STS_IOERR;
746
747         might_sleep();
748
749         /*
750          * For a REQ_NOWAIT based request, return -EOPNOTSUPP
751          * if queue does not support NOWAIT.
752          */
753         if ((bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) && !bdev_nowait(bdev))
754                 goto not_supported;
755
756         if (should_fail_bio(bio))
757                 goto end_io;
758         bio_check_ro(bio);
759         if (!bio_flagged(bio, BIO_REMAPPED)) {
760                 if (unlikely(bio_check_eod(bio)))
761                         goto end_io;
762                 if (bdev->bd_partno && unlikely(blk_partition_remap(bio)))
763                         goto end_io;
764         }
765
766         /*
767          * Filter flush bio's early so that bio based drivers without flush
768          * support don't have to worry about them.
769          */
770         if (op_is_flush(bio->bi_opf)) {
771                 if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_WRITE &&
772                                  bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
773                         goto end_io;
774                 if (!test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &q->queue_flags)) {
775                         bio->bi_opf &= ~(REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
776                         if (!bio_sectors(bio)) {
777                                 status = BLK_STS_OK;
778                                 goto end_io;
779                         }
780                 }
781         }
782
783         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
784                 bio_clear_polled(bio);
785
786         switch (bio_op(bio)) {
787         case REQ_OP_READ:
788         case REQ_OP_WRITE:
789                 break;
790         case REQ_OP_FLUSH:
791                 /*
792                  * REQ_OP_FLUSH can't be submitted through bios, it is only
793                  * synthetized in struct request by the flush state machine.
794                  */
795                 goto not_supported;
796         case REQ_OP_DISCARD:
797                 if (!bdev_max_discard_sectors(bdev))
798                         goto not_supported;
799                 break;
800         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
801                 if (!bdev_max_secure_erase_sectors(bdev))
802                         goto not_supported;
803                 break;
804         case REQ_OP_ZONE_APPEND:
805                 status = blk_check_zone_append(q, bio);
806                 if (status != BLK_STS_OK)
807                         goto end_io;
808                 break;
809         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
810                 if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
811                         goto not_supported;
812                 break;
813         case REQ_OP_ZONE_RESET:
814         case REQ_OP_ZONE_OPEN:
815         case REQ_OP_ZONE_CLOSE:
816         case REQ_OP_ZONE_FINISH:
817                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
818                         goto not_supported;
819                 break;
820         case REQ_OP_ZONE_RESET_ALL:
821                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev) || !blk_queue_zone_resetall(q))
822                         goto not_supported;
823                 break;
824         case REQ_OP_DRV_IN:
825         case REQ_OP_DRV_OUT:
826                 /*
827                  * Driver private operations are only used with passthrough
828                  * requests.
829                  */
830                 fallthrough;
831         default:
832                 goto not_supported;
833         }
834
835         if (blk_throtl_bio(bio))
836                 return;
837         submit_bio_noacct_nocheck(bio);
838         return;
839
840 not_supported:
841         status = BLK_STS_NOTSUPP;
842 end_io:
843         bio->bi_status = status;
844         bio_endio(bio);
845 }
846 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_noacct);
847
848 static void bio_set_ioprio(struct bio *bio)
849 {
850         /* Nobody set ioprio so far? Initialize it based on task's nice value */
851         if (IOPRIO_PRIO_CLASS(bio->bi_ioprio) == IOPRIO_CLASS_NONE)
852                 bio->bi_ioprio = get_current_ioprio();
853         blkcg_set_ioprio(bio);
854 }
855
856 /**
857  * submit_bio - submit a bio to the block device layer for I/O
858  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
859  *
860  * submit_bio() is used to submit I/O requests to block devices.  It is passed a
861  * fully set up &struct bio that describes the I/O that needs to be done.  The
862  * bio will be send to the device described by the bi_bdev field.
863  *
864  * The success/failure status of the request, along with notification of
865  * completion, is delivered asynchronously through the ->bi_end_io() callback
866  * in @bio.  The bio must NOT be touched by the caller until ->bi_end_io() has
867  * been called.
868  */
869 void submit_bio(struct bio *bio)
870 {
871         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ) {
872                 task_io_account_read(bio->bi_iter.bi_size);
873                 count_vm_events(PGPGIN, bio_sectors(bio));
874         } else if (bio_op(bio) == REQ_OP_WRITE) {
875                 count_vm_events(PGPGOUT, bio_sectors(bio));
876         }
877
878         bio_set_ioprio(bio);
879         submit_bio_noacct(bio);
880 }
881 EXPORT_SYMBOL(submit_bio);
882
883 /**
884  * bio_poll - poll for BIO completions
885  * @bio: bio to poll for
886  * @iob: batches of IO
887  * @flags: BLK_POLL_* flags that control the behavior
888  *
889  * Poll for completions on queue associated with the bio. Returns number of
890  * completed entries found.
891  *
892  * Note: the caller must either be the context that submitted @bio, or
893  * be in a RCU critical section to prevent freeing of @bio.
894  */
895 int bio_poll(struct bio *bio, struct io_comp_batch *iob, unsigned int flags)
896 {
897         blk_qc_t cookie = READ_ONCE(bio->bi_cookie);
898         struct block_device *bdev;
899         struct request_queue *q;
900         int ret = 0;
901
902         bdev = READ_ONCE(bio->bi_bdev);
903         if (!bdev)
904                 return 0;
905
906         q = bdev_get_queue(bdev);
907         if (cookie == BLK_QC_T_NONE ||
908             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
909                 return 0;
910
911         /*
912          * As the requests that require a zone lock are not plugged in the
913          * first place, directly accessing the plug instead of using
914          * blk_mq_plug() should not have any consequences during flushing for
915          * zoned devices.
916          */
917         blk_flush_plug(current->plug, false);
918
919         /*
920          * We need to be able to enter a frozen queue, similar to how
921          * timeouts also need to do that. If that is blocked, then we can
922          * have pending IO when a queue freeze is started, and then the
923          * wait for the freeze to finish will wait for polled requests to
924          * timeout as the poller is preventer from entering the queue and
925          * completing them. As long as we prevent new IO from being queued,
926          * that should be all that matters.
927          */
928         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
929                 return 0;
930         if (queue_is_mq(q)) {
931                 ret = blk_mq_poll(q, cookie, iob, flags);
932         } else {
933                 struct gendisk *disk = q->disk;
934
935                 if (disk && disk->fops->poll_bio)
936                         ret = disk->fops->poll_bio(bio, iob, flags);
937         }
938         blk_queue_exit(q);
939         return ret;
940 }
941 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_poll);
942
943 /*
944  * Helper to implement file_operations.iopoll.  Requires the bio to be stored
945  * in iocb->private, and cleared before freeing the bio.
946  */
947 int iocb_bio_iopoll(struct kiocb *kiocb, struct io_comp_batch *iob,
948                     unsigned int flags)
949 {
950         struct bio *bio;
951         int ret = 0;
952
953         /*
954          * Note: the bio cache only uses SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, so bio can
955          * point to a freshly allocated bio at this point.  If that happens
956          * we have a few cases to consider:
957          *
958          *  1) the bio is beeing initialized and bi_bdev is NULL.  We can just
959          *     simply nothing in this case
960          *  2) the bio points to a not poll enabled device.  bio_poll will catch
961          *     this and return 0
962          *  3) the bio points to a poll capable device, including but not
963          *     limited to the one that the original bio pointed to.  In this
964          *     case we will call into the actual poll method and poll for I/O,
965          *     even if we don't need to, but it won't cause harm either.
966          *
967          * For cases 2) and 3) above the RCU grace period ensures that bi_bdev
968          * is still allocated. Because partitions hold a reference to the whole
969          * device bdev and thus disk, the disk is also still valid.  Grabbing
970          * a reference to the queue in bio_poll() ensures the hctxs and requests
971          * are still valid as well.
972          */
973         rcu_read_lock();
974         bio = READ_ONCE(kiocb->private);
975         if (bio)
976                 ret = bio_poll(bio, iob, flags);
977         rcu_read_unlock();
978
979         return ret;
980 }
981 EXPORT_SYMBOL_GPL(iocb_bio_iopoll);
982
983 void update_io_ticks(struct block_device *part, unsigned long now, bool end)
984 {
985         unsigned long stamp;
986 again:
987         stamp = READ_ONCE(part->bd_stamp);
988         if (unlikely(time_after(now, stamp))) {
989                 if (likely(try_cmpxchg(&part->bd_stamp, &stamp, now)))
990                         __part_stat_add(part, io_ticks, end ? now - stamp : 1);
991         }
992         if (part->bd_partno) {
993                 part = bdev_whole(part);
994                 goto again;
995         }
996 }
997
998 unsigned long bdev_start_io_acct(struct block_device *bdev, enum req_op op,
999                                  unsigned long start_time)
1000 {
1001         part_stat_lock();
1002         update_io_ticks(bdev, start_time, false);
1003         part_stat_local_inc(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
1004         part_stat_unlock();
1005
1006         return start_time;
1007 }
1008 EXPORT_SYMBOL(bdev_start_io_acct);
1009
1010 /**
1011  * bio_start_io_acct - start I/O accounting for bio based drivers
1012  * @bio:        bio to start account for
1013  *
1014  * Returns the start time that should be passed back to bio_end_io_acct().
1015  */
1016 unsigned long bio_start_io_acct(struct bio *bio)
1017 {
1018         return bdev_start_io_acct(bio->bi_bdev, bio_op(bio), jiffies);
1019 }
1020 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_start_io_acct);
1021
1022 void bdev_end_io_acct(struct block_device *bdev, enum req_op op,
1023                       unsigned int sectors, unsigned long start_time)
1024 {
1025         const int sgrp = op_stat_group(op);
1026         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
1027         unsigned long duration = now - start_time;
1028
1029         part_stat_lock();
1030         update_io_ticks(bdev, now, true);
1031         part_stat_inc(bdev, ios[sgrp]);
1032         part_stat_add(bdev, sectors[sgrp], sectors);
1033         part_stat_add(bdev, nsecs[sgrp], jiffies_to_nsecs(duration));
1034         part_stat_local_dec(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
1035         part_stat_unlock();
1036 }
1037 EXPORT_SYMBOL(bdev_end_io_acct);
1038
1039 void bio_end_io_acct_remapped(struct bio *bio, unsigned long start_time,
1040                               struct block_device *orig_bdev)
1041 {
1042         bdev_end_io_acct(orig_bdev, bio_op(bio), bio_sectors(bio), start_time);
1043 }
1044 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_end_io_acct_remapped);
1045
1046 /**
1047  * blk_lld_busy - Check if underlying low-level drivers of a device are busy
1048  * @q : the queue of the device being checked
1049  *
1050  * Description:
1051  *    Check if underlying low-level drivers of a device are busy.
1052  *    If the drivers want to export their busy state, they must set own
1053  *    exporting function using blk_queue_lld_busy() first.
1054  *
1055  *    Basically, this function is used only by request stacking drivers
1056  *    to stop dispatching requests to underlying devices when underlying
1057  *    devices are busy.  This behavior helps more I/O merging on the queue
1058  *    of the request stacking driver and prevents I/O throughput regression
1059  *    on burst I/O load.
1060  *
1061  * Return:
1062  *    0 - Not busy (The request stacking driver should dispatch request)
1063  *    1 - Busy (The request stacking driver should stop dispatching request)
1064  */
1065 int blk_lld_busy(struct request_queue *q)
1066 {
1067         if (queue_is_mq(q) && q->mq_ops->busy)
1068                 return q->mq_ops->busy(q);
1069
1070         return 0;
1071 }
1072 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_lld_busy);
1073
1074 int kblockd_schedule_work(struct work_struct *work)
1075 {
1076         return queue_work(kblockd_workqueue, work);
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL(kblockd_schedule_work);
1079
1080 int kblockd_mod_delayed_work_on(int cpu, struct delayed_work *dwork,
1081                                 unsigned long delay)
1082 {
1083         return mod_delayed_work_on(cpu, kblockd_workqueue, dwork, delay);
1084 }
1085 EXPORT_SYMBOL(kblockd_mod_delayed_work_on);
1086
1087 void blk_start_plug_nr_ios(struct blk_plug *plug, unsigned short nr_ios)
1088 {
1089         struct task_struct *tsk = current;
1090
1091         /*
1092          * If this is a nested plug, don't actually assign it.
1093          */
1094         if (tsk->plug)
1095                 return;
1096
1097         plug->cur_ktime = 0;
1098         plug->mq_list = NULL;
1099         plug->cached_rq = NULL;
1100         plug->nr_ios = min_t(unsigned short, nr_ios, BLK_MAX_REQUEST_COUNT);
1101         plug->rq_count = 0;
1102         plug->multiple_queues = false;
1103         plug->has_elevator = false;
1104         INIT_LIST_HEAD(&plug->cb_list);
1105
1106         /*
1107          * Store ordering should not be needed here, since a potential
1108          * preempt will imply a full memory barrier
1109          */
1110         tsk->plug = plug;
1111 }
1112
1113 /**
1114  * blk_start_plug - initialize blk_plug and track it inside the task_struct
1115  * @plug:       The &struct blk_plug that needs to be initialized
1116  *
1117  * Description:
1118  *   blk_start_plug() indicates to the block layer an intent by the caller
1119  *   to submit multiple I/O requests in a batch.  The block layer may use
1120  *   this hint to defer submitting I/Os from the caller until blk_finish_plug()
1121  *   is called.  However, the block layer may choose to submit requests
1122  *   before a call to blk_finish_plug() if the number of queued I/Os
1123  *   exceeds %BLK_MAX_REQUEST_COUNT, or if the size of the I/O is larger than
1124  *   %BLK_PLUG_FLUSH_SIZE.  The queued I/Os may also be submitted early if
1125  *   the task schedules (see below).
1126  *
1127  *   Tracking blk_plug inside the task_struct will help with auto-flushing the
1128  *   pending I/O should the task end up blocking between blk_start_plug() and
1129  *   blk_finish_plug(). This is important from a performance perspective, but
1130  *   also ensures that we don't deadlock. For instance, if the task is blocking
1131  *   for a memory allocation, memory reclaim could end up wanting to free a
1132  *   page belonging to that request that is currently residing in our private
1133  *   plug. By flushing the pending I/O when the process goes to sleep, we avoid
1134  *   this kind of deadlock.
1135  */
1136 void blk_start_plug(struct blk_plug *plug)
1137 {
1138         blk_start_plug_nr_ios(plug, 1);
1139 }
1140 EXPORT_SYMBOL(blk_start_plug);
1141
1142 static void flush_plug_callbacks(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1143 {
1144         LIST_HEAD(callbacks);
1145
1146         while (!list_empty(&plug->cb_list)) {
1147                 list_splice_init(&plug->cb_list, &callbacks);
1148
1149                 while (!list_empty(&callbacks)) {
1150                         struct blk_plug_cb *cb = list_first_entry(&callbacks,
1151                                                           struct blk_plug_cb,
1152                                                           list);
1153                         list_del(&cb->list);
1154                         cb->callback(cb, from_schedule);
1155                 }
1156         }
1157 }
1158
1159 struct blk_plug_cb *blk_check_plugged(blk_plug_cb_fn unplug, void *data,
1160                                       int size)
1161 {
1162         struct blk_plug *plug = current->plug;
1163         struct blk_plug_cb *cb;
1164
1165         if (!plug)
1166                 return NULL;
1167
1168         list_for_each_entry(cb, &plug->cb_list, list)
1169                 if (cb->callback == unplug && cb->data == data)
1170                         return cb;
1171
1172         /* Not currently on the callback list */
1173         BUG_ON(size < sizeof(*cb));
1174         cb = kzalloc(size, GFP_ATOMIC);
1175         if (cb) {
1176                 cb->data = data;
1177                 cb->callback = unplug;
1178                 list_add(&cb->list, &plug->cb_list);
1179         }
1180         return cb;
1181 }
1182 EXPORT_SYMBOL(blk_check_plugged);
1183
1184 void __blk_flush_plug(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1185 {
1186         if (!list_empty(&plug->cb_list))
1187                 flush_plug_callbacks(plug, from_schedule);
1188         blk_mq_flush_plug_list(plug, from_schedule);
1189         /*
1190          * Unconditionally flush out cached requests, even if the unplug
1191          * event came from schedule. Since we know hold references to the
1192          * queue for cached requests, we don't want a blocked task holding
1193          * up a queue freeze/quiesce event.
1194          */
1195         if (unlikely(!rq_list_empty(plug->cached_rq)))
1196                 blk_mq_free_plug_rqs(plug);
1197
1198         current->flags &= ~PF_BLOCK_TS;
1199 }
1200
1201 /**
1202  * blk_finish_plug - mark the end of a batch of submitted I/O
1203  * @plug:       The &struct blk_plug passed to blk_start_plug()
1204  *
1205  * Description:
1206  * Indicate that a batch of I/O submissions is complete.  This function
1207  * must be paired with an initial call to blk_start_plug().  The intent
1208  * is to allow the block layer to optimize I/O submission.  See the
1209  * documentation for blk_start_plug() for more information.
1210  */
1211 void blk_finish_plug(struct blk_plug *plug)
1212 {
1213         if (plug == current->plug) {
1214                 __blk_flush_plug(plug, false);
1215                 current->plug = NULL;
1216         }
1217 }
1218 EXPORT_SYMBOL(blk_finish_plug);
1219
1220 void blk_io_schedule(void)
1221 {
1222         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1223         unsigned long timeout = sysctl_hung_task_timeout_secs * HZ / 2;
1224
1225         if (timeout)
1226                 io_schedule_timeout(timeout);
1227         else
1228                 io_schedule();
1229 }
1230 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_io_schedule);
1231
1232 int __init blk_dev_init(void)
1233 {
1234         BUILD_BUG_ON((__force u32)REQ_OP_LAST >= (1 << REQ_OP_BITS));
1235         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1236                         sizeof_field(struct request, cmd_flags));
1237         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1238                         sizeof_field(struct bio, bi_opf));
1239
1240         /* used for unplugging and affects IO latency/throughput - HIGHPRI */
1241         kblockd_workqueue = alloc_workqueue("kblockd",
1242                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_HIGHPRI, 0);
1243         if (!kblockd_workqueue)
1244                 panic("Failed to create kblockd\n");
1245
1246         blk_requestq_cachep = KMEM_CACHE(request_queue, SLAB_PANIC);
1247
1248         blk_debugfs_root = debugfs_create_dir("block", NULL);
1249
1250         return 0;
1251 }