Merge branch 'block-5.9' into for-5.10/block
[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/backing-dev.h>
18 #include <linux/bio.h>
19 #include <linux/blkdev.h>
20 #include <linux/blk-mq.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/blk-cgroup.h>
38 #include <linux/t10-pi.h>
39 #include <linux/debugfs.h>
40 #include <linux/bpf.h>
41 #include <linux/psi.h>
42 #include <linux/sched/sysctl.h>
43 #include <linux/blk-crypto.h>
44
45 #define CREATE_TRACE_POINTS
46 #include <trace/events/block.h>
47
48 #include "blk.h"
49 #include "blk-mq.h"
50 #include "blk-mq-sched.h"
51 #include "blk-pm.h"
52 #include "blk-rq-qos.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
62 DEFINE_IDA(blk_queue_ida);
63
64 /*
65  * For queue allocation
66  */
67 struct kmem_cache *blk_requestq_cachep;
68
69 /*
70  * Controlling structure to kblockd
71  */
72 static struct workqueue_struct *kblockd_workqueue;
73
74 /**
75  * blk_queue_flag_set - atomically set a queue flag
76  * @flag: flag to be set
77  * @q: request queue
78  */
79 void blk_queue_flag_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
80 {
81         set_bit(flag, &q->queue_flags);
82 }
83 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_set);
84
85 /**
86  * blk_queue_flag_clear - atomically clear a queue flag
87  * @flag: flag to be cleared
88  * @q: request queue
89  */
90 void blk_queue_flag_clear(unsigned int flag, struct request_queue *q)
91 {
92         clear_bit(flag, &q->queue_flags);
93 }
94 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_clear);
95
96 /**
97  * blk_queue_flag_test_and_set - atomically test and set a queue flag
98  * @flag: flag to be set
99  * @q: request queue
100  *
101  * Returns the previous value of @flag - 0 if the flag was not set and 1 if
102  * the flag was already set.
103  */
104 bool blk_queue_flag_test_and_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
105 {
106         return test_and_set_bit(flag, &q->queue_flags);
107 }
108 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_queue_flag_test_and_set);
109
110 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq)
111 {
112         memset(rq, 0, sizeof(*rq));
113
114         INIT_LIST_HEAD(&rq->queuelist);
115         rq->q = q;
116         rq->__sector = (sector_t) -1;
117         INIT_HLIST_NODE(&rq->hash);
118         RB_CLEAR_NODE(&rq->rb_node);
119         rq->tag = -1;
120         rq->internal_tag = -1;
121         rq->start_time_ns = ktime_get_ns();
122         rq->part = NULL;
123         refcount_set(&rq->ref, 1);
124         blk_crypto_rq_set_defaults(rq);
125 }
126 EXPORT_SYMBOL(blk_rq_init);
127
128 #define REQ_OP_NAME(name) [REQ_OP_##name] = #name
129 static const char *const blk_op_name[] = {
130         REQ_OP_NAME(READ),
131         REQ_OP_NAME(WRITE),
132         REQ_OP_NAME(FLUSH),
133         REQ_OP_NAME(DISCARD),
134         REQ_OP_NAME(SECURE_ERASE),
135         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET),
136         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET_ALL),
137         REQ_OP_NAME(ZONE_OPEN),
138         REQ_OP_NAME(ZONE_CLOSE),
139         REQ_OP_NAME(ZONE_FINISH),
140         REQ_OP_NAME(ZONE_APPEND),
141         REQ_OP_NAME(WRITE_SAME),
142         REQ_OP_NAME(WRITE_ZEROES),
143         REQ_OP_NAME(SCSI_IN),
144         REQ_OP_NAME(SCSI_OUT),
145         REQ_OP_NAME(DRV_IN),
146         REQ_OP_NAME(DRV_OUT),
147 };
148 #undef REQ_OP_NAME
149
150 /**
151  * blk_op_str - Return string XXX in the REQ_OP_XXX.
152  * @op: REQ_OP_XXX.
153  *
154  * Description: Centralize block layer function to convert REQ_OP_XXX into
155  * string format. Useful in the debugging and tracing bio or request. For
156  * invalid REQ_OP_XXX it returns string "UNKNOWN".
157  */
158 inline const char *blk_op_str(unsigned int op)
159 {
160         const char *op_str = "UNKNOWN";
161
162         if (op < ARRAY_SIZE(blk_op_name) && blk_op_name[op])
163                 op_str = blk_op_name[op];
164
165         return op_str;
166 }
167 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_op_str);
168
169 static const struct {
170         int             errno;
171         const char      *name;
172 } blk_errors[] = {
173         [BLK_STS_OK]            = { 0,          "" },
174         [BLK_STS_NOTSUPP]       = { -EOPNOTSUPP, "operation not supported" },
175         [BLK_STS_TIMEOUT]       = { -ETIMEDOUT, "timeout" },
176         [BLK_STS_NOSPC]         = { -ENOSPC,    "critical space allocation" },
177         [BLK_STS_TRANSPORT]     = { -ENOLINK,   "recoverable transport" },
178         [BLK_STS_TARGET]        = { -EREMOTEIO, "critical target" },
179         [BLK_STS_NEXUS]         = { -EBADE,     "critical nexus" },
180         [BLK_STS_MEDIUM]        = { -ENODATA,   "critical medium" },
181         [BLK_STS_PROTECTION]    = { -EILSEQ,    "protection" },
182         [BLK_STS_RESOURCE]      = { -ENOMEM,    "kernel resource" },
183         [BLK_STS_DEV_RESOURCE]  = { -EBUSY,     "device resource" },
184         [BLK_STS_AGAIN]         = { -EAGAIN,    "nonblocking retry" },
185
186         /* device mapper special case, should not leak out: */
187         [BLK_STS_DM_REQUEUE]    = { -EREMCHG, "dm internal retry" },
188
189         /* everything else not covered above: */
190         [BLK_STS_IOERR]         = { -EIO,       "I/O" },
191 };
192
193 blk_status_t errno_to_blk_status(int errno)
194 {
195         int i;
196
197         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(blk_errors); i++) {
198                 if (blk_errors[i].errno == errno)
199                         return (__force blk_status_t)i;
200         }
201
202         return BLK_STS_IOERR;
203 }
204 EXPORT_SYMBOL_GPL(errno_to_blk_status);
205
206 int blk_status_to_errno(blk_status_t status)
207 {
208         int idx = (__force int)status;
209
210         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
211                 return -EIO;
212         return blk_errors[idx].errno;
213 }
214 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_errno);
215
216 static void print_req_error(struct request *req, blk_status_t status,
217                 const char *caller)
218 {
219         int idx = (__force int)status;
220
221         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
222                 return;
223
224         printk_ratelimited(KERN_ERR
225                 "%s: %s error, dev %s, sector %llu op 0x%x:(%s) flags 0x%x "
226                 "phys_seg %u prio class %u\n",
227                 caller, blk_errors[idx].name,
228                 req->rq_disk ? req->rq_disk->disk_name : "?",
229                 blk_rq_pos(req), req_op(req), blk_op_str(req_op(req)),
230                 req->cmd_flags & ~REQ_OP_MASK,
231                 req->nr_phys_segments,
232                 IOPRIO_PRIO_CLASS(req->ioprio));
233 }
234
235 static void req_bio_endio(struct request *rq, struct bio *bio,
236                           unsigned int nbytes, blk_status_t error)
237 {
238         if (error)
239                 bio->bi_status = error;
240
241         if (unlikely(rq->rq_flags & RQF_QUIET))
242                 bio_set_flag(bio, BIO_QUIET);
243
244         bio_advance(bio, nbytes);
245
246         if (req_op(rq) == REQ_OP_ZONE_APPEND && error == BLK_STS_OK) {
247                 /*
248                  * Partial zone append completions cannot be supported as the
249                  * BIO fragments may end up not being written sequentially.
250                  */
251                 if (bio->bi_iter.bi_size)
252                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
253                 else
254                         bio->bi_iter.bi_sector = rq->__sector;
255         }
256
257         /* don't actually finish bio if it's part of flush sequence */
258         if (bio->bi_iter.bi_size == 0 && !(rq->rq_flags & RQF_FLUSH_SEQ))
259                 bio_endio(bio);
260 }
261
262 void blk_dump_rq_flags(struct request *rq, char *msg)
263 {
264         printk(KERN_INFO "%s: dev %s: flags=%llx\n", msg,
265                 rq->rq_disk ? rq->rq_disk->disk_name : "?",
266                 (unsigned long long) rq->cmd_flags);
267
268         printk(KERN_INFO "  sector %llu, nr/cnr %u/%u\n",
269                (unsigned long long)blk_rq_pos(rq),
270                blk_rq_sectors(rq), blk_rq_cur_sectors(rq));
271         printk(KERN_INFO "  bio %p, biotail %p, len %u\n",
272                rq->bio, rq->biotail, blk_rq_bytes(rq));
273 }
274 EXPORT_SYMBOL(blk_dump_rq_flags);
275
276 /**
277  * blk_sync_queue - cancel any pending callbacks on a queue
278  * @q: the queue
279  *
280  * Description:
281  *     The block layer may perform asynchronous callback activity
282  *     on a queue, such as calling the unplug function after a timeout.
283  *     A block device may call blk_sync_queue to ensure that any
284  *     such activity is cancelled, thus allowing it to release resources
285  *     that the callbacks might use. The caller must already have made sure
286  *     that its ->submit_bio will not re-add plugging prior to calling
287  *     this function.
288  *
289  *     This function does not cancel any asynchronous activity arising
290  *     out of elevator or throttling code. That would require elevator_exit()
291  *     and blkcg_exit_queue() to be called with queue lock initialized.
292  *
293  */
294 void blk_sync_queue(struct request_queue *q)
295 {
296         del_timer_sync(&q->timeout);
297         cancel_work_sync(&q->timeout_work);
298 }
299 EXPORT_SYMBOL(blk_sync_queue);
300
301 /**
302  * blk_set_pm_only - increment pm_only counter
303  * @q: request queue pointer
304  */
305 void blk_set_pm_only(struct request_queue *q)
306 {
307         atomic_inc(&q->pm_only);
308 }
309 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_set_pm_only);
310
311 void blk_clear_pm_only(struct request_queue *q)
312 {
313         int pm_only;
314
315         pm_only = atomic_dec_return(&q->pm_only);
316         WARN_ON_ONCE(pm_only < 0);
317         if (pm_only == 0)
318                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
319 }
320 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_clear_pm_only);
321
322 /**
323  * blk_put_queue - decrement the request_queue refcount
324  * @q: the request_queue structure to decrement the refcount for
325  *
326  * Decrements the refcount of the request_queue kobject. When this reaches 0
327  * we'll have blk_release_queue() called.
328  *
329  * Context: Any context, but the last reference must not be dropped from
330  *          atomic context.
331  */
332 void blk_put_queue(struct request_queue *q)
333 {
334         kobject_put(&q->kobj);
335 }
336 EXPORT_SYMBOL(blk_put_queue);
337
338 void blk_set_queue_dying(struct request_queue *q)
339 {
340         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DYING, q);
341
342         /*
343          * When queue DYING flag is set, we need to block new req
344          * entering queue, so we call blk_freeze_queue_start() to
345          * prevent I/O from crossing blk_queue_enter().
346          */
347         blk_freeze_queue_start(q);
348
349         if (queue_is_mq(q))
350                 blk_mq_wake_waiters(q);
351
352         /* Make blk_queue_enter() reexamine the DYING flag. */
353         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
354 }
355 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_set_queue_dying);
356
357 /**
358  * blk_cleanup_queue - shutdown a request queue
359  * @q: request queue to shutdown
360  *
361  * Mark @q DYING, drain all pending requests, mark @q DEAD, destroy and
362  * put it.  All future requests will be failed immediately with -ENODEV.
363  *
364  * Context: can sleep
365  */
366 void blk_cleanup_queue(struct request_queue *q)
367 {
368         /* cannot be called from atomic context */
369         might_sleep();
370
371         WARN_ON_ONCE(blk_queue_registered(q));
372
373         /* mark @q DYING, no new request or merges will be allowed afterwards */
374         blk_set_queue_dying(q);
375
376         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOMERGES, q);
377         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_NOXMERGES, q);
378
379         /*
380          * Drain all requests queued before DYING marking. Set DEAD flag to
381          * prevent that blk_mq_run_hw_queues() accesses the hardware queues
382          * after draining finished.
383          */
384         blk_freeze_queue(q);
385
386         rq_qos_exit(q);
387
388         blk_queue_flag_set(QUEUE_FLAG_DEAD, q);
389
390         /* for synchronous bio-based driver finish in-flight integrity i/o */
391         blk_flush_integrity();
392
393         /* @q won't process any more request, flush async actions */
394         del_timer_sync(&q->backing_dev_info->laptop_mode_wb_timer);
395         blk_sync_queue(q);
396
397         if (queue_is_mq(q))
398                 blk_mq_exit_queue(q);
399
400         /*
401          * In theory, request pool of sched_tags belongs to request queue.
402          * However, the current implementation requires tag_set for freeing
403          * requests, so free the pool now.
404          *
405          * Queue has become frozen, there can't be any in-queue requests, so
406          * it is safe to free requests now.
407          */
408         mutex_lock(&q->sysfs_lock);
409         if (q->elevator)
410                 blk_mq_sched_free_requests(q);
411         mutex_unlock(&q->sysfs_lock);
412
413         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
414
415         /* @q is and will stay empty, shutdown and put */
416         blk_put_queue(q);
417 }
418 EXPORT_SYMBOL(blk_cleanup_queue);
419
420 /**
421  * blk_queue_enter() - try to increase q->q_usage_counter
422  * @q: request queue pointer
423  * @flags: BLK_MQ_REQ_NOWAIT and/or BLK_MQ_REQ_PREEMPT
424  */
425 int blk_queue_enter(struct request_queue *q, blk_mq_req_flags_t flags)
426 {
427         const bool pm = flags & BLK_MQ_REQ_PREEMPT;
428
429         while (true) {
430                 bool success = false;
431
432                 rcu_read_lock();
433                 if (percpu_ref_tryget_live(&q->q_usage_counter)) {
434                         /*
435                          * The code that increments the pm_only counter is
436                          * responsible for ensuring that that counter is
437                          * globally visible before the queue is unfrozen.
438                          */
439                         if (pm || !blk_queue_pm_only(q)) {
440                                 success = true;
441                         } else {
442                                 percpu_ref_put(&q->q_usage_counter);
443                         }
444                 }
445                 rcu_read_unlock();
446
447                 if (success)
448                         return 0;
449
450                 if (flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
451                         return -EBUSY;
452
453                 /*
454                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(),
455                  * we need to order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of
456                  * .q_usage_counter and reading .mq_freeze_depth or
457                  * queue dying flag, otherwise the following wait may
458                  * never return if the two reads are reordered.
459                  */
460                 smp_rmb();
461
462                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
463                            (!q->mq_freeze_depth &&
464                             (pm || (blk_pm_request_resume(q),
465                                     !blk_queue_pm_only(q)))) ||
466                            blk_queue_dying(q));
467                 if (blk_queue_dying(q))
468                         return -ENODEV;
469         }
470 }
471
472 static inline int bio_queue_enter(struct bio *bio)
473 {
474         struct request_queue *q = bio->bi_disk->queue;
475         bool nowait = bio->bi_opf & REQ_NOWAIT;
476         int ret;
477
478         ret = blk_queue_enter(q, nowait ? BLK_MQ_REQ_NOWAIT : 0);
479         if (unlikely(ret)) {
480                 if (nowait && !blk_queue_dying(q))
481                         bio_wouldblock_error(bio);
482                 else
483                         bio_io_error(bio);
484         }
485
486         return ret;
487 }
488
489 void blk_queue_exit(struct request_queue *q)
490 {
491         percpu_ref_put(&q->q_usage_counter);
492 }
493
494 static void blk_queue_usage_counter_release(struct percpu_ref *ref)
495 {
496         struct request_queue *q =
497                 container_of(ref, struct request_queue, q_usage_counter);
498
499         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
500 }
501
502 static void blk_rq_timed_out_timer(struct timer_list *t)
503 {
504         struct request_queue *q = from_timer(q, t, timeout);
505
506         kblockd_schedule_work(&q->timeout_work);
507 }
508
509 static void blk_timeout_work(struct work_struct *work)
510 {
511 }
512
513 struct request_queue *blk_alloc_queue(int node_id)
514 {
515         struct request_queue *q;
516         int ret;
517
518         q = kmem_cache_alloc_node(blk_requestq_cachep,
519                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, node_id);
520         if (!q)
521                 return NULL;
522
523         q->last_merge = NULL;
524
525         q->id = ida_simple_get(&blk_queue_ida, 0, 0, GFP_KERNEL);
526         if (q->id < 0)
527                 goto fail_q;
528
529         ret = bioset_init(&q->bio_split, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS);
530         if (ret)
531                 goto fail_id;
532
533         q->backing_dev_info = bdi_alloc(node_id);
534         if (!q->backing_dev_info)
535                 goto fail_split;
536
537         q->stats = blk_alloc_queue_stats();
538         if (!q->stats)
539                 goto fail_stats;
540
541         q->backing_dev_info->ra_pages = VM_READAHEAD_PAGES;
542         q->backing_dev_info->io_pages = VM_READAHEAD_PAGES;
543         q->backing_dev_info->capabilities = BDI_CAP_CGROUP_WRITEBACK;
544         q->node = node_id;
545
546         timer_setup(&q->backing_dev_info->laptop_mode_wb_timer,
547                     laptop_mode_timer_fn, 0);
548         timer_setup(&q->timeout, blk_rq_timed_out_timer, 0);
549         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_timeout_work);
550         INIT_LIST_HEAD(&q->icq_list);
551 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
552         INIT_LIST_HEAD(&q->blkg_list);
553 #endif
554
555         kobject_init(&q->kobj, &blk_queue_ktype);
556
557         mutex_init(&q->debugfs_mutex);
558         mutex_init(&q->sysfs_lock);
559         mutex_init(&q->sysfs_dir_lock);
560         spin_lock_init(&q->queue_lock);
561
562         init_waitqueue_head(&q->mq_freeze_wq);
563         mutex_init(&q->mq_freeze_lock);
564
565         /*
566          * Init percpu_ref in atomic mode so that it's faster to shutdown.
567          * See blk_register_queue() for details.
568          */
569         if (percpu_ref_init(&q->q_usage_counter,
570                                 blk_queue_usage_counter_release,
571                                 PERCPU_REF_INIT_ATOMIC, GFP_KERNEL))
572                 goto fail_bdi;
573
574         if (blkcg_init_queue(q))
575                 goto fail_ref;
576
577         blk_queue_dma_alignment(q, 511);
578         blk_set_default_limits(&q->limits);
579         q->nr_requests = BLKDEV_MAX_RQ;
580
581         return q;
582
583 fail_ref:
584         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
585 fail_bdi:
586         blk_free_queue_stats(q->stats);
587 fail_stats:
588         bdi_put(q->backing_dev_info);
589 fail_split:
590         bioset_exit(&q->bio_split);
591 fail_id:
592         ida_simple_remove(&blk_queue_ida, q->id);
593 fail_q:
594         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
595         return NULL;
596 }
597 EXPORT_SYMBOL(blk_alloc_queue);
598
599 /**
600  * blk_get_queue - increment the request_queue refcount
601  * @q: the request_queue structure to increment the refcount for
602  *
603  * Increment the refcount of the request_queue kobject.
604  *
605  * Context: Any context.
606  */
607 bool blk_get_queue(struct request_queue *q)
608 {
609         if (likely(!blk_queue_dying(q))) {
610                 __blk_get_queue(q);
611                 return true;
612         }
613
614         return false;
615 }
616 EXPORT_SYMBOL(blk_get_queue);
617
618 /**
619  * blk_get_request - allocate a request
620  * @q: request queue to allocate a request for
621  * @op: operation (REQ_OP_*) and REQ_* flags, e.g. REQ_SYNC.
622  * @flags: BLK_MQ_REQ_* flags, e.g. BLK_MQ_REQ_NOWAIT.
623  */
624 struct request *blk_get_request(struct request_queue *q, unsigned int op,
625                                 blk_mq_req_flags_t flags)
626 {
627         struct request *req;
628
629         WARN_ON_ONCE(op & REQ_NOWAIT);
630         WARN_ON_ONCE(flags & ~(BLK_MQ_REQ_NOWAIT | BLK_MQ_REQ_PREEMPT));
631
632         req = blk_mq_alloc_request(q, op, flags);
633         if (!IS_ERR(req) && q->mq_ops->initialize_rq_fn)
634                 q->mq_ops->initialize_rq_fn(req);
635
636         return req;
637 }
638 EXPORT_SYMBOL(blk_get_request);
639
640 void blk_put_request(struct request *req)
641 {
642         blk_mq_free_request(req);
643 }
644 EXPORT_SYMBOL(blk_put_request);
645
646 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
647 {
648         if (!blk_do_io_stat(req))
649                 return;
650
651         part_stat_lock();
652         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
653         part_stat_unlock();
654 }
655
656 bool bio_attempt_back_merge(struct request *req, struct bio *bio,
657                 unsigned int nr_segs)
658 {
659         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
660
661         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
662                 return false;
663
664         trace_block_bio_backmerge(req->q, req, bio);
665         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
666
667         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
668                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
669
670         req->biotail->bi_next = bio;
671         req->biotail = bio;
672         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
673
674         bio_crypt_free_ctx(bio);
675
676         blk_account_io_merge_bio(req);
677         return true;
678 }
679
680 bool bio_attempt_front_merge(struct request *req, struct bio *bio,
681                 unsigned int nr_segs)
682 {
683         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
684
685         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
686                 return false;
687
688         trace_block_bio_frontmerge(req->q, req, bio);
689         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
690
691         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
692                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
693
694         bio->bi_next = req->bio;
695         req->bio = bio;
696
697         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
698         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
699
700         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
701
702         blk_account_io_merge_bio(req);
703         return true;
704 }
705
706 bool bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
707                 struct bio *bio)
708 {
709         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
710
711         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
712                 goto no_merge;
713         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
714             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
715                 goto no_merge;
716
717         rq_qos_merge(q, req, bio);
718
719         req->biotail->bi_next = bio;
720         req->biotail = bio;
721         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
722         req->nr_phys_segments = segments + 1;
723
724         blk_account_io_merge_bio(req);
725         return true;
726 no_merge:
727         req_set_nomerge(q, req);
728         return false;
729 }
730
731 /**
732  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
733  * @q: request_queue new bio is being queued at
734  * @bio: new bio being queued
735  * @nr_segs: number of segments in @bio
736  * @same_queue_rq: pointer to &struct request that gets filled in when
737  * another request associated with @q is found on the plug list
738  * (optional, may be %NULL)
739  *
740  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with a request
741  * on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
742  * otherwise %false.
743  *
744  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
745  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
746  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
747  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
748  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
749  * merging parameters without querying the elevator.
750  *
751  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
752  */
753 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
754                 unsigned int nr_segs, struct request **same_queue_rq)
755 {
756         struct blk_plug *plug;
757         struct request *rq;
758         struct list_head *plug_list;
759
760         plug = blk_mq_plug(q, bio);
761         if (!plug)
762                 return false;
763
764         plug_list = &plug->mq_list;
765
766         list_for_each_entry_reverse(rq, plug_list, queuelist) {
767                 bool merged = false;
768
769                 if (rq->q == q && same_queue_rq) {
770                         /*
771                          * Only blk-mq multiple hardware queues case checks the
772                          * rq in the same queue, there should be only one such
773                          * rq in a queue
774                          **/
775                         *same_queue_rq = rq;
776                 }
777
778                 if (rq->q != q || !blk_rq_merge_ok(rq, bio))
779                         continue;
780
781                 switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
782                 case ELEVATOR_BACK_MERGE:
783                         merged = bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
784                         break;
785                 case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
786                         merged = bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
787                         break;
788                 case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
789                         merged = bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
790                         break;
791                 default:
792                         break;
793                 }
794
795                 if (merged)
796                         return true;
797         }
798
799         return false;
800 }
801
802 static void handle_bad_sector(struct bio *bio, sector_t maxsector)
803 {
804         char b[BDEVNAME_SIZE];
805
806         printk(KERN_INFO "attempt to access beyond end of device\n");
807         printk(KERN_INFO "%s: rw=%d, want=%Lu, limit=%Lu\n",
808                         bio_devname(bio, b), bio->bi_opf,
809                         (unsigned long long)bio_end_sector(bio),
810                         (long long)maxsector);
811 }
812
813 #ifdef CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST
814
815 static DECLARE_FAULT_ATTR(fail_make_request);
816
817 static int __init setup_fail_make_request(char *str)
818 {
819         return setup_fault_attr(&fail_make_request, str);
820 }
821 __setup("fail_make_request=", setup_fail_make_request);
822
823 static bool should_fail_request(struct hd_struct *part, unsigned int bytes)
824 {
825         return part->make_it_fail && should_fail(&fail_make_request, bytes);
826 }
827
828 static int __init fail_make_request_debugfs(void)
829 {
830         struct dentry *dir = fault_create_debugfs_attr("fail_make_request",
831                                                 NULL, &fail_make_request);
832
833         return PTR_ERR_OR_ZERO(dir);
834 }
835
836 late_initcall(fail_make_request_debugfs);
837
838 #else /* CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST */
839
840 static inline bool should_fail_request(struct hd_struct *part,
841                                         unsigned int bytes)
842 {
843         return false;
844 }
845
846 #endif /* CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST */
847
848 static inline bool bio_check_ro(struct bio *bio, struct hd_struct *part)
849 {
850         const int op = bio_op(bio);
851
852         if (part->policy && op_is_write(op)) {
853                 char b[BDEVNAME_SIZE];
854
855                 if (op_is_flush(bio->bi_opf) && !bio_sectors(bio))
856                         return false;
857
858                 WARN_ONCE(1,
859                        "Trying to write to read-only block-device %s (partno %d)\n",
860                         bio_devname(bio, b), part->partno);
861                 /* Older lvm-tools actually trigger this */
862                 return false;
863         }
864
865         return false;
866 }
867
868 static noinline int should_fail_bio(struct bio *bio)
869 {
870         if (should_fail_request(&bio->bi_disk->part0, bio->bi_iter.bi_size))
871                 return -EIO;
872         return 0;
873 }
874 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_bio, ERRNO);
875
876 /*
877  * Check whether this bio extends beyond the end of the device or partition.
878  * This may well happen - the kernel calls bread() without checking the size of
879  * the device, e.g., when mounting a file system.
880  */
881 static inline int bio_check_eod(struct bio *bio, sector_t maxsector)
882 {
883         unsigned int nr_sectors = bio_sectors(bio);
884
885         if (nr_sectors && maxsector &&
886             (nr_sectors > maxsector ||
887              bio->bi_iter.bi_sector > maxsector - nr_sectors)) {
888                 handle_bad_sector(bio, maxsector);
889                 return -EIO;
890         }
891         return 0;
892 }
893
894 /*
895  * Remap block n of partition p to block n+start(p) of the disk.
896  */
897 static inline int blk_partition_remap(struct bio *bio)
898 {
899         struct hd_struct *p;
900         int ret = -EIO;
901
902         rcu_read_lock();
903         p = __disk_get_part(bio->bi_disk, bio->bi_partno);
904         if (unlikely(!p))
905                 goto out;
906         if (unlikely(should_fail_request(p, bio->bi_iter.bi_size)))
907                 goto out;
908         if (unlikely(bio_check_ro(bio, p)))
909                 goto out;
910
911         if (bio_sectors(bio)) {
912                 if (bio_check_eod(bio, part_nr_sects_read(p)))
913                         goto out;
914                 bio->bi_iter.bi_sector += p->start_sect;
915                 trace_block_bio_remap(bio->bi_disk->queue, bio, part_devt(p),
916                                       bio->bi_iter.bi_sector - p->start_sect);
917         }
918         bio->bi_partno = 0;
919         ret = 0;
920 out:
921         rcu_read_unlock();
922         return ret;
923 }
924
925 /*
926  * Check write append to a zoned block device.
927  */
928 static inline blk_status_t blk_check_zone_append(struct request_queue *q,
929                                                  struct bio *bio)
930 {
931         sector_t pos = bio->bi_iter.bi_sector;
932         int nr_sectors = bio_sectors(bio);
933
934         /* Only applicable to zoned block devices */
935         if (!blk_queue_is_zoned(q))
936                 return BLK_STS_NOTSUPP;
937
938         /* The bio sector must point to the start of a sequential zone */
939         if (pos & (blk_queue_zone_sectors(q) - 1) ||
940             !blk_queue_zone_is_seq(q, pos))
941                 return BLK_STS_IOERR;
942
943         /*
944          * Not allowed to cross zone boundaries. Otherwise, the BIO will be
945          * split and could result in non-contiguous sectors being written in
946          * different zones.
947          */
948         if (nr_sectors > q->limits.chunk_sectors)
949                 return BLK_STS_IOERR;
950
951         /* Make sure the BIO is small enough and will not get split */
952         if (nr_sectors > q->limits.max_zone_append_sectors)
953                 return BLK_STS_IOERR;
954
955         bio->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
956
957         return BLK_STS_OK;
958 }
959
960 static noinline_for_stack bool submit_bio_checks(struct bio *bio)
961 {
962         struct request_queue *q = bio->bi_disk->queue;
963         blk_status_t status = BLK_STS_IOERR;
964         struct blk_plug *plug;
965
966         might_sleep();
967
968         plug = blk_mq_plug(q, bio);
969         if (plug && plug->nowait)
970                 bio->bi_opf |= REQ_NOWAIT;
971
972         /*
973          * For a REQ_NOWAIT based request, return -EOPNOTSUPP
974          * if queue is not a request based queue.
975          */
976         if ((bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) && !queue_is_mq(q))
977                 goto not_supported;
978
979         if (should_fail_bio(bio))
980                 goto end_io;
981
982         if (bio->bi_partno) {
983                 if (unlikely(blk_partition_remap(bio)))
984                         goto end_io;
985         } else {
986                 if (unlikely(bio_check_ro(bio, &bio->bi_disk->part0)))
987                         goto end_io;
988                 if (unlikely(bio_check_eod(bio, get_capacity(bio->bi_disk))))
989                         goto end_io;
990         }
991
992         /*
993          * Filter flush bio's early so that bio based drivers without flush
994          * support don't have to worry about them.
995          */
996         if (op_is_flush(bio->bi_opf) &&
997             !test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &q->queue_flags)) {
998                 bio->bi_opf &= ~(REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
999                 if (!bio_sectors(bio)) {
1000                         status = BLK_STS_OK;
1001                         goto end_io;
1002                 }
1003         }
1004
1005         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
1006                 bio->bi_opf &= ~REQ_HIPRI;
1007
1008         switch (bio_op(bio)) {
1009         case REQ_OP_DISCARD:
1010                 if (!blk_queue_discard(q))
1011                         goto not_supported;
1012                 break;
1013         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
1014                 if (!blk_queue_secure_erase(q))
1015                         goto not_supported;
1016                 break;
1017         case REQ_OP_WRITE_SAME:
1018                 if (!q->limits.max_write_same_sectors)
1019                         goto not_supported;
1020                 break;
1021         case REQ_OP_ZONE_APPEND:
1022                 status = blk_check_zone_append(q, bio);
1023                 if (status != BLK_STS_OK)
1024                         goto end_io;
1025                 break;
1026         case REQ_OP_ZONE_RESET:
1027         case REQ_OP_ZONE_OPEN:
1028         case REQ_OP_ZONE_CLOSE:
1029         case REQ_OP_ZONE_FINISH:
1030                 if (!blk_queue_is_zoned(q))
1031                         goto not_supported;
1032                 break;
1033         case REQ_OP_ZONE_RESET_ALL:
1034                 if (!blk_queue_is_zoned(q) || !blk_queue_zone_resetall(q))
1035                         goto not_supported;
1036                 break;
1037         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
1038                 if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
1039                         goto not_supported;
1040                 break;
1041         default:
1042                 break;
1043         }
1044
1045         /*
1046          * Various block parts want %current->io_context, so allocate it up
1047          * front rather than dealing with lots of pain to allocate it only
1048          * where needed. This may fail and the block layer knows how to live
1049          * with it.
1050          */
1051         if (unlikely(!current->io_context))
1052                 create_task_io_context(current, GFP_ATOMIC, q->node);
1053
1054         if (blk_throtl_bio(bio)) {
1055                 blkcg_bio_issue_init(bio);
1056                 return false;
1057         }
1058
1059         blk_cgroup_bio_start(bio);
1060         blkcg_bio_issue_init(bio);
1061
1062         if (!bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1063                 trace_block_bio_queue(q, bio);
1064                 /* Now that enqueuing has been traced, we need to trace
1065                  * completion as well.
1066                  */
1067                 bio_set_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1068         }
1069         return true;
1070
1071 not_supported:
1072         status = BLK_STS_NOTSUPP;
1073 end_io:
1074         bio->bi_status = status;
1075         bio_endio(bio);
1076         return false;
1077 }
1078
1079 static blk_qc_t __submit_bio(struct bio *bio)
1080 {
1081         struct gendisk *disk = bio->bi_disk;
1082         blk_qc_t ret = BLK_QC_T_NONE;
1083
1084         if (blk_crypto_bio_prep(&bio)) {
1085                 if (!disk->fops->submit_bio)
1086                         return blk_mq_submit_bio(bio);
1087                 ret = disk->fops->submit_bio(bio);
1088         }
1089         blk_queue_exit(disk->queue);
1090         return ret;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * The loop in this function may be a bit non-obvious, and so deserves some
1095  * explanation:
1096  *
1097  *  - Before entering the loop, bio->bi_next is NULL (as all callers ensure
1098  *    that), so we have a list with a single bio.
1099  *  - We pretend that we have just taken it off a longer list, so we assign
1100  *    bio_list to a pointer to the bio_list_on_stack, thus initialising the
1101  *    bio_list of new bios to be added.  ->submit_bio() may indeed add some more
1102  *    bios through a recursive call to submit_bio_noacct.  If it did, we find a
1103  *    non-NULL value in bio_list and re-enter the loop from the top.
1104  *  - In this case we really did just take the bio of the top of the list (no
1105  *    pretending) and so remove it from bio_list, and call into ->submit_bio()
1106  *    again.
1107  *
1108  * bio_list_on_stack[0] contains bios submitted by the current ->submit_bio.
1109  * bio_list_on_stack[1] contains bios that were submitted before the current
1110  *      ->submit_bio_bio, but that haven't been processed yet.
1111  */
1112 static blk_qc_t __submit_bio_noacct(struct bio *bio)
1113 {
1114         struct bio_list bio_list_on_stack[2];
1115         blk_qc_t ret = BLK_QC_T_NONE;
1116
1117         BUG_ON(bio->bi_next);
1118
1119         bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
1120         current->bio_list = bio_list_on_stack;
1121
1122         do {
1123                 struct request_queue *q = bio->bi_disk->queue;
1124                 struct bio_list lower, same;
1125
1126                 if (unlikely(bio_queue_enter(bio) != 0))
1127                         continue;
1128
1129                 /*
1130                  * Create a fresh bio_list for all subordinate requests.
1131                  */
1132                 bio_list_on_stack[1] = bio_list_on_stack[0];
1133                 bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
1134
1135                 ret = __submit_bio(bio);
1136
1137                 /*
1138                  * Sort new bios into those for a lower level and those for the
1139                  * same level.
1140                  */
1141                 bio_list_init(&lower);
1142                 bio_list_init(&same);
1143                 while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])) != NULL)
1144                         if (q == bio->bi_disk->queue)
1145                                 bio_list_add(&same, bio);
1146                         else
1147                                 bio_list_add(&lower, bio);
1148
1149                 /*
1150                  * Now assemble so we handle the lowest level first.
1151                  */
1152                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &lower);
1153                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &same);
1154                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &bio_list_on_stack[1]);
1155         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])));
1156
1157         current->bio_list = NULL;
1158         return ret;
1159 }
1160
1161 static blk_qc_t __submit_bio_noacct_mq(struct bio *bio)
1162 {
1163         struct bio_list bio_list[2] = { };
1164         blk_qc_t ret = BLK_QC_T_NONE;
1165
1166         current->bio_list = bio_list;
1167
1168         do {
1169                 struct gendisk *disk = bio->bi_disk;
1170
1171                 if (unlikely(bio_queue_enter(bio) != 0))
1172                         continue;
1173
1174                 if (!blk_crypto_bio_prep(&bio)) {
1175                         blk_queue_exit(disk->queue);
1176                         ret = BLK_QC_T_NONE;
1177                         continue;
1178                 }
1179
1180                 ret = blk_mq_submit_bio(bio);
1181         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list[0])));
1182
1183         current->bio_list = NULL;
1184         return ret;
1185 }
1186
1187 /**
1188  * submit_bio_noacct - re-submit a bio to the block device layer for I/O
1189  * @bio:  The bio describing the location in memory and on the device.
1190  *
1191  * This is a version of submit_bio() that shall only be used for I/O that is
1192  * resubmitted to lower level drivers by stacking block drivers.  All file
1193  * systems and other upper level users of the block layer should use
1194  * submit_bio() instead.
1195  */
1196 blk_qc_t submit_bio_noacct(struct bio *bio)
1197 {
1198         if (!submit_bio_checks(bio))
1199                 return BLK_QC_T_NONE;
1200
1201         /*
1202          * We only want one ->submit_bio to be active at a time, else stack
1203          * usage with stacked devices could be a problem.  Use current->bio_list
1204          * to collect a list of requests submited by a ->submit_bio method while
1205          * it is active, and then process them after it returned.
1206          */
1207         if (current->bio_list) {
1208                 bio_list_add(&current->bio_list[0], bio);
1209                 return BLK_QC_T_NONE;
1210         }
1211
1212         if (!bio->bi_disk->fops->submit_bio)
1213                 return __submit_bio_noacct_mq(bio);
1214         return __submit_bio_noacct(bio);
1215 }
1216 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_noacct);
1217
1218 /**
1219  * submit_bio - submit a bio to the block device layer for I/O
1220  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1221  *
1222  * submit_bio() is used to submit I/O requests to block devices.  It is passed a
1223  * fully set up &struct bio that describes the I/O that needs to be done.  The
1224  * bio will be send to the device described by the bi_disk and bi_partno fields.
1225  *
1226  * The success/failure status of the request, along with notification of
1227  * completion, is delivered asynchronously through the ->bi_end_io() callback
1228  * in @bio.  The bio must NOT be touched by thecaller until ->bi_end_io() has
1229  * been called.
1230  */
1231 blk_qc_t submit_bio(struct bio *bio)
1232 {
1233         if (blkcg_punt_bio_submit(bio))
1234                 return BLK_QC_T_NONE;
1235
1236         /*
1237          * If it's a regular read/write or a barrier with data attached,
1238          * go through the normal accounting stuff before submission.
1239          */
1240         if (bio_has_data(bio)) {
1241                 unsigned int count;
1242
1243                 if (unlikely(bio_op(bio) == REQ_OP_WRITE_SAME))
1244                         count = queue_logical_block_size(bio->bi_disk->queue) >> 9;
1245                 else
1246                         count = bio_sectors(bio);
1247
1248                 if (op_is_write(bio_op(bio))) {
1249                         count_vm_events(PGPGOUT, count);
1250                 } else {
1251                         task_io_account_read(bio->bi_iter.bi_size);
1252                         count_vm_events(PGPGIN, count);
1253                 }
1254
1255                 if (unlikely(block_dump)) {
1256                         char b[BDEVNAME_SIZE];
1257                         printk(KERN_DEBUG "%s(%d): %s block %Lu on %s (%u sectors)\n",
1258                         current->comm, task_pid_nr(current),
1259                                 op_is_write(bio_op(bio)) ? "WRITE" : "READ",
1260                                 (unsigned long long)bio->bi_iter.bi_sector,
1261                                 bio_devname(bio, b), count);
1262                 }
1263         }
1264
1265         /*
1266          * If we're reading data that is part of the userspace workingset, count
1267          * submission time as memory stall.  When the device is congested, or
1268          * the submitting cgroup IO-throttled, submission can be a significant
1269          * part of overall IO time.
1270          */
1271         if (unlikely(bio_op(bio) == REQ_OP_READ &&
1272             bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET))) {
1273                 unsigned long pflags;
1274                 blk_qc_t ret;
1275
1276                 psi_memstall_enter(&pflags);
1277                 ret = submit_bio_noacct(bio);
1278                 psi_memstall_leave(&pflags);
1279
1280                 return ret;
1281         }
1282
1283         return submit_bio_noacct(bio);
1284 }
1285 EXPORT_SYMBOL(submit_bio);
1286
1287 /**
1288  * blk_cloned_rq_check_limits - Helper function to check a cloned request
1289  *                              for the new queue limits
1290  * @q:  the queue
1291  * @rq: the request being checked
1292  *
1293  * Description:
1294  *    @rq may have been made based on weaker limitations of upper-level queues
1295  *    in request stacking drivers, and it may violate the limitation of @q.
1296  *    Since the block layer and the underlying device driver trust @rq
1297  *    after it is inserted to @q, it should be checked against @q before
1298  *    the insertion using this generic function.
1299  *
1300  *    Request stacking drivers like request-based dm may change the queue
1301  *    limits when retrying requests on other queues. Those requests need
1302  *    to be checked against the new queue limits again during dispatch.
1303  */
1304 static int blk_cloned_rq_check_limits(struct request_queue *q,
1305                                       struct request *rq)
1306 {
1307         if (blk_rq_sectors(rq) > blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq))) {
1308                 printk(KERN_ERR "%s: over max size limit. (%u > %u)\n",
1309                         __func__, blk_rq_sectors(rq),
1310                         blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq)));
1311                 return -EIO;
1312         }
1313
1314         /*
1315          * queue's settings related to segment counting like q->bounce_pfn
1316          * may differ from that of other stacking queues.
1317          * Recalculate it to check the request correctly on this queue's
1318          * limitation.
1319          */
1320         rq->nr_phys_segments = blk_recalc_rq_segments(rq);
1321         if (rq->nr_phys_segments > queue_max_segments(q)) {
1322                 printk(KERN_ERR "%s: over max segments limit. (%hu > %hu)\n",
1323                         __func__, rq->nr_phys_segments, queue_max_segments(q));
1324                 return -EIO;
1325         }
1326
1327         return 0;
1328 }
1329
1330 /**
1331  * blk_insert_cloned_request - Helper for stacking drivers to submit a request
1332  * @q:  the queue to submit the request
1333  * @rq: the request being queued
1334  */
1335 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request_queue *q, struct request *rq)
1336 {
1337         if (blk_cloned_rq_check_limits(q, rq))
1338                 return BLK_STS_IOERR;
1339
1340         if (rq->rq_disk &&
1341             should_fail_request(&rq->rq_disk->part0, blk_rq_bytes(rq)))
1342                 return BLK_STS_IOERR;
1343
1344         if (blk_crypto_insert_cloned_request(rq))
1345                 return BLK_STS_IOERR;
1346
1347         if (blk_queue_io_stat(q))
1348                 blk_account_io_start(rq);
1349
1350         /*
1351          * Since we have a scheduler attached on the top device,
1352          * bypass a potential scheduler on the bottom device for
1353          * insert.
1354          */
1355         return blk_mq_request_issue_directly(rq, true);
1356 }
1357 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_insert_cloned_request);
1358
1359 /**
1360  * blk_rq_err_bytes - determine number of bytes till the next failure boundary
1361  * @rq: request to examine
1362  *
1363  * Description:
1364  *     A request could be merge of IOs which require different failure
1365  *     handling.  This function determines the number of bytes which
1366  *     can be failed from the beginning of the request without
1367  *     crossing into area which need to be retried further.
1368  *
1369  * Return:
1370  *     The number of bytes to fail.
1371  */
1372 unsigned int blk_rq_err_bytes(const struct request *rq)
1373 {
1374         unsigned int ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
1375         unsigned int bytes = 0;
1376         struct bio *bio;
1377
1378         if (!(rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE))
1379                 return blk_rq_bytes(rq);
1380
1381         /*
1382          * Currently the only 'mixing' which can happen is between
1383          * different fastfail types.  We can safely fail portions
1384          * which have all the failfast bits that the first one has -
1385          * the ones which are at least as eager to fail as the first
1386          * one.
1387          */
1388         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
1389                 if ((bio->bi_opf & ff) != ff)
1390                         break;
1391                 bytes += bio->bi_iter.bi_size;
1392         }
1393
1394         /* this could lead to infinite loop */
1395         BUG_ON(blk_rq_bytes(rq) && !bytes);
1396         return bytes;
1397 }
1398 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_rq_err_bytes);
1399
1400 static void update_io_ticks(struct hd_struct *part, unsigned long now, bool end)
1401 {
1402         unsigned long stamp;
1403 again:
1404         stamp = READ_ONCE(part->stamp);
1405         if (unlikely(stamp != now)) {
1406                 if (likely(cmpxchg(&part->stamp, stamp, now) == stamp))
1407                         __part_stat_add(part, io_ticks, end ? now - stamp : 1);
1408         }
1409         if (part->partno) {
1410                 part = &part_to_disk(part)->part0;
1411                 goto again;
1412         }
1413 }
1414
1415 static void blk_account_io_completion(struct request *req, unsigned int bytes)
1416 {
1417         if (req->part && blk_do_io_stat(req)) {
1418                 const int sgrp = op_stat_group(req_op(req));
1419                 struct hd_struct *part;
1420
1421                 part_stat_lock();
1422                 part = req->part;
1423                 part_stat_add(part, sectors[sgrp], bytes >> 9);
1424                 part_stat_unlock();
1425         }
1426 }
1427
1428 void blk_account_io_done(struct request *req, u64 now)
1429 {
1430         /*
1431          * Account IO completion.  flush_rq isn't accounted as a
1432          * normal IO on queueing nor completion.  Accounting the
1433          * containing request is enough.
1434          */
1435         if (req->part && blk_do_io_stat(req) &&
1436             !(req->rq_flags & RQF_FLUSH_SEQ)) {
1437                 const int sgrp = op_stat_group(req_op(req));
1438                 struct hd_struct *part;
1439
1440                 part_stat_lock();
1441                 part = req->part;
1442
1443                 update_io_ticks(part, jiffies, true);
1444                 part_stat_inc(part, ios[sgrp]);
1445                 part_stat_add(part, nsecs[sgrp], now - req->start_time_ns);
1446                 part_stat_unlock();
1447
1448                 hd_struct_put(part);
1449         }
1450 }
1451
1452 void blk_account_io_start(struct request *rq)
1453 {
1454         if (!blk_do_io_stat(rq))
1455                 return;
1456
1457         rq->part = disk_map_sector_rcu(rq->rq_disk, blk_rq_pos(rq));
1458
1459         part_stat_lock();
1460         update_io_ticks(rq->part, jiffies, false);
1461         part_stat_unlock();
1462 }
1463
1464 unsigned long disk_start_io_acct(struct gendisk *disk, unsigned int sectors,
1465                 unsigned int op)
1466 {
1467         struct hd_struct *part = &disk->part0;
1468         const int sgrp = op_stat_group(op);
1469         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
1470
1471         part_stat_lock();
1472         update_io_ticks(part, now, false);
1473         part_stat_inc(part, ios[sgrp]);
1474         part_stat_add(part, sectors[sgrp], sectors);
1475         part_stat_local_inc(part, in_flight[op_is_write(op)]);
1476         part_stat_unlock();
1477
1478         return now;
1479 }
1480 EXPORT_SYMBOL(disk_start_io_acct);
1481
1482 void disk_end_io_acct(struct gendisk *disk, unsigned int op,
1483                 unsigned long start_time)
1484 {
1485         struct hd_struct *part = &disk->part0;
1486         const int sgrp = op_stat_group(op);
1487         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
1488         unsigned long duration = now - start_time;
1489
1490         part_stat_lock();
1491         update_io_ticks(part, now, true);
1492         part_stat_add(part, nsecs[sgrp], jiffies_to_nsecs(duration));
1493         part_stat_local_dec(part, in_flight[op_is_write(op)]);
1494         part_stat_unlock();
1495 }
1496 EXPORT_SYMBOL(disk_end_io_acct);
1497
1498 /*
1499  * Steal bios from a request and add them to a bio list.
1500  * The request must not have been partially completed before.
1501  */
1502 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq)
1503 {
1504         if (rq->bio) {
1505                 if (list->tail)
1506                         list->tail->bi_next = rq->bio;
1507                 else
1508                         list->head = rq->bio;
1509                 list->tail = rq->biotail;
1510
1511                 rq->bio = NULL;
1512                 rq->biotail = NULL;
1513         }
1514
1515         rq->__data_len = 0;
1516 }
1517 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_steal_bios);
1518
1519 /**
1520  * blk_update_request - Special helper function for request stacking drivers
1521  * @req:      the request being processed
1522  * @error:    block status code
1523  * @nr_bytes: number of bytes to complete @req
1524  *
1525  * Description:
1526  *     Ends I/O on a number of bytes attached to @req, but doesn't complete
1527  *     the request structure even if @req doesn't have leftover.
1528  *     If @req has leftover, sets it up for the next range of segments.
1529  *
1530  *     This special helper function is only for request stacking drivers
1531  *     (e.g. request-based dm) so that they can handle partial completion.
1532  *     Actual device drivers should use blk_mq_end_request instead.
1533  *
1534  *     Passing the result of blk_rq_bytes() as @nr_bytes guarantees
1535  *     %false return from this function.
1536  *
1537  * Note:
1538  *      The RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag is ignored on purpose in both
1539  *      blk_rq_bytes() and in blk_update_request().
1540  *
1541  * Return:
1542  *     %false - this request doesn't have any more data
1543  *     %true  - this request has more data
1544  **/
1545 bool blk_update_request(struct request *req, blk_status_t error,
1546                 unsigned int nr_bytes)
1547 {
1548         int total_bytes;
1549
1550         trace_block_rq_complete(req, blk_status_to_errno(error), nr_bytes);
1551
1552         if (!req->bio)
1553                 return false;
1554
1555 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
1556         if (blk_integrity_rq(req) && req_op(req) == REQ_OP_READ &&
1557             error == BLK_STS_OK)
1558                 req->q->integrity.profile->complete_fn(req, nr_bytes);
1559 #endif
1560
1561         if (unlikely(error && !blk_rq_is_passthrough(req) &&
1562                      !(req->rq_flags & RQF_QUIET)))
1563                 print_req_error(req, error, __func__);
1564
1565         blk_account_io_completion(req, nr_bytes);
1566
1567         total_bytes = 0;
1568         while (req->bio) {
1569                 struct bio *bio = req->bio;
1570                 unsigned bio_bytes = min(bio->bi_iter.bi_size, nr_bytes);
1571
1572                 if (bio_bytes == bio->bi_iter.bi_size)
1573                         req->bio = bio->bi_next;
1574
1575                 /* Completion has already been traced */
1576                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1577                 req_bio_endio(req, bio, bio_bytes, error);
1578
1579                 total_bytes += bio_bytes;
1580                 nr_bytes -= bio_bytes;
1581
1582                 if (!nr_bytes)
1583                         break;
1584         }
1585
1586         /*
1587          * completely done
1588          */
1589         if (!req->bio) {
1590                 /*
1591                  * Reset counters so that the request stacking driver
1592                  * can find how many bytes remain in the request
1593                  * later.
1594                  */
1595                 req->__data_len = 0;
1596                 return false;
1597         }
1598
1599         req->__data_len -= total_bytes;
1600
1601         /* update sector only for requests with clear definition of sector */
1602         if (!blk_rq_is_passthrough(req))
1603                 req->__sector += total_bytes >> 9;
1604
1605         /* mixed attributes always follow the first bio */
1606         if (req->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE) {
1607                 req->cmd_flags &= ~REQ_FAILFAST_MASK;
1608                 req->cmd_flags |= req->bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
1609         }
1610
1611         if (!(req->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)) {
1612                 /*
1613                  * If total number of sectors is less than the first segment
1614                  * size, something has gone terribly wrong.
1615                  */
1616                 if (blk_rq_bytes(req) < blk_rq_cur_bytes(req)) {
1617                         blk_dump_rq_flags(req, "request botched");
1618                         req->__data_len = blk_rq_cur_bytes(req);
1619                 }
1620
1621                 /* recalculate the number of segments */
1622                 req->nr_phys_segments = blk_recalc_rq_segments(req);
1623         }
1624
1625         return true;
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_update_request);
1628
1629 #if ARCH_IMPLEMENTS_FLUSH_DCACHE_PAGE
1630 /**
1631  * rq_flush_dcache_pages - Helper function to flush all pages in a request
1632  * @rq: the request to be flushed
1633  *
1634  * Description:
1635  *     Flush all pages in @rq.
1636  */
1637 void rq_flush_dcache_pages(struct request *rq)
1638 {
1639         struct req_iterator iter;
1640         struct bio_vec bvec;
1641
1642         rq_for_each_segment(bvec, rq, iter)
1643                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
1644 }
1645 EXPORT_SYMBOL_GPL(rq_flush_dcache_pages);
1646 #endif
1647
1648 /**
1649  * blk_lld_busy - Check if underlying low-level drivers of a device are busy
1650  * @q : the queue of the device being checked
1651  *
1652  * Description:
1653  *    Check if underlying low-level drivers of a device are busy.
1654  *    If the drivers want to export their busy state, they must set own
1655  *    exporting function using blk_queue_lld_busy() first.
1656  *
1657  *    Basically, this function is used only by request stacking drivers
1658  *    to stop dispatching requests to underlying devices when underlying
1659  *    devices are busy.  This behavior helps more I/O merging on the queue
1660  *    of the request stacking driver and prevents I/O throughput regression
1661  *    on burst I/O load.
1662  *
1663  * Return:
1664  *    0 - Not busy (The request stacking driver should dispatch request)
1665  *    1 - Busy (The request stacking driver should stop dispatching request)
1666  */
1667 int blk_lld_busy(struct request_queue *q)
1668 {
1669         if (queue_is_mq(q) && q->mq_ops->busy)
1670                 return q->mq_ops->busy(q);
1671
1672         return 0;
1673 }
1674 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_lld_busy);
1675
1676 /**
1677  * blk_rq_unprep_clone - Helper function to free all bios in a cloned request
1678  * @rq: the clone request to be cleaned up
1679  *
1680  * Description:
1681  *     Free all bios in @rq for a cloned request.
1682  */
1683 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq)
1684 {
1685         struct bio *bio;
1686
1687         while ((bio = rq->bio) != NULL) {
1688                 rq->bio = bio->bi_next;
1689
1690                 bio_put(bio);
1691         }
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_rq_unprep_clone);
1694
1695 /**
1696  * blk_rq_prep_clone - Helper function to setup clone request
1697  * @rq: the request to be setup
1698  * @rq_src: original request to be cloned
1699  * @bs: bio_set that bios for clone are allocated from
1700  * @gfp_mask: memory allocation mask for bio
1701  * @bio_ctr: setup function to be called for each clone bio.
1702  *           Returns %0 for success, non %0 for failure.
1703  * @data: private data to be passed to @bio_ctr
1704  *
1705  * Description:
1706  *     Clones bios in @rq_src to @rq, and copies attributes of @rq_src to @rq.
1707  *     Also, pages which the original bios are pointing to are not copied
1708  *     and the cloned bios just point same pages.
1709  *     So cloned bios must be completed before original bios, which means
1710  *     the caller must complete @rq before @rq_src.
1711  */
1712 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
1713                       struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
1714                       int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *),
1715                       void *data)
1716 {
1717         struct bio *bio, *bio_src;
1718
1719         if (!bs)
1720                 bs = &fs_bio_set;
1721
1722         __rq_for_each_bio(bio_src, rq_src) {
1723                 bio = bio_clone_fast(bio_src, gfp_mask, bs);
1724                 if (!bio)
1725                         goto free_and_out;
1726
1727                 if (bio_ctr && bio_ctr(bio, bio_src, data))
1728                         goto free_and_out;
1729
1730                 if (rq->bio) {
1731                         rq->biotail->bi_next = bio;
1732                         rq->biotail = bio;
1733                 } else
1734                         rq->bio = rq->biotail = bio;
1735         }
1736
1737         /* Copy attributes of the original request to the clone request. */
1738         rq->__sector = blk_rq_pos(rq_src);
1739         rq->__data_len = blk_rq_bytes(rq_src);
1740         if (rq_src->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD) {
1741                 rq->rq_flags |= RQF_SPECIAL_PAYLOAD;
1742                 rq->special_vec = rq_src->special_vec;
1743         }
1744         rq->nr_phys_segments = rq_src->nr_phys_segments;
1745         rq->ioprio = rq_src->ioprio;
1746
1747         if (rq->bio)
1748                 blk_crypto_rq_bio_prep(rq, rq->bio, gfp_mask);
1749
1750         return 0;
1751
1752 free_and_out:
1753         if (bio)
1754                 bio_put(bio);
1755         blk_rq_unprep_clone(rq);
1756
1757         return -ENOMEM;
1758 }
1759 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_rq_prep_clone);
1760
1761 int kblockd_schedule_work(struct work_struct *work)
1762 {
1763         return queue_work(kblockd_workqueue, work);
1764 }
1765 EXPORT_SYMBOL(kblockd_schedule_work);
1766
1767 int kblockd_mod_delayed_work_on(int cpu, struct delayed_work *dwork,
1768                                 unsigned long delay)
1769 {
1770         return mod_delayed_work_on(cpu, kblockd_workqueue, dwork, delay);
1771 }
1772 EXPORT_SYMBOL(kblockd_mod_delayed_work_on);
1773
1774 /**
1775  * blk_start_plug - initialize blk_plug and track it inside the task_struct
1776  * @plug:       The &struct blk_plug that needs to be initialized
1777  *
1778  * Description:
1779  *   blk_start_plug() indicates to the block layer an intent by the caller
1780  *   to submit multiple I/O requests in a batch.  The block layer may use
1781  *   this hint to defer submitting I/Os from the caller until blk_finish_plug()
1782  *   is called.  However, the block layer may choose to submit requests
1783  *   before a call to blk_finish_plug() if the number of queued I/Os
1784  *   exceeds %BLK_MAX_REQUEST_COUNT, or if the size of the I/O is larger than
1785  *   %BLK_PLUG_FLUSH_SIZE.  The queued I/Os may also be submitted early if
1786  *   the task schedules (see below).
1787  *
1788  *   Tracking blk_plug inside the task_struct will help with auto-flushing the
1789  *   pending I/O should the task end up blocking between blk_start_plug() and
1790  *   blk_finish_plug(). This is important from a performance perspective, but
1791  *   also ensures that we don't deadlock. For instance, if the task is blocking
1792  *   for a memory allocation, memory reclaim could end up wanting to free a
1793  *   page belonging to that request that is currently residing in our private
1794  *   plug. By flushing the pending I/O when the process goes to sleep, we avoid
1795  *   this kind of deadlock.
1796  */
1797 void blk_start_plug(struct blk_plug *plug)
1798 {
1799         struct task_struct *tsk = current;
1800
1801         /*
1802          * If this is a nested plug, don't actually assign it.
1803          */
1804         if (tsk->plug)
1805                 return;
1806
1807         INIT_LIST_HEAD(&plug->mq_list);
1808         INIT_LIST_HEAD(&plug->cb_list);
1809         plug->rq_count = 0;
1810         plug->multiple_queues = false;
1811         plug->nowait = false;
1812
1813         /*
1814          * Store ordering should not be needed here, since a potential
1815          * preempt will imply a full memory barrier
1816          */
1817         tsk->plug = plug;
1818 }
1819 EXPORT_SYMBOL(blk_start_plug);
1820
1821 static void flush_plug_callbacks(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1822 {
1823         LIST_HEAD(callbacks);
1824
1825         while (!list_empty(&plug->cb_list)) {
1826                 list_splice_init(&plug->cb_list, &callbacks);
1827
1828                 while (!list_empty(&callbacks)) {
1829                         struct blk_plug_cb *cb = list_first_entry(&callbacks,
1830                                                           struct blk_plug_cb,
1831                                                           list);
1832                         list_del(&cb->list);
1833                         cb->callback(cb, from_schedule);
1834                 }
1835         }
1836 }
1837
1838 struct blk_plug_cb *blk_check_plugged(blk_plug_cb_fn unplug, void *data,
1839                                       int size)
1840 {
1841         struct blk_plug *plug = current->plug;
1842         struct blk_plug_cb *cb;
1843
1844         if (!plug)
1845                 return NULL;
1846
1847         list_for_each_entry(cb, &plug->cb_list, list)
1848                 if (cb->callback == unplug && cb->data == data)
1849                         return cb;
1850
1851         /* Not currently on the callback list */
1852         BUG_ON(size < sizeof(*cb));
1853         cb = kzalloc(size, GFP_ATOMIC);
1854         if (cb) {
1855                 cb->data = data;
1856                 cb->callback = unplug;
1857                 list_add(&cb->list, &plug->cb_list);
1858         }
1859         return cb;
1860 }
1861 EXPORT_SYMBOL(blk_check_plugged);
1862
1863 void blk_flush_plug_list(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1864 {
1865         flush_plug_callbacks(plug, from_schedule);
1866
1867         if (!list_empty(&plug->mq_list))
1868                 blk_mq_flush_plug_list(plug, from_schedule);
1869 }
1870
1871 /**
1872  * blk_finish_plug - mark the end of a batch of submitted I/O
1873  * @plug:       The &struct blk_plug passed to blk_start_plug()
1874  *
1875  * Description:
1876  * Indicate that a batch of I/O submissions is complete.  This function
1877  * must be paired with an initial call to blk_start_plug().  The intent
1878  * is to allow the block layer to optimize I/O submission.  See the
1879  * documentation for blk_start_plug() for more information.
1880  */
1881 void blk_finish_plug(struct blk_plug *plug)
1882 {
1883         if (plug != current->plug)
1884                 return;
1885         blk_flush_plug_list(plug, false);
1886
1887         current->plug = NULL;
1888 }
1889 EXPORT_SYMBOL(blk_finish_plug);
1890
1891 void blk_io_schedule(void)
1892 {
1893         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1894         unsigned long timeout = sysctl_hung_task_timeout_secs * HZ / 2;
1895
1896         if (timeout)
1897                 io_schedule_timeout(timeout);
1898         else
1899                 io_schedule();
1900 }
1901 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_io_schedule);
1902
1903 int __init blk_dev_init(void)
1904 {
1905         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_LAST >= (1 << REQ_OP_BITS));
1906         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1907                         sizeof_field(struct request, cmd_flags));
1908         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1909                         sizeof_field(struct bio, bi_opf));
1910
1911         /* used for unplugging and affects IO latency/throughput - HIGHPRI */
1912         kblockd_workqueue = alloc_workqueue("kblockd",
1913                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_HIGHPRI, 0);
1914         if (!kblockd_workqueue)
1915                 panic("Failed to create kblockd\n");
1916
1917         blk_requestq_cachep = kmem_cache_create("request_queue",
1918                         sizeof(struct request_queue), 0, SLAB_PANIC, NULL);
1919
1920         blk_debugfs_root = debugfs_create_dir("block", NULL);
1921
1922         return 0;
1923 }