block/blk-merge.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Functions related to segment and merge handling
   4  */
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/module.h>
   7 #include <linux/bio.h>
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/scatterlist.h>
  10
  11 #include <trace/events/block.h>
  12
  13 #include "blk.h"
  14 #include "blk-rq-qos.h"
  15
  16 static inline bool bio_will_gap(struct request_queue *q,
  17                 struct request *prev_rq, struct bio *prev, struct bio *next)
  18 {
  19         struct bio_vec pb, nb;
  20
  21         if (!bio_has_data(prev) || !queue_virt_boundary(q))
  22                 return false;
  23
  24         /*
  25          * Don't merge if the 1st bio starts with non-zero offset, otherwise it
  26          * is quite difficult to respect the sg gap limit.  We work hard to
  27          * merge a huge number of small single bios in case of mkfs.
  28          */
  29         if (prev_rq)
  30                 bio_get_first_bvec(prev_rq->bio, &pb);
  31         else
  32                 bio_get_first_bvec(prev, &pb);
  33         if (pb.bv_offset & queue_virt_boundary(q))
  34                 return true;
  35
  36         /*
  37          * We don't need to worry about the situation that the merged segment
  38          * ends in unaligned virt boundary:
  39          *
  40          * - if 'pb' ends aligned, the merged segment ends aligned
  41          * - if 'pb' ends unaligned, the next bio must include
  42          *   one single bvec of 'nb', otherwise the 'nb' can't
  43          *   merge with 'pb'
  44          */
  45         bio_get_last_bvec(prev, &pb);
  46         bio_get_first_bvec(next, &nb);
  47         if (biovec_phys_mergeable(q, &pb, &nb))
  48                 return false;
  49         return __bvec_gap_to_prev(q, &pb, nb.bv_offset);
  50 }
  51
  52 static inline bool req_gap_back_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  53 {
  54         return bio_will_gap(req->q, req, req->biotail, bio);
  55 }
  56
  57 static inline bool req_gap_front_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  58 {
  59         return bio_will_gap(req->q, NULL, bio, req->bio);
  60 }
  61
  62 static struct bio *blk_bio_discard_split(struct request_queue *q,
  63                                          struct bio *bio,
  64                                          struct bio_set *bs,
  65                                          unsigned *nsegs)
  66 {
  67         unsigned int max_discard_sectors, granularity;
  68         int alignment;
  69         sector_t tmp;
  70         unsigned split_sectors;
  71
  72         *nsegs = 1;
  73
  74         /* Zero-sector (unknown) and one-sector granularities are the same.  */
  75         granularity = max(q->limits.discard_granularity >> 9, 1U);
  76
  77         max_discard_sectors = min(q->limits.max_discard_sectors,
  78                         bio_allowed_max_sectors(q));
  79         max_discard_sectors -= max_discard_sectors % granularity;
  80
  81         if (unlikely(!max_discard_sectors)) {
  82                 /* XXX: warn */
  83                 return NULL;
  84         }
  85
  86         if (bio_sectors(bio) <= max_discard_sectors)
  87                 return NULL;
  88
  89         split_sectors = max_discard_sectors;
  90
  91         /*
  92          * If the next starting sector would be misaligned, stop the discard at
  93          * the previous aligned sector.
  94          */
  95         alignment = (q->limits.discard_alignment >> 9) % granularity;
  96
  97         tmp = bio->bi_iter.bi_sector + split_sectors - alignment;
  98         tmp = sector_div(tmp, granularity);
  99
 100         if (split_sectors > tmp)
 101                 split_sectors -= tmp;
 102
 103         return bio_split(bio, split_sectors, GFP_NOIO, bs);
 104 }
 105
 106 static struct bio *blk_bio_write_zeroes_split(struct request_queue *q,
 107                 struct bio *bio, struct bio_set *bs, unsigned *nsegs)
 108 {
 109         *nsegs = 0;
 110
 111         if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 112                 return NULL;
 113
 114         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 115                 return NULL;
 116
 117         return bio_split(bio, q->limits.max_write_zeroes_sectors, GFP_NOIO, bs);
 118 }
 119
 120 static struct bio *blk_bio_write_same_split(struct request_queue *q,
 121                                             struct bio *bio,
 122                                             struct bio_set *bs,
 123                                             unsigned *nsegs)
 124 {
 125         *nsegs = 1;
 126
 127         if (!q->limits.max_write_same_sectors)
 128                 return NULL;
 129
 130         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_same_sectors)
 131                 return NULL;
 132
 133         return bio_split(bio, q->limits.max_write_same_sectors, GFP_NOIO, bs);
 134 }
 135
 136 /*
 137  * Return the maximum number of sectors from the start of a bio that may be
 138  * submitted as a single request to a block device. If enough sectors remain,
 139  * align the end to the physical block size. Otherwise align the end to the
 140  * logical block size. This approach minimizes the number of non-aligned
 141  * requests that are submitted to a block device if the start of a bio is not
 142  * aligned to a physical block boundary.
 143  */
 144 static inline unsigned get_max_io_size(struct request_queue *q,
 145                                        struct bio *bio)
 146 {
 147         unsigned sectors = blk_max_size_offset(q, bio->bi_iter.bi_sector, 0);
 148         unsigned max_sectors = sectors;
 149         unsigned pbs = queue_physical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 150         unsigned lbs = queue_logical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 151         unsigned start_offset = bio->bi_iter.bi_sector & (pbs - 1);
 152
 153         max_sectors += start_offset;
 154         max_sectors &= ~(pbs - 1);
 155         if (max_sectors > start_offset)
 156                 return max_sectors - start_offset;
 157
 158         return sectors & ~(lbs - 1);
 159 }
 160
 161 static inline unsigned get_max_segment_size(const struct request_queue *q,
 162                                             struct page *start_page,
 163                                             unsigned long offset)
 164 {
 165         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
 166
 167         offset = mask & (page_to_phys(start_page) + offset);
 168
 169         /*
 170          * overflow may be triggered in case of zero page physical address
 171          * on 32bit arch, use queue's max segment size when that happens.
 172          */
 173         return min_not_zero(mask - offset + 1,
 174                         (unsigned long)queue_max_segment_size(q));
 175 }
 176
 177 /**
 178  * bvec_split_segs - verify whether or not a bvec should be split in the middle
 179  * @q:        [in] request queue associated with the bio associated with @bv
 180  * @bv:       [in] bvec to examine
 181  * @nsegs:    [in,out] Number of segments in the bio being built. Incremented
 182  *            by the number of segments from @bv that may be appended to that
 183  *            bio without exceeding @max_segs
 184  * @sectors:  [in,out] Number of sectors in the bio being built. Incremented
 185  *            by the number of sectors from @bv that may be appended to that
 186  *            bio without exceeding @max_sectors
 187  * @max_segs: [in] upper bound for *@nsegs
 188  * @max_sectors: [in] upper bound for *@sectors
 189  *
 190  * When splitting a bio, it can happen that a bvec is encountered that is too
 191  * big to fit in a single segment and hence that it has to be split in the
 192  * middle. This function verifies whether or not that should happen. The value
 193  * %true is returned if and only if appending the entire @bv to a bio with
 194  * *@nsegs segments and *@sectors sectors would make that bio unacceptable for
 195  * the block driver.
 196  */
 197 static bool bvec_split_segs(const struct request_queue *q,
 198                             const struct bio_vec *bv, unsigned *nsegs,
 199                             unsigned *sectors, unsigned max_segs,
 200                             unsigned max_sectors)
 201 {
 202         unsigned max_len = (min(max_sectors, UINT_MAX >> 9) - *sectors) << 9;
 203         unsigned len = min(bv->bv_len, max_len);
 204         unsigned total_len = 0;
 205         unsigned seg_size = 0;
 206
 207         while (len && *nsegs < max_segs) {
 208                 seg_size = get_max_segment_size(q, bv->bv_page,
 209                                                 bv->bv_offset + total_len);
 210                 seg_size = min(seg_size, len);
 211
 212                 (*nsegs)++;
 213                 total_len += seg_size;
 214                 len -= seg_size;
 215
 216                 if ((bv->bv_offset + total_len) & queue_virt_boundary(q))
 217                         break;
 218         }
 219
 220         *sectors += total_len >> 9;
 221
 222         /* tell the caller to split the bvec if it is too big to fit */
 223         return len > 0 || bv->bv_len > max_len;
 224 }
 225
 226 /**
 227  * blk_bio_segment_split - split a bio in two bios
 228  * @q:    [in] request queue pointer
 229  * @bio:  [in] bio to be split
 230  * @bs:   [in] bio set to allocate the clone from
 231  * @segs: [out] number of segments in the bio with the first half of the sectors
 232  *
 233  * Clone @bio, update the bi_iter of the clone to represent the first sectors
 234  * of @bio and update @bio->bi_iter to represent the remaining sectors. The
 235  * following is guaranteed for the cloned bio:
 236  * - That it has at most get_max_io_size(@q, @bio) sectors.
 237  * - That it has at most queue_max_segments(@q) segments.
 238  *
 239  * Except for discard requests the cloned bio will point at the bi_io_vec of
 240  * the original bio. It is the responsibility of the caller to ensure that the
 241  * original bio is not freed before the cloned bio. The caller is also
 242  * responsible for ensuring that @bs is only destroyed after processing of the
 243  * split bio has finished.
 244  */
 245 static struct bio *blk_bio_segment_split(struct request_queue *q,
 246                                          struct bio *bio,
 247                                          struct bio_set *bs,
 248                                          unsigned *segs)
 249 {
 250         struct bio_vec bv, bvprv, *bvprvp = NULL;
 251         struct bvec_iter iter;
 252         unsigned nsegs = 0, sectors = 0;
 253         const unsigned max_sectors = get_max_io_size(q, bio);
 254         const unsigned max_segs = queue_max_segments(q);
 255
 256         bio_for_each_bvec(bv, bio, iter) {
 257                 /*
 258                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this
 259                  * offset would create a gap, disallow it.
 260                  */
 261                 if (bvprvp && bvec_gap_to_prev(q, bvprvp, bv.bv_offset))
 262                         goto split;
 263
 264                 if (nsegs < max_segs &&
 265                     sectors + (bv.bv_len >> 9) <= max_sectors &&
 266                     bv.bv_offset + bv.bv_len <= PAGE_SIZE) {
 267                         nsegs++;
 268                         sectors += bv.bv_len >> 9;
 269                 } else if (bvec_split_segs(q, &bv, &nsegs, &sectors, max_segs,
 270                                          max_sectors)) {
 271                         goto split;
 272                 }
 273
 274                 bvprv = bv;
 275                 bvprvp = &bvprv;
 276         }
 277
 278         *segs = nsegs;
 279         return NULL;
 280 split:
 281         *segs = nsegs;
 282
 283         /*
 284          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 285          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 286          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 287          */
 288         bio->bi_opf &= ~REQ_HIPRI;
 289
 290         return bio_split(bio, sectors, GFP_NOIO, bs);
 291 }
 292
 293 /**
 294  * __blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 295  * @bio:     [in, out] bio to be split
 296  * @nr_segs: [out] number of segments in the first bio
 297  *
 298  * Split a bio into two bios, chain the two bios, submit the second half and
 299  * store a pointer to the first half in *@bio. If the second bio is still too
 300  * big it will be split by a recursive call to this function. Since this
 301  * function may allocate a new bio from q->bio_split, it is the responsibility
 302  * of the caller to ensure that q->bio_split is only released after processing
 303  * of the split bio has finished.
 304  */
 305 void __blk_queue_split(struct bio **bio, unsigned int *nr_segs)
 306 {
 307         struct request_queue *q = (*bio)->bi_bdev->bd_disk->queue;
 308         struct bio *split = NULL;
 309
 310         switch (bio_op(*bio)) {
 311         case REQ_OP_DISCARD:
 312         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 313                 split = blk_bio_discard_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 314                 break;
 315         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 316                 split = blk_bio_write_zeroes_split(q, *bio, &q->bio_split,
 317                                 nr_segs);
 318                 break;
 319         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 320                 split = blk_bio_write_same_split(q, *bio, &q->bio_split,
 321                                 nr_segs);
 322                 break;
 323         default:
 324                 /*
 325                  * All drivers must accept single-segments bios that are <=
 326                  * PAGE_SIZE.  This is a quick and dirty check that relies on
 327                  * the fact that bi_io_vec[0] is always valid if a bio has data.
 328                  * The check might lead to occasional false negatives when bios
 329                  * are cloned, but compared to the performance impact of cloned
 330                  * bios themselves the loop below doesn't matter anyway.
 331                  */
 332                 if (!q->limits.chunk_sectors &&
 333                     (*bio)->bi_vcnt == 1 &&
 334                     ((*bio)->bi_io_vec[0].bv_len +
 335                      (*bio)->bi_io_vec[0].bv_offset) <= PAGE_SIZE) {
 336                         *nr_segs = 1;
 337                         break;
 338                 }
 339                 split = blk_bio_segment_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 340                 break;
 341         }
 342
 343         if (split) {
 344                 /* there isn't chance to merge the splitted bio */
 345                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 346
 347                 bio_chain(split, *bio);
 348                 trace_block_split(split, (*bio)->bi_iter.bi_sector);
 349                 submit_bio_noacct(*bio);
 350                 *bio = split;
 351         }
 352 }
 353
 354 /**
 355  * blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 356  * @bio: [in, out] bio to be split
 357  *
 358  * Split a bio into two bios, chains the two bios, submit the second half and
 359  * store a pointer to the first half in *@bio. Since this function may allocate
 360  * a new bio from q->bio_split, it is the responsibility of the caller to ensure
 361  * that q->bio_split is only released after processing of the split bio has
 362  * finished.
 363  */
 364 void blk_queue_split(struct bio **bio)
 365 {
 366         unsigned int nr_segs;
 367
 368         __blk_queue_split(bio, &nr_segs);
 369 }
 370 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_split);
 371
 372 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 373 {
 374         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 375         unsigned int nr_sectors = 0;
 376         struct req_iterator iter;
 377         struct bio_vec bv;
 378
 379         if (!rq->bio)
 380                 return 0;
 381
 382         switch (bio_op(rq->bio)) {
 383         case REQ_OP_DISCARD:
 384         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 385                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 386                         struct bio *bio = rq->bio;
 387
 388                         for_each_bio(bio)
 389                                 nr_phys_segs++;
 390                         return nr_phys_segs;
 391                 }
 392                 return 1;
 393         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 394                 return 0;
 395         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 396                 return 1;
 397         }
 398
 399         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 400                 bvec_split_segs(rq->q, &bv, &nr_phys_segs, &nr_sectors,
 401                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 402         return nr_phys_segs;
 403 }
 404
 405 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 406                 struct scatterlist *sglist)
 407 {
 408         if (!*sg)
 409                 return sglist;
 410
 411         /*
 412          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 413          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 414          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 415          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 416          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 417          */
 418         sg_unmark_end(*sg);
 419         return sg_next(*sg);
 420 }
 421
 422 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 423                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 424                 struct scatterlist **sg)
 425 {
 426         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 427         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 428
 429         while (nbytes > 0) {
 430                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 431                 unsigned len = min(get_max_segment_size(q, bvec->bv_page,
 432                                         offset), nbytes);
 433                 struct page *page = bvec->bv_page;
 434
 435                 /*
 436                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 437                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 438                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 439                  * stick to the legacy format where we never present those from
 440                  * the block layer, but the code below should be removed once
 441                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 442                  */
 443                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 444                 offset &= ~PAGE_MASK;
 445
 446                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 447                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 448
 449                 total += len;
 450                 nbytes -= len;
 451                 nsegs++;
 452         }
 453
 454         return nsegs;
 455 }
 456
 457 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 458                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 459 {
 460         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 461         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 462         return 1;
 463 }
 464
 465 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 466 static inline bool
 467 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 468                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 469 {
 470
 471         int nbytes = bvec->bv_len;
 472
 473         if (!*sg)
 474                 return false;
 475
 476         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 477                 return false;
 478
 479         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 480                 return false;
 481
 482         (*sg)->length += nbytes;
 483
 484         return true;
 485 }
 486
 487 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 488                              struct scatterlist *sglist,
 489                              struct scatterlist **sg)
 490 {
 491         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 492         struct bvec_iter iter;
 493         int nsegs = 0;
 494         bool new_bio = false;
 495
 496         for_each_bio(bio) {
 497                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 498                         /*
 499                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 500                          * have done bio internal merge when adding pages
 501                          * to bio
 502                          */
 503                         if (new_bio &&
 504                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 505                                 goto next_bvec;
 506
 507                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 508                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 509                         else
 510                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 511  next_bvec:
 512                         new_bio = false;
 513                 }
 514                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 515                         bvprv = bvec;
 516                         new_bio = true;
 517                 }
 518         }
 519
 520         return nsegs;
 521 }
 522
 523 /*
 524  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 525  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 526  */
 527 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 528                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 529 {
 530         int nsegs = 0;
 531
 532         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 533                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 534         else if (rq->bio && bio_op(rq->bio) == REQ_OP_WRITE_SAME)
 535                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(bio_iovec(rq->bio), sglist, last_sg);
 536         else if (rq->bio)
 537                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 538
 539         if (*last_sg)
 540                 sg_mark_end(*last_sg);
 541
 542         /*
 543          * Something must have been wrong if the figured number of
 544          * segment is bigger than number of req's physical segments
 545          */
 546         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 547
 548         return nsegs;
 549 }
 550 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 551
 552 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 553 {
 554         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 555                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 556         return queue_max_segments(rq->q);
 557 }
 558
 559 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 560                 unsigned int nr_phys_segs)
 561 {
 562         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 563                 goto no_merge;
 564
 565         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 566                 goto no_merge;
 567
 568         /*
 569          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 570          * counters.
 571          */
 572         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 573         return 1;
 574
 575 no_merge:
 576         req_set_nomerge(req->q, req);
 577         return 0;
 578 }
 579
 580 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 581 {
 582         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 583                 return 0;
 584         if (blk_integrity_rq(req) &&
 585             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 586                 return 0;
 587         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 588                 return 0;
 589         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 590             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 591                 req_set_nomerge(req->q, req);
 592                 return 0;
 593         }
 594
 595         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 596 }
 597
 598 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 599                 unsigned int nr_segs)
 600 {
 601         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 602                 return 0;
 603         if (blk_integrity_rq(req) &&
 604             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 605                 return 0;
 606         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 607                 return 0;
 608         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 609             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 610                 req_set_nomerge(req->q, req);
 611                 return 0;
 612         }
 613
 614         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 615 }
 616
 617 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 618                 struct request *next)
 619 {
 620         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 621
 622         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 623                 goto no_merge;
 624         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 625             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 626                 goto no_merge;
 627
 628         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 629         return true;
 630 no_merge:
 631         req_set_nomerge(q, req);
 632         return false;
 633 }
 634
 635 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 636                                 struct request *next)
 637 {
 638         int total_phys_segments;
 639
 640         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 641                 return 0;
 642
 643         /*
 644          * Will it become too large?
 645          */
 646         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 647             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 648                 return 0;
 649
 650         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 651         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 652                 return 0;
 653
 654         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 655                 return 0;
 656
 657         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 658                 return 0;
 659
 660         /* Merge is OK... */
 661         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 662         return 1;
 663 }
 664
 665 /**
 666  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 667  * @rq: request to mark as mixed merge
 668  *
 669  * Description:
 670  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 671  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 672  *     merged.
 673  */
 674 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 675 {
 676         unsigned int ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 677         struct bio *bio;
 678
 679         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 680                 return;
 681
 682         /*
 683          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 684          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 685          * Distributes the attributs to each bio.
 686          */
 687         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 688                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 689                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 690                 bio->bi_opf |= ff;
 691         }
 692         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 693 }
 694
 695 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 696 {
 697         if (blk_do_io_stat(req)) {
 698                 part_stat_lock();
 699                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 700                 part_stat_unlock();
 701         }
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Two cases of handling DISCARD merge:
 706  * If max_discard_segments > 1, the driver takes every bio
 707  * as a range and send them to controller together. The ranges
 708  * needn't to be contiguous.
 709  * Otherwise, the bios/requests will be handled as same as
 710  * others which should be contiguous.
 711  */
 712 static inline bool blk_discard_mergable(struct request *req)
 713 {
 714         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD &&
 715             queue_max_discard_segments(req->q) > 1)
 716                 return true;
 717         return false;
 718 }
 719
 720 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 721                                         struct request *next)
 722 {
 723         if (blk_discard_mergable(req))
 724                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 725         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 726                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 727
 728         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 729 }
 730
 731 /*
 732  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 733  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 734  */
 735 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 736                                      struct request *req, struct request *next)
 737 {
 738         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 739                 return NULL;
 740
 741         if (req_op(req) != req_op(next))
 742                 return NULL;
 743
 744         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next)
 745             || req->rq_disk != next->rq_disk)
 746                 return NULL;
 747
 748         if (req_op(req) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 749             !blk_write_same_mergeable(req->bio, next->bio))
 750                 return NULL;
 751
 752         /*
 753          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 754          * non-hint IO.
 755          */
 756         if (req->write_hint != next->write_hint)
 757                 return NULL;
 758
 759         if (req->ioprio != next->ioprio)
 760                 return NULL;
 761
 762         /*
 763          * If we are allowed to merge, then append bio list
 764          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 765          * will have updated segment counts, update sector
 766          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 767          * have separate settings.
 768          */
 769
 770         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 771         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 772                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 773                         return NULL;
 774                 break;
 775         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 776                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 777                         return NULL;
 778                 break;
 779         default:
 780                 return NULL;
 781         }
 782
 783         /*
 784          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 785          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 786          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 787          * set properly.
 788          */
 789         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 790             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 791             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 792                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 793                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 794         }
 795
 796         /*
 797          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 798          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 799          * current request for accounting purposes.
 800          */
 801         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 802                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 803
 804         req->biotail->bi_next = next->bio;
 805         req->biotail = next->biotail;
 806
 807         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 808
 809         if (!blk_discard_mergable(req))
 810                 elv_merge_requests(q, req, next);
 811
 812         /*
 813          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 814          */
 815         blk_account_io_merge_request(next);
 816
 817         trace_block_rq_merge(next);
 818
 819         /*
 820          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 821          * the caller to free
 822          */
 823         next->bio = NULL;
 824         return next;
 825 }
 826
 827 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 828                 struct request *rq)
 829 {
 830         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 831
 832         if (next)
 833                 return attempt_merge(q, rq, next);
 834
 835         return NULL;
 836 }
 837
 838 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 839                 struct request *rq)
 840 {
 841         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 842
 843         if (prev)
 844                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 845
 846         return NULL;
 847 }
 848
 849 int blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 850                           struct request *next)
 851 {
 852         struct request *free;
 853
 854         free = attempt_merge(q, rq, next);
 855         if (free) {
 856                 blk_put_request(free);
 857                 return 1;
 858         }
 859
 860         return 0;
 861 }
 862
 863 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 864 {
 865         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 866                 return false;
 867
 868         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 869                 return false;
 870
 871         /* different data direction or already started, don't merge */
 872         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 873                 return false;
 874
 875         /* must be same device */
 876         if (rq->rq_disk != bio->bi_bdev->bd_disk)
 877                 return false;
 878
 879         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 880         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 881                 return false;
 882
 883         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 884         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 885                 return false;
 886
 887         /* must be using the same buffer */
 888         if (req_op(rq) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 889             !blk_write_same_mergeable(rq->bio, bio))
 890                 return false;
 891
 892         /*
 893          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 894          * non-hint IO.
 895          */
 896         if (rq->write_hint != bio->bi_write_hint)
 897                 return false;
 898
 899         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 900                 return false;
 901
 902         return true;
 903 }
 904
 905 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 906 {
 907         if (blk_discard_mergable(rq))
 908                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 909         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 910                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 911         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 912                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 913         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 914 }
 915
 916 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 917 {
 918         if (!blk_do_io_stat(req))
 919                 return;
 920
 921         part_stat_lock();
 922         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 923         part_stat_unlock();
 924 }
 925
 926 enum bio_merge_status {
 927         BIO_MERGE_OK,
 928         BIO_MERGE_NONE,
 929         BIO_MERGE_FAILED,
 930 };
 931
 932 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 933                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 934 {
 935         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 936
 937         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 938                 return BIO_MERGE_FAILED;
 939
 940         trace_block_bio_backmerge(bio);
 941         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 942
 943         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 944                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 945
 946         req->biotail->bi_next = bio;
 947         req->biotail = bio;
 948         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 949
 950         bio_crypt_free_ctx(bio);
 951
 952         blk_account_io_merge_bio(req);
 953         return BIO_MERGE_OK;
 954 }
 955
 956 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
 957                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 958 {
 959         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 960
 961         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 962                 return BIO_MERGE_FAILED;
 963
 964         trace_block_bio_frontmerge(bio);
 965         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 966
 967         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 968                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 969
 970         bio->bi_next = req->bio;
 971         req->bio = bio;
 972
 973         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 974         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 975
 976         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
 977
 978         blk_account_io_merge_bio(req);
 979         return BIO_MERGE_OK;
 980 }
 981
 982 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
 983                 struct request *req, struct bio *bio)
 984 {
 985         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 986
 987         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 988                 goto no_merge;
 989         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 990             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 991                 goto no_merge;
 992
 993         rq_qos_merge(q, req, bio);
 994
 995         req->biotail->bi_next = bio;
 996         req->biotail = bio;
 997         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 998         req->nr_phys_segments = segments + 1;
 999
1000         blk_account_io_merge_bio(req);
1001         return BIO_MERGE_OK;
1002 no_merge:
1003         req_set_nomerge(q, req);
1004         return BIO_MERGE_FAILED;
1005 }
1006
1007 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1008                                                    struct request *rq,
1009                                                    struct bio *bio,
1010                                                    unsigned int nr_segs,
1011                                                    bool sched_allow_merge)
1012 {
1013         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1014                 return BIO_MERGE_NONE;
1015
1016         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1017         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1018                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1019                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1020                 break;
1021         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1022                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1023                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1024                 break;
1025         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1026                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1027         default:
1028                 return BIO_MERGE_NONE;
1029         }
1030
1031         return BIO_MERGE_FAILED;
1032 }
1033
1034 /**
1035  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1036  * @q: request_queue new bio is being queued at
1037  * @bio: new bio being queued
1038  * @nr_segs: number of segments in @bio
1039  * @same_queue_rq: pointer to &struct request that gets filled in when
1040  * another request associated with @q is found on the plug list
1041  * (optional, may be %NULL)
1042  *
1043  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with a request
1044  * on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1045  * otherwise %false.
1046  *
1047  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1048  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1049  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1050  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1051  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1052  * merging parameters without querying the elevator.
1053  *
1054  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1055  */
1056 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1057                 unsigned int nr_segs, struct request **same_queue_rq)
1058 {
1059         struct blk_plug *plug;
1060         struct request *rq;
1061         struct list_head *plug_list;
1062
1063         plug = blk_mq_plug(q, bio);
1064         if (!plug)
1065                 return false;
1066
1067         plug_list = &plug->mq_list;
1068
1069         list_for_each_entry_reverse(rq, plug_list, queuelist) {
1070                 if (rq->q == q && same_queue_rq) {
1071                         /*
1072                          * Only blk-mq multiple hardware queues case checks the
1073                          * rq in the same queue, there should be only one such
1074                          * rq in a queue
1075                          **/
1076                         *same_queue_rq = rq;
1077                 }
1078
1079                 if (rq->q != q)
1080                         continue;
1081
1082                 if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1083                     BIO_MERGE_OK)
1084                         return true;
1085         }
1086
1087         return false;
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1092  * of them.
1093  */
1094 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1095                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1096 {
1097         struct request *rq;
1098         int checked = 8;
1099
1100         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1101                 if (!checked--)
1102                         break;
1103
1104                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1105                 case BIO_MERGE_NONE:
1106                         continue;
1107                 case BIO_MERGE_OK:
1108                         return true;
1109                 case BIO_MERGE_FAILED:
1110                         return false;
1111                 }
1112
1113         }
1114
1115         return false;
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1118
1119 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1120                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1121 {
1122         struct request *rq;
1123
1124         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1125         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1126                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1127                         return false;
1128                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1129                         return false;
1130                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1131                 if (!*merged_request)
1132                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1133                 return true;
1134         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1135                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1136                         return false;
1137                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1138                         return false;
1139                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1140                 if (!*merged_request)
1141                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1142                 return true;
1143         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1144                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1145         default:
1146                 return false;
1147         }
1148 }
1149 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);