Merge tag 'sound-5.18-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tiwai...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/sched/sysctl.h>
20 #include <linux/blk-crypto.h>
21 #include <linux/xarray.h>
22
23 #include <trace/events/block.h>
24 #include "blk.h"
25 #include "blk-rq-qos.h"
26 #include "blk-cgroup.h"
27
28 struct bio_alloc_cache {
29         struct bio              *free_list;
30         unsigned int            nr;
31 };
32
33 static struct biovec_slab {
34         int nr_vecs;
35         char *name;
36         struct kmem_cache *slab;
37 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
38         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
39         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
40         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
41         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
42 };
43
44 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
45 {
46         switch (nr_vecs) {
47         /* smaller bios use inline vecs */
48         case 5 ... 16:
49                 return &bvec_slabs[0];
50         case 17 ... 64:
51                 return &bvec_slabs[1];
52         case 65 ... 128:
53                 return &bvec_slabs[2];
54         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
55                 return &bvec_slabs[3];
56         default:
57                 BUG();
58                 return NULL;
59         }
60 }
61
62 /*
63  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
64  * IO code that does not need private memory pools.
65  */
66 struct bio_set fs_bio_set;
67 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
68
69 /*
70  * Our slab pool management
71  */
72 struct bio_slab {
73         struct kmem_cache *slab;
74         unsigned int slab_ref;
75         unsigned int slab_size;
76         char name[8];
77 };
78 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
79 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
80
81 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
82 {
83         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
84
85         if (!bslab)
86                 return NULL;
87
88         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
89         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
90                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
91                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
92         if (!bslab->slab)
93                 goto fail_alloc_slab;
94
95         bslab->slab_ref = 1;
96         bslab->slab_size = size;
97
98         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
99                 return bslab;
100
101         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
102
103 fail_alloc_slab:
104         kfree(bslab);
105         return NULL;
106 }
107
108 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
109 {
110         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
111 }
112
113 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
114 {
115         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
116         struct bio_slab *bslab;
117
118         mutex_lock(&bio_slab_lock);
119         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
120         if (bslab)
121                 bslab->slab_ref++;
122         else
123                 bslab = create_bio_slab(size);
124         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
125
126         if (bslab)
127                 return bslab->slab;
128         return NULL;
129 }
130
131 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
132 {
133         struct bio_slab *bslab = NULL;
134         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
135
136         mutex_lock(&bio_slab_lock);
137
138         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
139         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
140                 goto out;
141
142         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
143
144         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
145
146         if (--bslab->slab_ref)
147                 goto out;
148
149         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
150
151         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
152         kfree(bslab);
153
154 out:
155         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
156 }
157
158 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
159 {
160         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
161
162         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
163                 mempool_free(bv, pool);
164         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
165                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
166 }
167
168 /*
169  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
170  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
171  */
172 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
173 {
174         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
175                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
176 }
177
178 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
179                 gfp_t gfp_mask)
180 {
181         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
182
183         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
184                 return NULL;
185
186         /*
187          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
188          * We also rely on this in the bvec_free path.
189          */
190         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
191
192         /*
193          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
194          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
195          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
196          */
197         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
198                 struct bio_vec *bvl;
199
200                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
201                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
202                         return bvl;
203                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
204         }
205
206         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
207 }
208
209 void bio_uninit(struct bio *bio)
210 {
211 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
212         if (bio->bi_blkg) {
213                 blkg_put(bio->bi_blkg);
214                 bio->bi_blkg = NULL;
215         }
216 #endif
217         if (bio_integrity(bio))
218                 bio_integrity_free(bio);
219
220         bio_crypt_free_ctx(bio);
221 }
222 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
223
224 static void bio_free(struct bio *bio)
225 {
226         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
227         void *p;
228
229         bio_uninit(bio);
230
231         if (bs) {
232                 bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, bio->bi_max_vecs);
233
234                 /*
235                  * If we have front padding, adjust the bio pointer before freeing
236                  */
237                 p = bio;
238                 p -= bs->front_pad;
239
240                 mempool_free(p, &bs->bio_pool);
241         } else {
242                 /* Bio was allocated by bio_kmalloc() */
243                 kfree(bio);
244         }
245 }
246
247 /*
248  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
249  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
250  * when IO has completed, or when the bio is released.
251  */
252 void bio_init(struct bio *bio, struct block_device *bdev, struct bio_vec *table,
253               unsigned short max_vecs, unsigned int opf)
254 {
255         bio->bi_next = NULL;
256         bio->bi_bdev = bdev;
257         bio->bi_opf = opf;
258         bio->bi_flags = 0;
259         bio->bi_ioprio = 0;
260         bio->bi_status = 0;
261         bio->bi_iter.bi_sector = 0;
262         bio->bi_iter.bi_size = 0;
263         bio->bi_iter.bi_idx = 0;
264         bio->bi_iter.bi_bvec_done = 0;
265         bio->bi_end_io = NULL;
266         bio->bi_private = NULL;
267 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
268         bio->bi_blkg = NULL;
269         bio->bi_issue.value = 0;
270         if (bdev)
271                 bio_associate_blkg(bio);
272 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
273         bio->bi_iocost_cost = 0;
274 #endif
275 #endif
276 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
277         bio->bi_crypt_context = NULL;
278 #endif
279 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
280         bio->bi_integrity = NULL;
281 #endif
282         bio->bi_vcnt = 0;
283
284         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
285         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
286         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
287
288         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
289         bio->bi_io_vec = table;
290         bio->bi_pool = NULL;
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
293
294 /**
295  * bio_reset - reinitialize a bio
296  * @bio:        bio to reset
297  * @bdev:       block device to use the bio for
298  * @opf:        operation and flags for bio
299  *
300  * Description:
301  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
302  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
303  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
304  *   comment in struct bio.
305  */
306 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, unsigned int opf)
307 {
308         bio_uninit(bio);
309         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
310         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
311         bio->bi_bdev = bdev;
312         if (bio->bi_bdev)
313                 bio_associate_blkg(bio);
314         bio->bi_opf = opf;
315 }
316 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
317
318 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
319 {
320         struct bio *parent = bio->bi_private;
321
322         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
323                 parent->bi_status = bio->bi_status;
324         bio_put(bio);
325         return parent;
326 }
327
328 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
329 {
330         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
331 }
332
333 /**
334  * bio_chain - chain bio completions
335  * @bio: the target bio
336  * @parent: the parent bio of @bio
337  *
338  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
339  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
340  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
341  *
342  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
343  */
344 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
345 {
346         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
347
348         bio->bi_private = parent;
349         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
350         bio_inc_remaining(parent);
351 }
352 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
353
354 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
355                 unsigned int nr_pages, unsigned int opf, gfp_t gfp)
356 {
357         struct bio *new = bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp);
358
359         if (bio) {
360                 bio_chain(bio, new);
361                 submit_bio(bio);
362         }
363
364         return new;
365 }
366 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
367
368 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
369 {
370         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
371         struct bio *bio;
372
373         while (1) {
374                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
375                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
376                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
377
378                 if (!bio)
379                         break;
380
381                 submit_bio_noacct(bio);
382         }
383 }
384
385 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
386 {
387         struct bio_list punt, nopunt;
388         struct bio *bio;
389
390         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
391                 return;
392         /*
393          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
394          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
395          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
396          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
397          * our own rescuer would be bad.
398          *
399          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
400          * remove from the middle of the list:
401          */
402
403         bio_list_init(&punt);
404         bio_list_init(&nopunt);
405
406         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
407                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
408         current->bio_list[0] = nopunt;
409
410         bio_list_init(&nopunt);
411         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
412                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
413         current->bio_list[1] = nopunt;
414
415         spin_lock(&bs->rescue_lock);
416         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
417         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
418
419         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
420 }
421
422 /**
423  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
424  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
425  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
426  * @opf:        operation and flags for bio
427  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
428  * @bs:         the bio_set to allocate from.
429  *
430  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
431  *
432  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
433  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
434  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
435  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
436  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
437  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
438  *
439  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
440  * bios are not submitted until after you return - see the code in
441  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
442  * stack overflows.
443  *
444  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
445  * would be susceptible to deadlocks, but we have
446  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
447  * thread.
448  *
449  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
450  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
451  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
452  * for per bio allocations.
453  *
454  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
455  */
456 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
457                              unsigned int opf, gfp_t gfp_mask,
458                              struct bio_set *bs)
459 {
460         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
461         struct bio *bio;
462         void *p;
463
464         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
465         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
466                 return NULL;
467
468         /*
469          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
470          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
471          * submitted (and thus freed) until after we return.
472          *
473          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
474          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
475          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
476          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
477          * mempool's reserve.
478          *
479          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
480          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
481          * current->bio_list, we first try the allocation without
482          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
483          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
484          * gfp_flags.
485          */
486         if (current->bio_list &&
487             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
488              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
489             bs->rescue_workqueue)
490                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
491
492         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
493         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
494                 punt_bios_to_rescuer(bs);
495                 gfp_mask = saved_gfp;
496                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
497         }
498         if (unlikely(!p))
499                 return NULL;
500
501         bio = p + bs->front_pad;
502         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
503                 struct bio_vec *bvl = NULL;
504
505                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
506                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
507                         punt_bios_to_rescuer(bs);
508                         gfp_mask = saved_gfp;
509                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
510                 }
511                 if (unlikely(!bvl))
512                         goto err_free;
513
514                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
515         } else if (nr_vecs) {
516                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
517         } else {
518                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
519         }
520
521         bio->bi_pool = bs;
522         return bio;
523
524 err_free:
525         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
526         return NULL;
527 }
528 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
529
530 /**
531  * bio_kmalloc - kmalloc a bio for I/O
532  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
533  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
534  *
535  * Use kmalloc to allocate and initialize a bio.
536  *
537  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
538  */
539 struct bio *bio_kmalloc(gfp_t gfp_mask, unsigned short nr_iovecs)
540 {
541         struct bio *bio;
542
543         if (nr_iovecs > UIO_MAXIOV)
544                 return NULL;
545
546         bio = kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_iovecs), gfp_mask);
547         if (unlikely(!bio))
548                 return NULL;
549         bio_init(bio, NULL, nr_iovecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_iovecs,
550                  0);
551         bio->bi_pool = NULL;
552         return bio;
553 }
554 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
555
556 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
557 {
558         struct bio_vec bv;
559         struct bvec_iter iter;
560
561         bio_for_each_segment(bv, bio, iter)
562                 memzero_bvec(&bv);
563 }
564 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
565
566 /**
567  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
568  * @bio:        the bio to be truncated
569  * @new_size:   new size for truncating the bio
570  *
571  * Description:
572  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
573  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
574  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
575  */
576 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
577 {
578         struct bio_vec bv;
579         struct bvec_iter iter;
580         unsigned int done = 0;
581         bool truncated = false;
582
583         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
584                 return;
585
586         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
587                 goto exit;
588
589         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
590                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
591                         unsigned offset;
592
593                         if (!truncated)
594                                 offset = new_size - done;
595                         else
596                                 offset = 0;
597                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
598                                   bv.bv_len - offset);
599                         truncated = true;
600                 }
601                 done += bv.bv_len;
602         }
603
604  exit:
605         /*
606          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
607          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
608          * in its .end_bio() callback.
609          *
610          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
611          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
612          */
613         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
614 }
615
616 /**
617  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
618  * @bio:        bio to truncate
619  *
620  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
621  * block size is some multiple of the physical sector size.
622  *
623  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
624  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
625  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
626  * sector" case.
627  */
628 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
629 {
630         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
631
632         if (!maxsector)
633                 return;
634
635         /*
636          * If the *whole* IO is past the end of the device,
637          * let it through, and the IO layer will turn it into
638          * an EIO.
639          */
640         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
641                 return;
642
643         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
644         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
645                 return;
646
647         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
648 }
649
650 #define ALLOC_CACHE_MAX         512
651 #define ALLOC_CACHE_SLACK        64
652
653 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
654                                   unsigned int nr)
655 {
656         unsigned int i = 0;
657         struct bio *bio;
658
659         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
660                 cache->free_list = bio->bi_next;
661                 cache->nr--;
662                 bio_free(bio);
663                 if (++i == nr)
664                         break;
665         }
666 }
667
668 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
669 {
670         struct bio_set *bs;
671
672         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
673         if (bs->cache) {
674                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
675
676                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
677         }
678         return 0;
679 }
680
681 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
682 {
683         int cpu;
684
685         if (!bs->cache)
686                 return;
687
688         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
689         for_each_possible_cpu(cpu) {
690                 struct bio_alloc_cache *cache;
691
692                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
693                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
694         }
695         free_percpu(bs->cache);
696 }
697
698 /**
699  * bio_put - release a reference to a bio
700  * @bio:   bio to release reference to
701  *
702  * Description:
703  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
704  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
705  **/
706 void bio_put(struct bio *bio)
707 {
708         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
709                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
710                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
711                         return;
712         }
713
714         if (bio_flagged(bio, BIO_PERCPU_CACHE)) {
715                 struct bio_alloc_cache *cache;
716
717                 bio_uninit(bio);
718                 cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
719                 bio->bi_next = cache->free_list;
720                 cache->free_list = bio;
721                 if (++cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX + ALLOC_CACHE_SLACK)
722                         bio_alloc_cache_prune(cache, ALLOC_CACHE_SLACK);
723                 put_cpu();
724         } else {
725                 bio_free(bio);
726         }
727 }
728 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
729
730 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
731 {
732         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
733         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
734                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
735         if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
736             bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
737                 bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
738         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
739         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
740
741         bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
742         blkcg_bio_issue_init(bio);
743
744         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
745                 return -ENOMEM;
746         if (bio_integrity(bio_src) &&
747             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
748                 return -ENOMEM;
749         return 0;
750 }
751
752 /**
753  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
754  * @bdev: block_device to clone onto
755  * @bio_src: bio to clone from
756  * @gfp: allocation priority
757  * @bs: bio_set to allocate from
758  *
759  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
760  * bio, but not the actual data it points to.
761  *
762  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
763  */
764 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
765                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
766 {
767         struct bio *bio;
768
769         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
770         if (!bio)
771                 return NULL;
772
773         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
774                 bio_put(bio);
775                 return NULL;
776         }
777         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
778
779         return bio;
780 }
781 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
782
783 /**
784  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
785  * @bdev: block_device to clone onto
786  * @bio: bio to clone into
787  * @bio_src: bio to clone from
788  * @gfp: allocation priority
789  *
790  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
791  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
792  *
793  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
794  */
795 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
796                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
797 {
798         int ret;
799
800         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
801         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
802         if (ret)
803                 bio_uninit(bio);
804         return ret;
805 }
806 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
807
808 /**
809  * bio_full - check if the bio is full
810  * @bio:        bio to check
811  * @len:        length of one segment to be added
812  *
813  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
814  * added to the bio, otherwise return false
815  */
816 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
817 {
818         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
819                 return true;
820         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
821                 return true;
822         return false;
823 }
824
825 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
826                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
827                 bool *same_page)
828 {
829         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
830         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
831         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
832
833         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
834                 return false;
835         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
836                 return false;
837
838         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
839         if (*same_page)
840                 return true;
841         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
842 }
843
844 /**
845  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
846  * @bio: destination bio
847  * @page: start page to add
848  * @len: length of the data to add
849  * @off: offset of the data relative to @page
850  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
851  *
852  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
853  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
854  * page size.
855  *
856  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
857  *
858  * Return %true on success or %false on failure.
859  */
860 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
861                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
862 {
863         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
864                 return false;
865
866         if (bio->bi_vcnt > 0) {
867                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
868
869                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
870                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
871                                 *same_page = false;
872                                 return false;
873                         }
874                         bv->bv_len += len;
875                         bio->bi_iter.bi_size += len;
876                         return true;
877                 }
878         }
879         return false;
880 }
881
882 /*
883  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
884  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
885  * or Zone Append operations that we can't split.
886  */
887 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
888                                  struct page *page, unsigned len,
889                                  unsigned offset, bool *same_page)
890 {
891         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
892         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
893         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
894         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
895
896         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
897                 return false;
898         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
899                 return false;
900         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
901 }
902
903 /**
904  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
905  * @q: the target queue
906  * @bio: destination bio
907  * @page: page to add
908  * @len: vec entry length
909  * @offset: vec entry offset
910  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
911  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
912  *
913  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
914  * and gap limitations.
915  */
916 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
917                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
918                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
919 {
920         struct bio_vec *bvec;
921
922         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
923                 return 0;
924
925         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
926                 return 0;
927
928         if (bio->bi_vcnt > 0) {
929                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
930                         return len;
931
932                 /*
933                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
934                  * would create a gap, disallow it.
935                  */
936                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
937                 if (bvec_gap_to_prev(q, bvec, offset))
938                         return 0;
939         }
940
941         if (bio_full(bio, len))
942                 return 0;
943
944         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
945                 return 0;
946
947         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
948         bvec->bv_page = page;
949         bvec->bv_len = len;
950         bvec->bv_offset = offset;
951         bio->bi_vcnt++;
952         bio->bi_iter.bi_size += len;
953         return len;
954 }
955
956 /**
957  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
958  * @q: the target queue
959  * @bio: destination bio
960  * @page: page to add
961  * @len: vec entry length
962  * @offset: vec entry offset
963  *
964  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
965  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
966  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
967  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
968  *
969  * This should only be used by passthrough bios.
970  */
971 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
972                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
973 {
974         bool same_page = false;
975         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
976                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
977 }
978 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
979
980 /**
981  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
982  * @bio: destination bio
983  * @page: page to add
984  * @len: vec entry length
985  * @offset: vec entry offset
986  *
987  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
988  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
989  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
990  * other limitations of the target block device. The target block device must
991  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
992  * to an empty bio.
993  *
994  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
995  */
996 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
997                              unsigned int len, unsigned int offset)
998 {
999         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1000         bool same_page = false;
1001
1002         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1003                 return 0;
1004
1005         if (WARN_ON_ONCE(!blk_queue_is_zoned(q)))
1006                 return 0;
1007
1008         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1009                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1010 }
1011 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1012
1013 /**
1014  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1015  * @bio: destination bio
1016  * @page: start page to add
1017  * @len: length of the data to add, may cross pages
1018  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1019  *
1020  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1021  * that @bio has space for another bvec.
1022  */
1023 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1024                 unsigned int len, unsigned int off)
1025 {
1026         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
1027
1028         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1029         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1030
1031         bv->bv_page = page;
1032         bv->bv_offset = off;
1033         bv->bv_len = len;
1034
1035         bio->bi_iter.bi_size += len;
1036         bio->bi_vcnt++;
1037
1038         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
1039                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1040 }
1041 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1042
1043 /**
1044  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1045  *      @bio: destination bio
1046  *      @page: start page to add
1047  *      @len: vec entry length, may cross pages
1048  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1049  *
1050  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1051  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1052  */
1053 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1054                  unsigned int len, unsigned int offset)
1055 {
1056         bool same_page = false;
1057
1058         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1059                 if (bio_full(bio, len))
1060                         return 0;
1061                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1062         }
1063         return len;
1064 }
1065 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1066
1067 /**
1068  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1069  * @bio: BIO to add to.
1070  * @folio: Folio to add.
1071  * @len: How many bytes from the folio to add.
1072  * @off: First byte in this folio to add.
1073  *
1074  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1075  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1076  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1077  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1078  *
1079  * Return: Whether the addition was successful.
1080  */
1081 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1082                    size_t off)
1083 {
1084         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1085                 return false;
1086         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1087 }
1088
1089 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1090 {
1091         struct bvec_iter_all iter_all;
1092         struct bio_vec *bvec;
1093
1094         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1095                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1096                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1097                 put_page(bvec->bv_page);
1098         }
1099 }
1100 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1101
1102 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1103 {
1104         size_t size = iov_iter_count(iter);
1105
1106         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1107
1108         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1109                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1110                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1111
1112                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1113         }
1114
1115         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1116         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1117         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1118         bio->bi_iter.bi_size = size;
1119         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1120         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1121 }
1122
1123 static void bio_put_pages(struct page **pages, size_t size, size_t off)
1124 {
1125         size_t i, nr = DIV_ROUND_UP(size + (off & ~PAGE_MASK), PAGE_SIZE);
1126
1127         for (i = 0; i < nr; i++)
1128                 put_page(pages[i]);
1129 }
1130
1131 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1132
1133 /**
1134  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1135  * @bio: bio to add pages to
1136  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1137  *
1138  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1139  * pages will have to be released using put_page() when done.
1140  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1141  * next non-empty segment of the iov iterator.
1142  */
1143 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1144 {
1145         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1146         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1147         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1148         struct page **pages = (struct page **)bv;
1149         bool same_page = false;
1150         ssize_t size, left;
1151         unsigned len, i;
1152         size_t offset;
1153
1154         /*
1155          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1156          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1157          * without overwriting the temporary page array.
1158         */
1159         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1160         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1161
1162         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1163         if (unlikely(size <= 0))
1164                 return size ? size : -EFAULT;
1165
1166         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1167                 struct page *page = pages[i];
1168
1169                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1170
1171                 if (__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1172                         if (same_page)
1173                                 put_page(page);
1174                 } else {
1175                         if (WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len))) {
1176                                 bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1177                                 return -EINVAL;
1178                         }
1179                         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1180                 }
1181                 offset = 0;
1182         }
1183
1184         iov_iter_advance(iter, size);
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 static int __bio_iov_append_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1189 {
1190         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1191         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1192         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1193         unsigned int max_append_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1194         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1195         struct page **pages = (struct page **)bv;
1196         ssize_t size, left;
1197         unsigned len, i;
1198         size_t offset;
1199         int ret = 0;
1200
1201         if (WARN_ON_ONCE(!max_append_sectors))
1202                 return 0;
1203
1204         /*
1205          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1206          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1207          * without overwriting the temporary page array.
1208          */
1209         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1210         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1211
1212         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1213         if (unlikely(size <= 0))
1214                 return size ? size : -EFAULT;
1215
1216         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1217                 struct page *page = pages[i];
1218                 bool same_page = false;
1219
1220                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1221                 if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1222                                 max_append_sectors, &same_page) != len) {
1223                         bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1224                         ret = -EINVAL;
1225                         break;
1226                 }
1227                 if (same_page)
1228                         put_page(page);
1229                 offset = 0;
1230         }
1231
1232         iov_iter_advance(iter, size - left);
1233         return ret;
1234 }
1235
1236 /**
1237  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1238  * @bio: bio to add pages to
1239  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1240  *
1241  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1242  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1243  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1244  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1245  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1246  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1247  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1248  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1249  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1250  *
1251  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1252  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1253  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1254  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1255  *
1256  * It's intended for direct IO, so doesn't do PSI tracking, the caller is
1257  * responsible for setting BIO_WORKINGSET if necessary.
1258  */
1259 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1260 {
1261         int ret = 0;
1262
1263         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1264                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1265                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1266                 return 0;
1267         }
1268
1269         do {
1270                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND)
1271                         ret = __bio_iov_append_get_pages(bio, iter);
1272                 else
1273                         ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1274         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1275
1276         /* don't account direct I/O as memory stall */
1277         bio_clear_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
1278         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1279 }
1280 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1281
1282 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1283 {
1284         complete(bio->bi_private);
1285 }
1286
1287 /**
1288  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1289  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1290  *
1291  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1292  * bio_endio() on failure.
1293  *
1294  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1295  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1296  * on his own.
1297  */
1298 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1299 {
1300         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1301                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1302         unsigned long hang_check;
1303
1304         bio->bi_private = &done;
1305         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1306         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1307         submit_bio(bio);
1308
1309         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1310         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1311         if (hang_check)
1312                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1313                                         hang_check * (HZ/2)))
1314                         ;
1315         else
1316                 wait_for_completion_io(&done);
1317
1318         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1319 }
1320 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1321
1322 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1323 {
1324         if (bio_integrity(bio))
1325                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1326
1327         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1328         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1329 }
1330 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1331
1332 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1333                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1334 {
1335         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1336                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1337                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1338                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1339                 void *src_buf;
1340
1341                 src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1342                 memcpy_to_bvec(&dst_bv, src_buf);
1343                 kunmap_local(src_buf);
1344
1345                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1346                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1347         }
1348 }
1349 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1350
1351 /**
1352  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1353  * @src: source bio
1354  * @dst: destination bio
1355  *
1356  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1357  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1358  */
1359 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1360 {
1361         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1362         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1363
1364         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1365 }
1366 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1367
1368 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1369 {
1370         struct bio_vec *bvec;
1371         struct bvec_iter_all iter_all;
1372
1373         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1374                 __free_page(bvec->bv_page);
1375 }
1376 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1377
1378 /*
1379  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1380  * for performing direct-IO in BIOs.
1381  *
1382  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1383  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1384  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1385  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1386  * in process context.
1387  *
1388  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1389  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1390  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1391  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1392  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1393  *
1394  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1395  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1396  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1397  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1398  * pagecache.
1399  *
1400  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1401  * deferred bio dirtying paths.
1402  */
1403
1404 /*
1405  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1406  */
1407 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1408 {
1409         struct bio_vec *bvec;
1410         struct bvec_iter_all iter_all;
1411
1412         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1413                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1414                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1415         }
1416 }
1417
1418 /*
1419  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1420  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1421  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1422  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1423  *
1424  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1425  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1426  * bio_put() against the BIO.
1427  */
1428
1429 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1430
1431 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1432 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1433 static struct bio *bio_dirty_list;
1434
1435 /*
1436  * This runs in process context
1437  */
1438 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1439 {
1440         struct bio *bio, *next;
1441
1442         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1443         next = bio_dirty_list;
1444         bio_dirty_list = NULL;
1445         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1446
1447         while ((bio = next) != NULL) {
1448                 next = bio->bi_private;
1449
1450                 bio_release_pages(bio, true);
1451                 bio_put(bio);
1452         }
1453 }
1454
1455 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1456 {
1457         struct bio_vec *bvec;
1458         unsigned long flags;
1459         struct bvec_iter_all iter_all;
1460
1461         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1462                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1463                         goto defer;
1464         }
1465
1466         bio_release_pages(bio, false);
1467         bio_put(bio);
1468         return;
1469 defer:
1470         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1471         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1472         bio_dirty_list = bio;
1473         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1474         schedule_work(&bio_dirty_work);
1475 }
1476
1477 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1478 {
1479         /*
1480          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1481          * we always end io on the first invocation.
1482          */
1483         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1484                 return true;
1485
1486         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1487
1488         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1489                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1490                 return true;
1491         }
1492
1493         return false;
1494 }
1495
1496 /**
1497  * bio_endio - end I/O on a bio
1498  * @bio:        bio
1499  *
1500  * Description:
1501  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1502  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1503  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1504  *
1505  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1506  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1507  *   last time.
1508  **/
1509 void bio_endio(struct bio *bio)
1510 {
1511 again:
1512         if (!bio_remaining_done(bio))
1513                 return;
1514         if (!bio_integrity_endio(bio))
1515                 return;
1516
1517         rq_qos_done_bio(bio);
1518
1519         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1520                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1521                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1522         }
1523
1524         /*
1525          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1526          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1527          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1528          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1529          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1530          * gcc's sibling call optimization.
1531          */
1532         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1533                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1534                 goto again;
1535         }
1536
1537         blk_throtl_bio_endio(bio);
1538         /* release cgroup info */
1539         bio_uninit(bio);
1540         if (bio->bi_end_io)
1541                 bio->bi_end_io(bio);
1542 }
1543 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1544
1545 /**
1546  * bio_split - split a bio
1547  * @bio:        bio to split
1548  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1549  * @gfp:        gfp mask
1550  * @bs:         bio set to allocate from
1551  *
1552  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1553  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1554  *
1555  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1556  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1557  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1558  */
1559 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1560                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1561 {
1562         struct bio *split;
1563
1564         BUG_ON(sectors <= 0);
1565         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1566
1567         /* Zone append commands cannot be split */
1568         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1569                 return NULL;
1570
1571         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1572         if (!split)
1573                 return NULL;
1574
1575         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1576
1577         if (bio_integrity(split))
1578                 bio_integrity_trim(split);
1579
1580         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1581
1582         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1583                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1584
1585         return split;
1586 }
1587 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1588
1589 /**
1590  * bio_trim - trim a bio
1591  * @bio:        bio to trim
1592  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1593  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1594  *
1595  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1596  * to the underlying device in parts.
1597  */
1598 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1599 {
1600         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1601                          offset + size > bio_sectors(bio)))
1602                 return;
1603
1604         size <<= 9;
1605         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1606                 return;
1607
1608         bio_advance(bio, offset << 9);
1609         bio->bi_iter.bi_size = size;
1610
1611         if (bio_integrity(bio))
1612                 bio_integrity_trim(bio);
1613 }
1614 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1615
1616 /*
1617  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1618  * use the global biovec slabs created for general use.
1619  */
1620 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1621 {
1622         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1623
1624         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1625 }
1626
1627 /*
1628  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1629  *
1630  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1631  * kzalloc()).
1632  */
1633 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1634 {
1635         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1636         if (bs->rescue_workqueue)
1637                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1638         bs->rescue_workqueue = NULL;
1639
1640         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1641         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1642
1643         bioset_integrity_free(bs);
1644         if (bs->bio_slab)
1645                 bio_put_slab(bs);
1646         bs->bio_slab = NULL;
1647 }
1648 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1649
1650 /**
1651  * bioset_init - Initialize a bio_set
1652  * @bs:         pool to initialize
1653  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1654  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1655  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1656  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1657  *
1658  * Description:
1659  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1660  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1661  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1662  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1663  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1664  *    or things will break badly.
1665  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1666  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1667  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1668  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1669  *
1670  */
1671 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1672                 unsigned int pool_size,
1673                 unsigned int front_pad,
1674                 int flags)
1675 {
1676         bs->front_pad = front_pad;
1677         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1678                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1679         else
1680                 bs->back_pad = 0;
1681
1682         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1683         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1684         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1685
1686         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1687         if (!bs->bio_slab)
1688                 return -ENOMEM;
1689
1690         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1691                 goto bad;
1692
1693         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1694             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1695                 goto bad;
1696
1697         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1698                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1699                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1700                 if (!bs->rescue_workqueue)
1701                         goto bad;
1702         }
1703         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1704                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1705                 if (!bs->cache)
1706                         goto bad;
1707                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1708         }
1709
1710         return 0;
1711 bad:
1712         bioset_exit(bs);
1713         return -ENOMEM;
1714 }
1715 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1716
1717 /*
1718  * Initialize and setup a new bio_set, based on the settings from
1719  * another bio_set.
1720  */
1721 int bioset_init_from_src(struct bio_set *bs, struct bio_set *src)
1722 {
1723         int flags;
1724
1725         flags = 0;
1726         if (src->bvec_pool.min_nr)
1727                 flags |= BIOSET_NEED_BVECS;
1728         if (src->rescue_workqueue)
1729                 flags |= BIOSET_NEED_RESCUER;
1730
1731         return bioset_init(bs, src->bio_pool.min_nr, src->front_pad, flags);
1732 }
1733 EXPORT_SYMBOL(bioset_init_from_src);
1734
1735 /**
1736  * bio_alloc_kiocb - Allocate a bio from bio_set based on kiocb
1737  * @kiocb:      kiocb describing the IO
1738  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
1739  * @nr_vecs:    number of iovecs to pre-allocate
1740  * @opf:        operation and flags for bio
1741  * @bs:         bio_set to allocate from
1742  *
1743  * Description:
1744  *    Like @bio_alloc_bioset, but pass in the kiocb. The kiocb is only
1745  *    used to check if we should dip into the per-cpu bio_set allocation
1746  *    cache. The allocation uses GFP_KERNEL internally. On return, the
1747  *    bio is marked BIO_PERCPU_CACHEABLE, and the final put of the bio
1748  *    MUST be done from process context, not hard/soft IRQ.
1749  *
1750  */
1751 struct bio *bio_alloc_kiocb(struct kiocb *kiocb, struct block_device *bdev,
1752                 unsigned short nr_vecs, unsigned int opf, struct bio_set *bs)
1753 {
1754         struct bio_alloc_cache *cache;
1755         struct bio *bio;
1756
1757         if (!(kiocb->ki_flags & IOCB_ALLOC_CACHE) || nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
1758                 return bio_alloc_bioset(bdev, nr_vecs, opf, GFP_KERNEL, bs);
1759
1760         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
1761         if (cache->free_list) {
1762                 bio = cache->free_list;
1763                 cache->free_list = bio->bi_next;
1764                 cache->nr--;
1765                 put_cpu();
1766                 bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL,
1767                          nr_vecs, opf);
1768                 bio->bi_pool = bs;
1769                 bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1770                 return bio;
1771         }
1772         put_cpu();
1773         bio = bio_alloc_bioset(bdev, nr_vecs, opf, GFP_KERNEL, bs);
1774         bio_set_flag(bio, BIO_PERCPU_CACHE);
1775         return bio;
1776 }
1777 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_alloc_kiocb);
1778
1779 static int __init init_bio(void)
1780 {
1781         int i;
1782
1783         bio_integrity_init();
1784
1785         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1786                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1787
1788                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1789                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1790                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1791         }
1792
1793         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1794                                         bio_cpu_dead);
1795
1796         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1797                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1798
1799         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1800                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1801
1802         return 0;
1803 }
1804 subsys_initcall(init_bio);