Merge tag '6.3-rc-smb3-client-fixes-part2' of git://git.samba.org/sfrench/cifs-2.6
[platform/kernel/linux-starfive.git] / block / blk-core.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 1991, 1992 Linus Torvalds
4  * Copyright (C) 1994,      Karl Keyte: Added support for disk statistics
5  * Elevator latency, (C) 2000  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
6  * Queue request tables / lock, selectable elevator, Jens Axboe <axboe@suse.de>
7  * kernel-doc documentation started by NeilBrown <neilb@cse.unsw.edu.au>
8  *      -  July2000
9  * bio rewrite, highmem i/o, etc, Jens Axboe <axboe@suse.de> - may 2001
10  */
11
12 /*
13  * This handles all read/write requests to block devices
14  */
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/bio.h>
18 #include <linux/blkdev.h>
19 #include <linux/blk-pm.h>
20 #include <linux/blk-integrity.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/kernel_stat.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/completion.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/swap.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/list_sort.h>
34 #include <linux/delay.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/pm_runtime.h>
37 #include <linux/t10-pi.h>
38 #include <linux/debugfs.h>
39 #include <linux/bpf.h>
40 #include <linux/part_stat.h>
41 #include <linux/sched/sysctl.h>
42 #include <linux/blk-crypto.h>
43
44 #define CREATE_TRACE_POINTS
45 #include <trace/events/block.h>
46
47 #include "blk.h"
48 #include "blk-mq-sched.h"
49 #include "blk-pm.h"
50 #include "blk-cgroup.h"
51 #include "blk-throttle.h"
52
53 struct dentry *blk_debugfs_root;
54
55 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_remap);
56 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_remap);
57 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_complete);
58 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_split);
59 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_unplug);
60 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_insert);
61
62 static DEFINE_IDA(blk_queue_ida);
63
64 /*
65  * For queue allocation
66  */
67 static struct kmem_cache *blk_requestq_cachep;
68
69 /*
70  * Controlling structure to kblockd
71  */
72 static struct workqueue_struct *kblockd_workqueue;
73
74 /**
75  * blk_queue_flag_set - atomically set a queue flag
76  * @flag: flag to be set
77  * @q: request queue
78  */
79 void blk_queue_flag_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
80 {
81         set_bit(flag, &q->queue_flags);
82 }
83 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_set);
84
85 /**
86  * blk_queue_flag_clear - atomically clear a queue flag
87  * @flag: flag to be cleared
88  * @q: request queue
89  */
90 void blk_queue_flag_clear(unsigned int flag, struct request_queue *q)
91 {
92         clear_bit(flag, &q->queue_flags);
93 }
94 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_clear);
95
96 /**
97  * blk_queue_flag_test_and_set - atomically test and set a queue flag
98  * @flag: flag to be set
99  * @q: request queue
100  *
101  * Returns the previous value of @flag - 0 if the flag was not set and 1 if
102  * the flag was already set.
103  */
104 bool blk_queue_flag_test_and_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
105 {
106         return test_and_set_bit(flag, &q->queue_flags);
107 }
108 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_queue_flag_test_and_set);
109
110 #define REQ_OP_NAME(name) [REQ_OP_##name] = #name
111 static const char *const blk_op_name[] = {
112         REQ_OP_NAME(READ),
113         REQ_OP_NAME(WRITE),
114         REQ_OP_NAME(FLUSH),
115         REQ_OP_NAME(DISCARD),
116         REQ_OP_NAME(SECURE_ERASE),
117         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET),
118         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET_ALL),
119         REQ_OP_NAME(ZONE_OPEN),
120         REQ_OP_NAME(ZONE_CLOSE),
121         REQ_OP_NAME(ZONE_FINISH),
122         REQ_OP_NAME(ZONE_APPEND),
123         REQ_OP_NAME(WRITE_ZEROES),
124         REQ_OP_NAME(DRV_IN),
125         REQ_OP_NAME(DRV_OUT),
126 };
127 #undef REQ_OP_NAME
128
129 /**
130  * blk_op_str - Return string XXX in the REQ_OP_XXX.
131  * @op: REQ_OP_XXX.
132  *
133  * Description: Centralize block layer function to convert REQ_OP_XXX into
134  * string format. Useful in the debugging and tracing bio or request. For
135  * invalid REQ_OP_XXX it returns string "UNKNOWN".
136  */
137 inline const char *blk_op_str(enum req_op op)
138 {
139         const char *op_str = "UNKNOWN";
140
141         if (op < ARRAY_SIZE(blk_op_name) && blk_op_name[op])
142                 op_str = blk_op_name[op];
143
144         return op_str;
145 }
146 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_op_str);
147
148 static const struct {
149         int             errno;
150         const char      *name;
151 } blk_errors[] = {
152         [BLK_STS_OK]            = { 0,          "" },
153         [BLK_STS_NOTSUPP]       = { -EOPNOTSUPP, "operation not supported" },
154         [BLK_STS_TIMEOUT]       = { -ETIMEDOUT, "timeout" },
155         [BLK_STS_NOSPC]         = { -ENOSPC,    "critical space allocation" },
156         [BLK_STS_TRANSPORT]     = { -ENOLINK,   "recoverable transport" },
157         [BLK_STS_TARGET]        = { -EREMOTEIO, "critical target" },
158         [BLK_STS_NEXUS]         = { -EBADE,     "critical nexus" },
159         [BLK_STS_MEDIUM]        = { -ENODATA,   "critical medium" },
160         [BLK_STS_PROTECTION]    = { -EILSEQ,    "protection" },
161         [BLK_STS_RESOURCE]      = { -ENOMEM,    "kernel resource" },
162         [BLK_STS_DEV_RESOURCE]  = { -EBUSY,     "device resource" },
163         [BLK_STS_AGAIN]         = { -EAGAIN,    "nonblocking retry" },
164         [BLK_STS_OFFLINE]       = { -ENODEV,    "device offline" },
165
166         /* device mapper special case, should not leak out: */
167         [BLK_STS_DM_REQUEUE]    = { -EREMCHG, "dm internal retry" },
168
169         /* zone device specific errors */
170         [BLK_STS_ZONE_OPEN_RESOURCE]    = { -ETOOMANYREFS, "open zones exceeded" },
171         [BLK_STS_ZONE_ACTIVE_RESOURCE]  = { -EOVERFLOW, "active zones exceeded" },
172
173         /* everything else not covered above: */
174         [BLK_STS_IOERR]         = { -EIO,       "I/O" },
175 };
176
177 blk_status_t errno_to_blk_status(int errno)
178 {
179         int i;
180
181         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(blk_errors); i++) {
182                 if (blk_errors[i].errno == errno)
183                         return (__force blk_status_t)i;
184         }
185
186         return BLK_STS_IOERR;
187 }
188 EXPORT_SYMBOL_GPL(errno_to_blk_status);
189
190 int blk_status_to_errno(blk_status_t status)
191 {
192         int idx = (__force int)status;
193
194         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
195                 return -EIO;
196         return blk_errors[idx].errno;
197 }
198 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_errno);
199
200 const char *blk_status_to_str(blk_status_t status)
201 {
202         int idx = (__force int)status;
203
204         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
205                 return "<null>";
206         return blk_errors[idx].name;
207 }
208
209 /**
210  * blk_sync_queue - cancel any pending callbacks on a queue
211  * @q: the queue
212  *
213  * Description:
214  *     The block layer may perform asynchronous callback activity
215  *     on a queue, such as calling the unplug function after a timeout.
216  *     A block device may call blk_sync_queue to ensure that any
217  *     such activity is cancelled, thus allowing it to release resources
218  *     that the callbacks might use. The caller must already have made sure
219  *     that its ->submit_bio will not re-add plugging prior to calling
220  *     this function.
221  *
222  *     This function does not cancel any asynchronous activity arising
223  *     out of elevator or throttling code. That would require elevator_exit()
224  *     and blkcg_exit_queue() to be called with queue lock initialized.
225  *
226  */
227 void blk_sync_queue(struct request_queue *q)
228 {
229         del_timer_sync(&q->timeout);
230         cancel_work_sync(&q->timeout_work);
231 }
232 EXPORT_SYMBOL(blk_sync_queue);
233
234 /**
235  * blk_set_pm_only - increment pm_only counter
236  * @q: request queue pointer
237  */
238 void blk_set_pm_only(struct request_queue *q)
239 {
240         atomic_inc(&q->pm_only);
241 }
242 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_set_pm_only);
243
244 void blk_clear_pm_only(struct request_queue *q)
245 {
246         int pm_only;
247
248         pm_only = atomic_dec_return(&q->pm_only);
249         WARN_ON_ONCE(pm_only < 0);
250         if (pm_only == 0)
251                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
252 }
253 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_clear_pm_only);
254
255 static void blk_free_queue_rcu(struct rcu_head *rcu_head)
256 {
257         struct request_queue *q = container_of(rcu_head,
258                         struct request_queue, rcu_head);
259
260         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
261         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
262 }
263
264 static void blk_free_queue(struct request_queue *q)
265 {
266         if (q->poll_stat)
267                 blk_stat_remove_callback(q, q->poll_cb);
268         blk_stat_free_callback(q->poll_cb);
269
270         blk_free_queue_stats(q->stats);
271         kfree(q->poll_stat);
272
273         if (queue_is_mq(q))
274                 blk_mq_release(q);
275
276         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
277         call_rcu(&q->rcu_head, blk_free_queue_rcu);
278 }
279
280 /**
281  * blk_put_queue - decrement the request_queue refcount
282  * @q: the request_queue structure to decrement the refcount for
283  *
284  * Decrements the refcount of the request_queue and free it when the refcount
285  * reaches 0.
286  */
287 void blk_put_queue(struct request_queue *q)
288 {
289         if (refcount_dec_and_test(&q->refs))
290                 blk_free_queue(q);
291 }
292 EXPORT_SYMBOL(blk_put_queue);
293
294 void blk_queue_start_drain(struct request_queue *q)
295 {
296         /*
297          * When queue DYING flag is set, we need to block new req
298          * entering queue, so we call blk_freeze_queue_start() to
299          * prevent I/O from crossing blk_queue_enter().
300          */
301         blk_freeze_queue_start(q);
302         if (queue_is_mq(q))
303                 blk_mq_wake_waiters(q);
304         /* Make blk_queue_enter() reexamine the DYING flag. */
305         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
306 }
307
308 /**
309  * blk_queue_enter() - try to increase q->q_usage_counter
310  * @q: request queue pointer
311  * @flags: BLK_MQ_REQ_NOWAIT and/or BLK_MQ_REQ_PM
312  */
313 int blk_queue_enter(struct request_queue *q, blk_mq_req_flags_t flags)
314 {
315         const bool pm = flags & BLK_MQ_REQ_PM;
316
317         while (!blk_try_enter_queue(q, pm)) {
318                 if (flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
319                         return -EAGAIN;
320
321                 /*
322                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
323                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
324                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
325                  * following wait may never return if the two reads are
326                  * reordered.
327                  */
328                 smp_rmb();
329                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
330                            (!q->mq_freeze_depth &&
331                             blk_pm_resume_queue(pm, q)) ||
332                            blk_queue_dying(q));
333                 if (blk_queue_dying(q))
334                         return -ENODEV;
335         }
336
337         return 0;
338 }
339
340 int __bio_queue_enter(struct request_queue *q, struct bio *bio)
341 {
342         while (!blk_try_enter_queue(q, false)) {
343                 struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
344
345                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) {
346                         if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
347                                 goto dead;
348                         bio_wouldblock_error(bio);
349                         return -EAGAIN;
350                 }
351
352                 /*
353                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
354                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
355                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
356                  * following wait may never return if the two reads are
357                  * reordered.
358                  */
359                 smp_rmb();
360                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
361                            (!q->mq_freeze_depth &&
362                             blk_pm_resume_queue(false, q)) ||
363                            test_bit(GD_DEAD, &disk->state));
364                 if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
365                         goto dead;
366         }
367
368         return 0;
369 dead:
370         bio_io_error(bio);
371         return -ENODEV;
372 }
373
374 void blk_queue_exit(struct request_queue *q)
375 {
376         percpu_ref_put(&q->q_usage_counter);
377 }
378
379 static void blk_queue_usage_counter_release(struct percpu_ref *ref)
380 {
381         struct request_queue *q =
382                 container_of(ref, struct request_queue, q_usage_counter);
383
384         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
385 }
386
387 static void blk_rq_timed_out_timer(struct timer_list *t)
388 {
389         struct request_queue *q = from_timer(q, t, timeout);
390
391         kblockd_schedule_work(&q->timeout_work);
392 }
393
394 static void blk_timeout_work(struct work_struct *work)
395 {
396 }
397
398 struct request_queue *blk_alloc_queue(int node_id)
399 {
400         struct request_queue *q;
401
402         q = kmem_cache_alloc_node(blk_requestq_cachep, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
403                                   node_id);
404         if (!q)
405                 return NULL;
406
407         q->last_merge = NULL;
408
409         q->id = ida_alloc(&blk_queue_ida, GFP_KERNEL);
410         if (q->id < 0)
411                 goto fail_q;
412
413         q->stats = blk_alloc_queue_stats();
414         if (!q->stats)
415                 goto fail_id;
416
417         q->node = node_id;
418
419         atomic_set(&q->nr_active_requests_shared_tags, 0);
420
421         timer_setup(&q->timeout, blk_rq_timed_out_timer, 0);
422         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_timeout_work);
423         INIT_LIST_HEAD(&q->icq_list);
424
425         refcount_set(&q->refs, 1);
426         mutex_init(&q->debugfs_mutex);
427         mutex_init(&q->sysfs_lock);
428         mutex_init(&q->sysfs_dir_lock);
429         spin_lock_init(&q->queue_lock);
430
431         init_waitqueue_head(&q->mq_freeze_wq);
432         mutex_init(&q->mq_freeze_lock);
433
434         /*
435          * Init percpu_ref in atomic mode so that it's faster to shutdown.
436          * See blk_register_queue() for details.
437          */
438         if (percpu_ref_init(&q->q_usage_counter,
439                                 blk_queue_usage_counter_release,
440                                 PERCPU_REF_INIT_ATOMIC, GFP_KERNEL))
441                 goto fail_stats;
442
443         blk_set_default_limits(&q->limits);
444         q->nr_requests = BLKDEV_DEFAULT_RQ;
445
446         return q;
447
448 fail_stats:
449         blk_free_queue_stats(q->stats);
450 fail_id:
451         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
452 fail_q:
453         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
454         return NULL;
455 }
456
457 /**
458  * blk_get_queue - increment the request_queue refcount
459  * @q: the request_queue structure to increment the refcount for
460  *
461  * Increment the refcount of the request_queue kobject.
462  *
463  * Context: Any context.
464  */
465 bool blk_get_queue(struct request_queue *q)
466 {
467         if (unlikely(blk_queue_dying(q)))
468                 return false;
469         refcount_inc(&q->refs);
470         return true;
471 }
472 EXPORT_SYMBOL(blk_get_queue);
473
474 #ifdef CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST
475
476 static DECLARE_FAULT_ATTR(fail_make_request);
477
478 static int __init setup_fail_make_request(char *str)
479 {
480         return setup_fault_attr(&fail_make_request, str);
481 }
482 __setup("fail_make_request=", setup_fail_make_request);
483
484 bool should_fail_request(struct block_device *part, unsigned int bytes)
485 {
486         return part->bd_make_it_fail && should_fail(&fail_make_request, bytes);
487 }
488
489 static int __init fail_make_request_debugfs(void)
490 {
491         struct dentry *dir = fault_create_debugfs_attr("fail_make_request",
492                                                 NULL, &fail_make_request);
493
494         return PTR_ERR_OR_ZERO(dir);
495 }
496
497 late_initcall(fail_make_request_debugfs);
498 #endif /* CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST */
499
500 static inline void bio_check_ro(struct bio *bio)
501 {
502         if (op_is_write(bio_op(bio)) && bdev_read_only(bio->bi_bdev)) {
503                 if (op_is_flush(bio->bi_opf) && !bio_sectors(bio))
504                         return;
505                 pr_warn("Trying to write to read-only block-device %pg\n",
506                         bio->bi_bdev);
507                 /* Older lvm-tools actually trigger this */
508         }
509 }
510
511 static noinline int should_fail_bio(struct bio *bio)
512 {
513         if (should_fail_request(bdev_whole(bio->bi_bdev), bio->bi_iter.bi_size))
514                 return -EIO;
515         return 0;
516 }
517 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_bio, ERRNO);
518
519 /*
520  * Check whether this bio extends beyond the end of the device or partition.
521  * This may well happen - the kernel calls bread() without checking the size of
522  * the device, e.g., when mounting a file system.
523  */
524 static inline int bio_check_eod(struct bio *bio)
525 {
526         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
527         unsigned int nr_sectors = bio_sectors(bio);
528
529         if (nr_sectors && maxsector &&
530             (nr_sectors > maxsector ||
531              bio->bi_iter.bi_sector > maxsector - nr_sectors)) {
532                 pr_info_ratelimited("%s: attempt to access beyond end of device\n"
533                                     "%pg: rw=%d, sector=%llu, nr_sectors = %u limit=%llu\n",
534                                     current->comm, bio->bi_bdev, bio->bi_opf,
535                                     bio->bi_iter.bi_sector, nr_sectors, maxsector);
536                 return -EIO;
537         }
538         return 0;
539 }
540
541 /*
542  * Remap block n of partition p to block n+start(p) of the disk.
543  */
544 static int blk_partition_remap(struct bio *bio)
545 {
546         struct block_device *p = bio->bi_bdev;
547
548         if (unlikely(should_fail_request(p, bio->bi_iter.bi_size)))
549                 return -EIO;
550         if (bio_sectors(bio)) {
551                 bio->bi_iter.bi_sector += p->bd_start_sect;
552                 trace_block_bio_remap(bio, p->bd_dev,
553                                       bio->bi_iter.bi_sector -
554                                       p->bd_start_sect);
555         }
556         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
557         return 0;
558 }
559
560 /*
561  * Check write append to a zoned block device.
562  */
563 static inline blk_status_t blk_check_zone_append(struct request_queue *q,
564                                                  struct bio *bio)
565 {
566         int nr_sectors = bio_sectors(bio);
567
568         /* Only applicable to zoned block devices */
569         if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
570                 return BLK_STS_NOTSUPP;
571
572         /* The bio sector must point to the start of a sequential zone */
573         if (!bdev_is_zone_start(bio->bi_bdev, bio->bi_iter.bi_sector) ||
574             !bio_zone_is_seq(bio))
575                 return BLK_STS_IOERR;
576
577         /*
578          * Not allowed to cross zone boundaries. Otherwise, the BIO will be
579          * split and could result in non-contiguous sectors being written in
580          * different zones.
581          */
582         if (nr_sectors > q->limits.chunk_sectors)
583                 return BLK_STS_IOERR;
584
585         /* Make sure the BIO is small enough and will not get split */
586         if (nr_sectors > q->limits.max_zone_append_sectors)
587                 return BLK_STS_IOERR;
588
589         bio->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
590
591         return BLK_STS_OK;
592 }
593
594 static void __submit_bio(struct bio *bio)
595 {
596         struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
597
598         if (unlikely(!blk_crypto_bio_prep(&bio)))
599                 return;
600
601         if (!disk->fops->submit_bio) {
602                 blk_mq_submit_bio(bio);
603         } else if (likely(bio_queue_enter(bio) == 0)) {
604                 disk->fops->submit_bio(bio);
605                 blk_queue_exit(disk->queue);
606         }
607 }
608
609 /*
610  * The loop in this function may be a bit non-obvious, and so deserves some
611  * explanation:
612  *
613  *  - Before entering the loop, bio->bi_next is NULL (as all callers ensure
614  *    that), so we have a list with a single bio.
615  *  - We pretend that we have just taken it off a longer list, so we assign
616  *    bio_list to a pointer to the bio_list_on_stack, thus initialising the
617  *    bio_list of new bios to be added.  ->submit_bio() may indeed add some more
618  *    bios through a recursive call to submit_bio_noacct.  If it did, we find a
619  *    non-NULL value in bio_list and re-enter the loop from the top.
620  *  - In this case we really did just take the bio of the top of the list (no
621  *    pretending) and so remove it from bio_list, and call into ->submit_bio()
622  *    again.
623  *
624  * bio_list_on_stack[0] contains bios submitted by the current ->submit_bio.
625  * bio_list_on_stack[1] contains bios that were submitted before the current
626  *      ->submit_bio, but that haven't been processed yet.
627  */
628 static void __submit_bio_noacct(struct bio *bio)
629 {
630         struct bio_list bio_list_on_stack[2];
631
632         BUG_ON(bio->bi_next);
633
634         bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
635         current->bio_list = bio_list_on_stack;
636
637         do {
638                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
639                 struct bio_list lower, same;
640
641                 /*
642                  * Create a fresh bio_list for all subordinate requests.
643                  */
644                 bio_list_on_stack[1] = bio_list_on_stack[0];
645                 bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
646
647                 __submit_bio(bio);
648
649                 /*
650                  * Sort new bios into those for a lower level and those for the
651                  * same level.
652                  */
653                 bio_list_init(&lower);
654                 bio_list_init(&same);
655                 while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])) != NULL)
656                         if (q == bdev_get_queue(bio->bi_bdev))
657                                 bio_list_add(&same, bio);
658                         else
659                                 bio_list_add(&lower, bio);
660
661                 /*
662                  * Now assemble so we handle the lowest level first.
663                  */
664                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &lower);
665                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &same);
666                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &bio_list_on_stack[1]);
667         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])));
668
669         current->bio_list = NULL;
670 }
671
672 static void __submit_bio_noacct_mq(struct bio *bio)
673 {
674         struct bio_list bio_list[2] = { };
675
676         current->bio_list = bio_list;
677
678         do {
679                 __submit_bio(bio);
680         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list[0])));
681
682         current->bio_list = NULL;
683 }
684
685 void submit_bio_noacct_nocheck(struct bio *bio)
686 {
687         blk_cgroup_bio_start(bio);
688         blkcg_bio_issue_init(bio);
689
690         if (!bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
691                 trace_block_bio_queue(bio);
692                 /*
693                  * Now that enqueuing has been traced, we need to trace
694                  * completion as well.
695                  */
696                 bio_set_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
697         }
698
699         /*
700          * We only want one ->submit_bio to be active at a time, else stack
701          * usage with stacked devices could be a problem.  Use current->bio_list
702          * to collect a list of requests submited by a ->submit_bio method while
703          * it is active, and then process them after it returned.
704          */
705         if (current->bio_list)
706                 bio_list_add(&current->bio_list[0], bio);
707         else if (!bio->bi_bdev->bd_disk->fops->submit_bio)
708                 __submit_bio_noacct_mq(bio);
709         else
710                 __submit_bio_noacct(bio);
711 }
712
713 /**
714  * submit_bio_noacct - re-submit a bio to the block device layer for I/O
715  * @bio:  The bio describing the location in memory and on the device.
716  *
717  * This is a version of submit_bio() that shall only be used for I/O that is
718  * resubmitted to lower level drivers by stacking block drivers.  All file
719  * systems and other upper level users of the block layer should use
720  * submit_bio() instead.
721  */
722 void submit_bio_noacct(struct bio *bio)
723 {
724         struct block_device *bdev = bio->bi_bdev;
725         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
726         blk_status_t status = BLK_STS_IOERR;
727         struct blk_plug *plug;
728
729         might_sleep();
730
731         plug = blk_mq_plug(bio);
732         if (plug && plug->nowait)
733                 bio->bi_opf |= REQ_NOWAIT;
734
735         /*
736          * For a REQ_NOWAIT based request, return -EOPNOTSUPP
737          * if queue does not support NOWAIT.
738          */
739         if ((bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) && !bdev_nowait(bdev))
740                 goto not_supported;
741
742         if (should_fail_bio(bio))
743                 goto end_io;
744         bio_check_ro(bio);
745         if (!bio_flagged(bio, BIO_REMAPPED)) {
746                 if (unlikely(bio_check_eod(bio)))
747                         goto end_io;
748                 if (bdev->bd_partno && unlikely(blk_partition_remap(bio)))
749                         goto end_io;
750         }
751
752         /*
753          * Filter flush bio's early so that bio based drivers without flush
754          * support don't have to worry about them.
755          */
756         if (op_is_flush(bio->bi_opf)) {
757                 if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_WRITE &&
758                                  bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
759                         goto end_io;
760                 if (!test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &q->queue_flags)) {
761                         bio->bi_opf &= ~(REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
762                         if (!bio_sectors(bio)) {
763                                 status = BLK_STS_OK;
764                                 goto end_io;
765                         }
766                 }
767         }
768
769         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
770                 bio_clear_polled(bio);
771
772         switch (bio_op(bio)) {
773         case REQ_OP_DISCARD:
774                 if (!bdev_max_discard_sectors(bdev))
775                         goto not_supported;
776                 break;
777         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
778                 if (!bdev_max_secure_erase_sectors(bdev))
779                         goto not_supported;
780                 break;
781         case REQ_OP_ZONE_APPEND:
782                 status = blk_check_zone_append(q, bio);
783                 if (status != BLK_STS_OK)
784                         goto end_io;
785                 break;
786         case REQ_OP_ZONE_RESET:
787         case REQ_OP_ZONE_OPEN:
788         case REQ_OP_ZONE_CLOSE:
789         case REQ_OP_ZONE_FINISH:
790                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
791                         goto not_supported;
792                 break;
793         case REQ_OP_ZONE_RESET_ALL:
794                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev) || !blk_queue_zone_resetall(q))
795                         goto not_supported;
796                 break;
797         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
798                 if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
799                         goto not_supported;
800                 break;
801         default:
802                 break;
803         }
804
805         if (blk_throtl_bio(bio))
806                 return;
807         submit_bio_noacct_nocheck(bio);
808         return;
809
810 not_supported:
811         status = BLK_STS_NOTSUPP;
812 end_io:
813         bio->bi_status = status;
814         bio_endio(bio);
815 }
816 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_noacct);
817
818 /**
819  * submit_bio - submit a bio to the block device layer for I/O
820  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
821  *
822  * submit_bio() is used to submit I/O requests to block devices.  It is passed a
823  * fully set up &struct bio that describes the I/O that needs to be done.  The
824  * bio will be send to the device described by the bi_bdev field.
825  *
826  * The success/failure status of the request, along with notification of
827  * completion, is delivered asynchronously through the ->bi_end_io() callback
828  * in @bio.  The bio must NOT be touched by the caller until ->bi_end_io() has
829  * been called.
830  */
831 void submit_bio(struct bio *bio)
832 {
833         if (blkcg_punt_bio_submit(bio))
834                 return;
835
836         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ) {
837                 task_io_account_read(bio->bi_iter.bi_size);
838                 count_vm_events(PGPGIN, bio_sectors(bio));
839         } else if (bio_op(bio) == REQ_OP_WRITE) {
840                 count_vm_events(PGPGOUT, bio_sectors(bio));
841         }
842
843         submit_bio_noacct(bio);
844 }
845 EXPORT_SYMBOL(submit_bio);
846
847 /**
848  * bio_poll - poll for BIO completions
849  * @bio: bio to poll for
850  * @iob: batches of IO
851  * @flags: BLK_POLL_* flags that control the behavior
852  *
853  * Poll for completions on queue associated with the bio. Returns number of
854  * completed entries found.
855  *
856  * Note: the caller must either be the context that submitted @bio, or
857  * be in a RCU critical section to prevent freeing of @bio.
858  */
859 int bio_poll(struct bio *bio, struct io_comp_batch *iob, unsigned int flags)
860 {
861         blk_qc_t cookie = READ_ONCE(bio->bi_cookie);
862         struct block_device *bdev;
863         struct request_queue *q;
864         int ret = 0;
865
866         bdev = READ_ONCE(bio->bi_bdev);
867         if (!bdev)
868                 return 0;
869
870         q = bdev_get_queue(bdev);
871         if (cookie == BLK_QC_T_NONE ||
872             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
873                 return 0;
874
875         /*
876          * As the requests that require a zone lock are not plugged in the
877          * first place, directly accessing the plug instead of using
878          * blk_mq_plug() should not have any consequences during flushing for
879          * zoned devices.
880          */
881         blk_flush_plug(current->plug, false);
882
883         /*
884          * We need to be able to enter a frozen queue, similar to how
885          * timeouts also need to do that. If that is blocked, then we can
886          * have pending IO when a queue freeze is started, and then the
887          * wait for the freeze to finish will wait for polled requests to
888          * timeout as the poller is preventer from entering the queue and
889          * completing them. As long as we prevent new IO from being queued,
890          * that should be all that matters.
891          */
892         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
893                 return 0;
894         if (queue_is_mq(q)) {
895                 ret = blk_mq_poll(q, cookie, iob, flags);
896         } else {
897                 struct gendisk *disk = q->disk;
898
899                 if (disk && disk->fops->poll_bio)
900                         ret = disk->fops->poll_bio(bio, iob, flags);
901         }
902         blk_queue_exit(q);
903         return ret;
904 }
905 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_poll);
906
907 /*
908  * Helper to implement file_operations.iopoll.  Requires the bio to be stored
909  * in iocb->private, and cleared before freeing the bio.
910  */
911 int iocb_bio_iopoll(struct kiocb *kiocb, struct io_comp_batch *iob,
912                     unsigned int flags)
913 {
914         struct bio *bio;
915         int ret = 0;
916
917         /*
918          * Note: the bio cache only uses SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, so bio can
919          * point to a freshly allocated bio at this point.  If that happens
920          * we have a few cases to consider:
921          *
922          *  1) the bio is beeing initialized and bi_bdev is NULL.  We can just
923          *     simply nothing in this case
924          *  2) the bio points to a not poll enabled device.  bio_poll will catch
925          *     this and return 0
926          *  3) the bio points to a poll capable device, including but not
927          *     limited to the one that the original bio pointed to.  In this
928          *     case we will call into the actual poll method and poll for I/O,
929          *     even if we don't need to, but it won't cause harm either.
930          *
931          * For cases 2) and 3) above the RCU grace period ensures that bi_bdev
932          * is still allocated. Because partitions hold a reference to the whole
933          * device bdev and thus disk, the disk is also still valid.  Grabbing
934          * a reference to the queue in bio_poll() ensures the hctxs and requests
935          * are still valid as well.
936          */
937         rcu_read_lock();
938         bio = READ_ONCE(kiocb->private);
939         if (bio)
940                 ret = bio_poll(bio, iob, flags);
941         rcu_read_unlock();
942
943         return ret;
944 }
945 EXPORT_SYMBOL_GPL(iocb_bio_iopoll);
946
947 void update_io_ticks(struct block_device *part, unsigned long now, bool end)
948 {
949         unsigned long stamp;
950 again:
951         stamp = READ_ONCE(part->bd_stamp);
952         if (unlikely(time_after(now, stamp))) {
953                 if (likely(try_cmpxchg(&part->bd_stamp, &stamp, now)))
954                         __part_stat_add(part, io_ticks, end ? now - stamp : 1);
955         }
956         if (part->bd_partno) {
957                 part = bdev_whole(part);
958                 goto again;
959         }
960 }
961
962 unsigned long bdev_start_io_acct(struct block_device *bdev,
963                                  unsigned int sectors, enum req_op op,
964                                  unsigned long start_time)
965 {
966         const int sgrp = op_stat_group(op);
967
968         part_stat_lock();
969         update_io_ticks(bdev, start_time, false);
970         part_stat_inc(bdev, ios[sgrp]);
971         part_stat_add(bdev, sectors[sgrp], sectors);
972         part_stat_local_inc(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
973         part_stat_unlock();
974
975         return start_time;
976 }
977 EXPORT_SYMBOL(bdev_start_io_acct);
978
979 /**
980  * bio_start_io_acct - start I/O accounting for bio based drivers
981  * @bio:        bio to start account for
982  *
983  * Returns the start time that should be passed back to bio_end_io_acct().
984  */
985 unsigned long bio_start_io_acct(struct bio *bio)
986 {
987         return bdev_start_io_acct(bio->bi_bdev, bio_sectors(bio),
988                                   bio_op(bio), jiffies);
989 }
990 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_start_io_acct);
991
992 void bdev_end_io_acct(struct block_device *bdev, enum req_op op,
993                       unsigned long start_time)
994 {
995         const int sgrp = op_stat_group(op);
996         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
997         unsigned long duration = now - start_time;
998
999         part_stat_lock();
1000         update_io_ticks(bdev, now, true);
1001         part_stat_add(bdev, nsecs[sgrp], jiffies_to_nsecs(duration));
1002         part_stat_local_dec(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
1003         part_stat_unlock();
1004 }
1005 EXPORT_SYMBOL(bdev_end_io_acct);
1006
1007 void bio_end_io_acct_remapped(struct bio *bio, unsigned long start_time,
1008                               struct block_device *orig_bdev)
1009 {
1010         bdev_end_io_acct(orig_bdev, bio_op(bio), start_time);
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_end_io_acct_remapped);
1013
1014 /**
1015  * blk_lld_busy - Check if underlying low-level drivers of a device are busy
1016  * @q : the queue of the device being checked
1017  *
1018  * Description:
1019  *    Check if underlying low-level drivers of a device are busy.
1020  *    If the drivers want to export their busy state, they must set own
1021  *    exporting function using blk_queue_lld_busy() first.
1022  *
1023  *    Basically, this function is used only by request stacking drivers
1024  *    to stop dispatching requests to underlying devices when underlying
1025  *    devices are busy.  This behavior helps more I/O merging on the queue
1026  *    of the request stacking driver and prevents I/O throughput regression
1027  *    on burst I/O load.
1028  *
1029  * Return:
1030  *    0 - Not busy (The request stacking driver should dispatch request)
1031  *    1 - Busy (The request stacking driver should stop dispatching request)
1032  */
1033 int blk_lld_busy(struct request_queue *q)
1034 {
1035         if (queue_is_mq(q) && q->mq_ops->busy)
1036                 return q->mq_ops->busy(q);
1037
1038         return 0;
1039 }
1040 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_lld_busy);
1041
1042 int kblockd_schedule_work(struct work_struct *work)
1043 {
1044         return queue_work(kblockd_workqueue, work);
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL(kblockd_schedule_work);
1047
1048 int kblockd_mod_delayed_work_on(int cpu, struct delayed_work *dwork,
1049                                 unsigned long delay)
1050 {
1051         return mod_delayed_work_on(cpu, kblockd_workqueue, dwork, delay);
1052 }
1053 EXPORT_SYMBOL(kblockd_mod_delayed_work_on);
1054
1055 void blk_start_plug_nr_ios(struct blk_plug *plug, unsigned short nr_ios)
1056 {
1057         struct task_struct *tsk = current;
1058
1059         /*
1060          * If this is a nested plug, don't actually assign it.
1061          */
1062         if (tsk->plug)
1063                 return;
1064
1065         plug->mq_list = NULL;
1066         plug->cached_rq = NULL;
1067         plug->nr_ios = min_t(unsigned short, nr_ios, BLK_MAX_REQUEST_COUNT);
1068         plug->rq_count = 0;
1069         plug->multiple_queues = false;
1070         plug->has_elevator = false;
1071         plug->nowait = false;
1072         INIT_LIST_HEAD(&plug->cb_list);
1073
1074         /*
1075          * Store ordering should not be needed here, since a potential
1076          * preempt will imply a full memory barrier
1077          */
1078         tsk->plug = plug;
1079 }
1080
1081 /**
1082  * blk_start_plug - initialize blk_plug and track it inside the task_struct
1083  * @plug:       The &struct blk_plug that needs to be initialized
1084  *
1085  * Description:
1086  *   blk_start_plug() indicates to the block layer an intent by the caller
1087  *   to submit multiple I/O requests in a batch.  The block layer may use
1088  *   this hint to defer submitting I/Os from the caller until blk_finish_plug()
1089  *   is called.  However, the block layer may choose to submit requests
1090  *   before a call to blk_finish_plug() if the number of queued I/Os
1091  *   exceeds %BLK_MAX_REQUEST_COUNT, or if the size of the I/O is larger than
1092  *   %BLK_PLUG_FLUSH_SIZE.  The queued I/Os may also be submitted early if
1093  *   the task schedules (see below).
1094  *
1095  *   Tracking blk_plug inside the task_struct will help with auto-flushing the
1096  *   pending I/O should the task end up blocking between blk_start_plug() and
1097  *   blk_finish_plug(). This is important from a performance perspective, but
1098  *   also ensures that we don't deadlock. For instance, if the task is blocking
1099  *   for a memory allocation, memory reclaim could end up wanting to free a
1100  *   page belonging to that request that is currently residing in our private
1101  *   plug. By flushing the pending I/O when the process goes to sleep, we avoid
1102  *   this kind of deadlock.
1103  */
1104 void blk_start_plug(struct blk_plug *plug)
1105 {
1106         blk_start_plug_nr_ios(plug, 1);
1107 }
1108 EXPORT_SYMBOL(blk_start_plug);
1109
1110 static void flush_plug_callbacks(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1111 {
1112         LIST_HEAD(callbacks);
1113
1114         while (!list_empty(&plug->cb_list)) {
1115                 list_splice_init(&plug->cb_list, &callbacks);
1116
1117                 while (!list_empty(&callbacks)) {
1118                         struct blk_plug_cb *cb = list_first_entry(&callbacks,
1119                                                           struct blk_plug_cb,
1120                                                           list);
1121                         list_del(&cb->list);
1122                         cb->callback(cb, from_schedule);
1123                 }
1124         }
1125 }
1126
1127 struct blk_plug_cb *blk_check_plugged(blk_plug_cb_fn unplug, void *data,
1128                                       int size)
1129 {
1130         struct blk_plug *plug = current->plug;
1131         struct blk_plug_cb *cb;
1132
1133         if (!plug)
1134                 return NULL;
1135
1136         list_for_each_entry(cb, &plug->cb_list, list)
1137                 if (cb->callback == unplug && cb->data == data)
1138                         return cb;
1139
1140         /* Not currently on the callback list */
1141         BUG_ON(size < sizeof(*cb));
1142         cb = kzalloc(size, GFP_ATOMIC);
1143         if (cb) {
1144                 cb->data = data;
1145                 cb->callback = unplug;
1146                 list_add(&cb->list, &plug->cb_list);
1147         }
1148         return cb;
1149 }
1150 EXPORT_SYMBOL(blk_check_plugged);
1151
1152 void __blk_flush_plug(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1153 {
1154         if (!list_empty(&plug->cb_list))
1155                 flush_plug_callbacks(plug, from_schedule);
1156         if (!rq_list_empty(plug->mq_list))
1157                 blk_mq_flush_plug_list(plug, from_schedule);
1158         /*
1159          * Unconditionally flush out cached requests, even if the unplug
1160          * event came from schedule. Since we know hold references to the
1161          * queue for cached requests, we don't want a blocked task holding
1162          * up a queue freeze/quiesce event.
1163          */
1164         if (unlikely(!rq_list_empty(plug->cached_rq)))
1165                 blk_mq_free_plug_rqs(plug);
1166 }
1167
1168 /**
1169  * blk_finish_plug - mark the end of a batch of submitted I/O
1170  * @plug:       The &struct blk_plug passed to blk_start_plug()
1171  *
1172  * Description:
1173  * Indicate that a batch of I/O submissions is complete.  This function
1174  * must be paired with an initial call to blk_start_plug().  The intent
1175  * is to allow the block layer to optimize I/O submission.  See the
1176  * documentation for blk_start_plug() for more information.
1177  */
1178 void blk_finish_plug(struct blk_plug *plug)
1179 {
1180         if (plug == current->plug) {
1181                 __blk_flush_plug(plug, false);
1182                 current->plug = NULL;
1183         }
1184 }
1185 EXPORT_SYMBOL(blk_finish_plug);
1186
1187 void blk_io_schedule(void)
1188 {
1189         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1190         unsigned long timeout = sysctl_hung_task_timeout_secs * HZ / 2;
1191
1192         if (timeout)
1193                 io_schedule_timeout(timeout);
1194         else
1195                 io_schedule();
1196 }
1197 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_io_schedule);
1198
1199 int __init blk_dev_init(void)
1200 {
1201         BUILD_BUG_ON((__force u32)REQ_OP_LAST >= (1 << REQ_OP_BITS));
1202         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1203                         sizeof_field(struct request, cmd_flags));
1204         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1205                         sizeof_field(struct bio, bi_opf));
1206
1207         /* used for unplugging and affects IO latency/throughput - HIGHPRI */
1208         kblockd_workqueue = alloc_workqueue("kblockd",
1209                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_HIGHPRI, 0);
1210         if (!kblockd_workqueue)
1211                 panic("Failed to create kblockd\n");
1212
1213         blk_requestq_cachep = kmem_cache_create("request_queue",
1214                         sizeof(struct request_queue), 0, SLAB_PANIC, NULL);
1215
1216         blk_debugfs_root = debugfs_create_dir("block", NULL);
1217
1218         return 0;
1219 }