block/blk-merge.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Functions related to segment and merge handling
   4  */
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/module.h>
   7 #include <linux/bio.h>
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/blk-integrity.h>
  10 #include <linux/scatterlist.h>
  11 #include <linux/part_stat.h>
  12 #include <linux/blk-cgroup.h>
  13
  14 #include <trace/events/block.h>
  15
  16 #include "blk.h"
  17 #include "blk-mq-sched.h"
  18 #include "blk-rq-qos.h"
  19 #include "blk-throttle.h"
  20
  21 static inline void bio_get_first_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  22 {
  23         *bv = mp_bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
  24 }
  25
  26 static inline void bio_get_last_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  27 {
  28         struct bvec_iter iter = bio->bi_iter;
  29         int idx;
  30
  31         bio_get_first_bvec(bio, bv);
  32         if (bv->bv_len == bio->bi_iter.bi_size)
  33                 return;         /* this bio only has a single bvec */
  34
  35         bio_advance_iter(bio, &iter, iter.bi_size);
  36
  37         if (!iter.bi_bvec_done)
  38                 idx = iter.bi_idx - 1;
  39         else    /* in the middle of bvec */
  40                 idx = iter.bi_idx;
  41
  42         *bv = bio->bi_io_vec[idx];
  43
  44         /*
  45          * iter.bi_bvec_done records actual length of the last bvec
  46          * if this bio ends in the middle of one io vector
  47          */
  48         if (iter.bi_bvec_done)
  49                 bv->bv_len = iter.bi_bvec_done;
  50 }
  51
  52 static inline bool bio_will_gap(struct request_queue *q,
  53                 struct request *prev_rq, struct bio *prev, struct bio *next)
  54 {
  55         struct bio_vec pb, nb;
  56
  57         if (!bio_has_data(prev) || !queue_virt_boundary(q))
  58                 return false;
  59
  60         /*
  61          * Don't merge if the 1st bio starts with non-zero offset, otherwise it
  62          * is quite difficult to respect the sg gap limit.  We work hard to
  63          * merge a huge number of small single bios in case of mkfs.
  64          */
  65         if (prev_rq)
  66                 bio_get_first_bvec(prev_rq->bio, &pb);
  67         else
  68                 bio_get_first_bvec(prev, &pb);
  69         if (pb.bv_offset & queue_virt_boundary(q))
  70                 return true;
  71
  72         /*
  73          * We don't need to worry about the situation that the merged segment
  74          * ends in unaligned virt boundary:
  75          *
  76          * - if 'pb' ends aligned, the merged segment ends aligned
  77          * - if 'pb' ends unaligned, the next bio must include
  78          *   one single bvec of 'nb', otherwise the 'nb' can't
  79          *   merge with 'pb'
  80          */
  81         bio_get_last_bvec(prev, &pb);
  82         bio_get_first_bvec(next, &nb);
  83         if (biovec_phys_mergeable(q, &pb, &nb))
  84                 return false;
  85         return __bvec_gap_to_prev(&q->limits, &pb, nb.bv_offset);
  86 }
  87
  88 static inline bool req_gap_back_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  89 {
  90         return bio_will_gap(req->q, req, req->biotail, bio);
  91 }
  92
  93 static inline bool req_gap_front_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  94 {
  95         return bio_will_gap(req->q, NULL, bio, req->bio);
  96 }
  97
  98 /*
  99  * The max size one bio can handle is UINT_MAX becasue bvec_iter.bi_size
 100  * is defined as 'unsigned int', meantime it has to be aligned to with the
 101  * logical block size, which is the minimum accepted unit by hardware.
 102  */
 103 static unsigned int bio_allowed_max_sectors(const struct queue_limits *lim)
 104 {
 105         return round_down(UINT_MAX, lim->logical_block_size) >> SECTOR_SHIFT;
 106 }
 107
 108 static struct bio *bio_split_discard(struct bio *bio,
 109                                      const struct queue_limits *lim,
 110                                      unsigned *nsegs, struct bio_set *bs)
 111 {
 112         unsigned int max_discard_sectors, granularity;
 113         sector_t tmp;
 114         unsigned split_sectors;
 115
 116         *nsegs = 1;
 117
 118         /* Zero-sector (unknown) and one-sector granularities are the same.  */
 119         granularity = max(lim->discard_granularity >> 9, 1U);
 120
 121         max_discard_sectors =
 122                 min(lim->max_discard_sectors, bio_allowed_max_sectors(lim));
 123         max_discard_sectors -= max_discard_sectors % granularity;
 124
 125         if (unlikely(!max_discard_sectors)) {
 126                 /* XXX: warn */
 127                 return NULL;
 128         }
 129
 130         if (bio_sectors(bio) <= max_discard_sectors)
 131                 return NULL;
 132
 133         split_sectors = max_discard_sectors;
 134
 135         /*
 136          * If the next starting sector would be misaligned, stop the discard at
 137          * the previous aligned sector.
 138          */
 139         tmp = bio->bi_iter.bi_sector + split_sectors -
 140                 ((lim->discard_alignment >> 9) % granularity);
 141         tmp = sector_div(tmp, granularity);
 142
 143         if (split_sectors > tmp)
 144                 split_sectors -= tmp;
 145
 146         return bio_split(bio, split_sectors, GFP_NOIO, bs);
 147 }
 148
 149 static struct bio *bio_split_write_zeroes(struct bio *bio,
 150                                           const struct queue_limits *lim,
 151                                           unsigned *nsegs, struct bio_set *bs)
 152 {
 153         *nsegs = 0;
 154         if (!lim->max_write_zeroes_sectors)
 155                 return NULL;
 156         if (bio_sectors(bio) <= lim->max_write_zeroes_sectors)
 157                 return NULL;
 158         return bio_split(bio, lim->max_write_zeroes_sectors, GFP_NOIO, bs);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Return the maximum number of sectors from the start of a bio that may be
 163  * submitted as a single request to a block device. If enough sectors remain,
 164  * align the end to the physical block size. Otherwise align the end to the
 165  * logical block size. This approach minimizes the number of non-aligned
 166  * requests that are submitted to a block device if the start of a bio is not
 167  * aligned to a physical block boundary.
 168  */
 169 static inline unsigned get_max_io_size(struct bio *bio,
 170                                        const struct queue_limits *lim)
 171 {
 172         unsigned pbs = lim->physical_block_size >> SECTOR_SHIFT;
 173         unsigned lbs = lim->logical_block_size >> SECTOR_SHIFT;
 174         unsigned max_sectors = lim->max_sectors, start, end;
 175
 176         if (lim->chunk_sectors) {
 177                 max_sectors = min(max_sectors,
 178                         blk_chunk_sectors_left(bio->bi_iter.bi_sector,
 179                                                lim->chunk_sectors));
 180         }
 181
 182         start = bio->bi_iter.bi_sector & (pbs - 1);
 183         end = (start + max_sectors) & ~(pbs - 1);
 184         if (end > start)
 185                 return end - start;
 186         return max_sectors & ~(lbs - 1);
 187 }
 188
 189 /**
 190  * get_max_segment_size() - maximum number of bytes to add as a single segment
 191  * @lim: Request queue limits.
 192  * @start_page: See below.
 193  * @offset: Offset from @start_page where to add a segment.
 194  *
 195  * Returns the maximum number of bytes that can be added as a single segment.
 196  */
 197 static inline unsigned get_max_segment_size(const struct queue_limits *lim,
 198                 struct page *start_page, unsigned long offset)
 199 {
 200         unsigned long mask = lim->seg_boundary_mask;
 201
 202         offset = mask & (page_to_phys(start_page) + offset);
 203
 204         /*
 205          * Prevent an overflow if mask = ULONG_MAX and offset = 0 by adding 1
 206          * after having calculated the minimum.
 207          */
 208         return min(mask - offset, (unsigned long)lim->max_segment_size - 1) + 1;
 209 }
 210
 211 /**
 212  * bvec_split_segs - verify whether or not a bvec should be split in the middle
 213  * @lim:      [in] queue limits to split based on
 214  * @bv:       [in] bvec to examine
 215  * @nsegs:    [in,out] Number of segments in the bio being built. Incremented
 216  *            by the number of segments from @bv that may be appended to that
 217  *            bio without exceeding @max_segs
 218  * @bytes:    [in,out] Number of bytes in the bio being built. Incremented
 219  *            by the number of bytes from @bv that may be appended to that
 220  *            bio without exceeding @max_bytes
 221  * @max_segs: [in] upper bound for *@nsegs
 222  * @max_bytes: [in] upper bound for *@bytes
 223  *
 224  * When splitting a bio, it can happen that a bvec is encountered that is too
 225  * big to fit in a single segment and hence that it has to be split in the
 226  * middle. This function verifies whether or not that should happen. The value
 227  * %true is returned if and only if appending the entire @bv to a bio with
 228  * *@nsegs segments and *@sectors sectors would make that bio unacceptable for
 229  * the block driver.
 230  */
 231 static bool bvec_split_segs(const struct queue_limits *lim,
 232                 const struct bio_vec *bv, unsigned *nsegs, unsigned *bytes,
 233                 unsigned max_segs, unsigned max_bytes)
 234 {
 235         unsigned max_len = min(max_bytes, UINT_MAX) - *bytes;
 236         unsigned len = min(bv->bv_len, max_len);
 237         unsigned total_len = 0;
 238         unsigned seg_size = 0;
 239
 240         while (len && *nsegs < max_segs) {
 241                 seg_size = get_max_segment_size(lim, bv->bv_page,
 242                                                 bv->bv_offset + total_len);
 243                 seg_size = min(seg_size, len);
 244
 245                 (*nsegs)++;
 246                 total_len += seg_size;
 247                 len -= seg_size;
 248
 249                 if ((bv->bv_offset + total_len) & lim->virt_boundary_mask)
 250                         break;
 251         }
 252
 253         *bytes += total_len;
 254
 255         /* tell the caller to split the bvec if it is too big to fit */
 256         return len > 0 || bv->bv_len > max_len;
 257 }
 258
 259 /**
 260  * bio_split_rw - split a bio in two bios
 261  * @bio:  [in] bio to be split
 262  * @lim:  [in] queue limits to split based on
 263  * @segs: [out] number of segments in the bio with the first half of the sectors
 264  * @bs:   [in] bio set to allocate the clone from
 265  * @max_bytes: [in] maximum number of bytes per bio
 266  *
 267  * Clone @bio, update the bi_iter of the clone to represent the first sectors
 268  * of @bio and update @bio->bi_iter to represent the remaining sectors. The
 269  * following is guaranteed for the cloned bio:
 270  * - That it has at most @max_bytes worth of data
 271  * - That it has at most queue_max_segments(@q) segments.
 272  *
 273  * Except for discard requests the cloned bio will point at the bi_io_vec of
 274  * the original bio. It is the responsibility of the caller to ensure that the
 275  * original bio is not freed before the cloned bio. The caller is also
 276  * responsible for ensuring that @bs is only destroyed after processing of the
 277  * split bio has finished.
 278  */
 279 static struct bio *bio_split_rw(struct bio *bio, const struct queue_limits *lim,
 280                 unsigned *segs, struct bio_set *bs, unsigned max_bytes)
 281 {
 282         struct bio_vec bv, bvprv, *bvprvp = NULL;
 283         struct bvec_iter iter;
 284         unsigned nsegs = 0, bytes = 0;
 285
 286         bio_for_each_bvec(bv, bio, iter) {
 287                 /*
 288                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this
 289                  * offset would create a gap, disallow it.
 290                  */
 291                 if (bvprvp && bvec_gap_to_prev(lim, bvprvp, bv.bv_offset))
 292                         goto split;
 293
 294                 if (nsegs < lim->max_segments &&
 295                     bytes + bv.bv_len <= max_bytes &&
 296                     bv.bv_offset + bv.bv_len <= PAGE_SIZE) {
 297                         nsegs++;
 298                         bytes += bv.bv_len;
 299                 } else {
 300                         if (bvec_split_segs(lim, &bv, &nsegs, &bytes,
 301                                         lim->max_segments, max_bytes))
 302                                 goto split;
 303                 }
 304
 305                 bvprv = bv;
 306                 bvprvp = &bvprv;
 307         }
 308
 309         *segs = nsegs;
 310         return NULL;
 311 split:
 312         /*
 313          * We can't sanely support splitting for a REQ_NOWAIT bio. End it
 314          * with EAGAIN if splitting is required and return an error pointer.
 315          */
 316         if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) {
 317                 bio->bi_status = BLK_STS_AGAIN;
 318                 bio_endio(bio);
 319                 return ERR_PTR(-EAGAIN);
 320         }
 321
 322         *segs = nsegs;
 323
 324         /*
 325          * Individual bvecs might not be logical block aligned. Round down the
 326          * split size so that each bio is properly block size aligned, even if
 327          * we do not use the full hardware limits.
 328          */
 329         bytes = ALIGN_DOWN(bytes, lim->logical_block_size);
 330
 331         /*
 332          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 333          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 334          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 335          */
 336         bio_clear_polled(bio);
 337         return bio_split(bio, bytes >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOIO, bs);
 338 }
 339
 340 /**
 341  * __bio_split_to_limits - split a bio to fit the queue limits
 342  * @bio:     bio to be split
 343  * @lim:     queue limits to split based on
 344  * @nr_segs: returns the number of segments in the returned bio
 345  *
 346  * Check if @bio needs splitting based on the queue limits, and if so split off
 347  * a bio fitting the limits from the beginning of @bio and return it.  @bio is
 348  * shortened to the remainder and re-submitted.
 349  *
 350  * The split bio is allocated from @q->bio_split, which is provided by the
 351  * block layer.
 352  */
 353 struct bio *__bio_split_to_limits(struct bio *bio,
 354                                   const struct queue_limits *lim,
 355                                   unsigned int *nr_segs)
 356 {
 357         struct bio_set *bs = &bio->bi_bdev->bd_disk->bio_split;
 358         struct bio *split;
 359
 360         switch (bio_op(bio)) {
 361         case REQ_OP_DISCARD:
 362         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 363                 split = bio_split_discard(bio, lim, nr_segs, bs);
 364                 break;
 365         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 366                 split = bio_split_write_zeroes(bio, lim, nr_segs, bs);
 367                 break;
 368         default:
 369                 split = bio_split_rw(bio, lim, nr_segs, bs,
 370                                 get_max_io_size(bio, lim) << SECTOR_SHIFT);
 371                 if (IS_ERR(split))
 372                         return NULL;
 373                 break;
 374         }
 375
 376         if (split) {
 377                 /* there isn't chance to merge the split bio */
 378                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 379
 380                 blkcg_bio_issue_init(split);
 381                 bio_chain(split, bio);
 382                 trace_block_split(split, bio->bi_iter.bi_sector);
 383                 submit_bio_noacct(bio);
 384                 return split;
 385         }
 386         return bio;
 387 }
 388
 389 /**
 390  * bio_split_to_limits - split a bio to fit the queue limits
 391  * @bio:     bio to be split
 392  *
 393  * Check if @bio needs splitting based on the queue limits of @bio->bi_bdev, and
 394  * if so split off a bio fitting the limits from the beginning of @bio and
 395  * return it.  @bio is shortened to the remainder and re-submitted.
 396  *
 397  * The split bio is allocated from @q->bio_split, which is provided by the
 398  * block layer.
 399  */
 400 struct bio *bio_split_to_limits(struct bio *bio)
 401 {
 402         const struct queue_limits *lim = &bdev_get_queue(bio->bi_bdev)->limits;
 403         unsigned int nr_segs;
 404
 405         if (bio_may_exceed_limits(bio, lim))
 406                 return __bio_split_to_limits(bio, lim, &nr_segs);
 407         return bio;
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL(bio_split_to_limits);
 410
 411 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 412 {
 413         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 414         unsigned int bytes = 0;
 415         struct req_iterator iter;
 416         struct bio_vec bv;
 417
 418         if (!rq->bio)
 419                 return 0;
 420
 421         switch (bio_op(rq->bio)) {
 422         case REQ_OP_DISCARD:
 423         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 424                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 425                         struct bio *bio = rq->bio;
 426
 427                         for_each_bio(bio)
 428                                 nr_phys_segs++;
 429                         return nr_phys_segs;
 430                 }
 431                 return 1;
 432         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 433                 return 0;
 434         default:
 435                 break;
 436         }
 437
 438         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 439                 bvec_split_segs(&rq->q->limits, &bv, &nr_phys_segs, &bytes,
 440                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 441         return nr_phys_segs;
 442 }
 443
 444 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 445                 struct scatterlist *sglist)
 446 {
 447         if (!*sg)
 448                 return sglist;
 449
 450         /*
 451          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 452          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 453          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 454          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 455          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 456          */
 457         sg_unmark_end(*sg);
 458         return sg_next(*sg);
 459 }
 460
 461 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 462                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 463                 struct scatterlist **sg)
 464 {
 465         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 466         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 467
 468         while (nbytes > 0) {
 469                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 470                 unsigned len = min(get_max_segment_size(&q->limits,
 471                                    bvec->bv_page, offset), nbytes);
 472                 struct page *page = bvec->bv_page;
 473
 474                 /*
 475                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 476                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 477                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 478                  * stick to the legacy format where we never present those from
 479                  * the block layer, but the code below should be removed once
 480                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 481                  */
 482                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 483                 offset &= ~PAGE_MASK;
 484
 485                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 486                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 487
 488                 total += len;
 489                 nbytes -= len;
 490                 nsegs++;
 491         }
 492
 493         return nsegs;
 494 }
 495
 496 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 497                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 498 {
 499         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 500         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 501         return 1;
 502 }
 503
 504 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 505 static inline bool
 506 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 507                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 508 {
 509
 510         int nbytes = bvec->bv_len;
 511
 512         if (!*sg)
 513                 return false;
 514
 515         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 516                 return false;
 517
 518         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 519                 return false;
 520
 521         (*sg)->length += nbytes;
 522
 523         return true;
 524 }
 525
 526 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 527                              struct scatterlist *sglist,
 528                              struct scatterlist **sg)
 529 {
 530         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 531         struct bvec_iter iter;
 532         int nsegs = 0;
 533         bool new_bio = false;
 534
 535         for_each_bio(bio) {
 536                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 537                         /*
 538                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 539                          * have done bio internal merge when adding pages
 540                          * to bio
 541                          */
 542                         if (new_bio &&
 543                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 544                                 goto next_bvec;
 545
 546                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 547                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 548                         else
 549                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 550  next_bvec:
 551                         new_bio = false;
 552                 }
 553                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 554                         bvprv = bvec;
 555                         new_bio = true;
 556                 }
 557         }
 558
 559         return nsegs;
 560 }
 561
 562 /*
 563  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 564  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 565  */
 566 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 567                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 568 {
 569         int nsegs = 0;
 570
 571         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 572                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 573         else if (rq->bio)
 574                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 575
 576         if (*last_sg)
 577                 sg_mark_end(*last_sg);
 578
 579         /*
 580          * Something must have been wrong if the figured number of
 581          * segment is bigger than number of req's physical segments
 582          */
 583         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 584
 585         return nsegs;
 586 }
 587 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 588
 589 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 590 {
 591         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 592                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 593         return queue_max_segments(rq->q);
 594 }
 595
 596 static inline unsigned int blk_rq_get_max_sectors(struct request *rq,
 597                                                   sector_t offset)
 598 {
 599         struct request_queue *q = rq->q;
 600         unsigned int max_sectors;
 601
 602         if (blk_rq_is_passthrough(rq))
 603                 return q->limits.max_hw_sectors;
 604
 605         max_sectors = blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq));
 606         if (!q->limits.chunk_sectors ||
 607             req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD ||
 608             req_op(rq) == REQ_OP_SECURE_ERASE)
 609                 return max_sectors;
 610         return min(max_sectors,
 611                    blk_chunk_sectors_left(offset, q->limits.chunk_sectors));
 612 }
 613
 614 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 615                 unsigned int nr_phys_segs)
 616 {
 617         if (!blk_cgroup_mergeable(req, bio))
 618                 goto no_merge;
 619
 620         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 621                 goto no_merge;
 622
 623         /* discard request merge won't add new segment */
 624         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD)
 625                 return 1;
 626
 627         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 628                 goto no_merge;
 629
 630         /*
 631          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 632          * counters.
 633          */
 634         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 635         return 1;
 636
 637 no_merge:
 638         req_set_nomerge(req->q, req);
 639         return 0;
 640 }
 641
 642 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 643 {
 644         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 645                 return 0;
 646         if (blk_integrity_rq(req) &&
 647             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 648                 return 0;
 649         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 650                 return 0;
 651         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 652             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 653                 req_set_nomerge(req->q, req);
 654                 return 0;
 655         }
 656
 657         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 658 }
 659
 660 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 661                 unsigned int nr_segs)
 662 {
 663         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 664                 return 0;
 665         if (blk_integrity_rq(req) &&
 666             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 667                 return 0;
 668         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 669                 return 0;
 670         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 671             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 672                 req_set_nomerge(req->q, req);
 673                 return 0;
 674         }
 675
 676         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 677 }
 678
 679 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 680                 struct request *next)
 681 {
 682         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 683
 684         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 685                 goto no_merge;
 686         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 687             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 688                 goto no_merge;
 689
 690         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 691         return true;
 692 no_merge:
 693         req_set_nomerge(q, req);
 694         return false;
 695 }
 696
 697 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 698                                 struct request *next)
 699 {
 700         int total_phys_segments;
 701
 702         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 703                 return 0;
 704
 705         /*
 706          * Will it become too large?
 707          */
 708         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 709             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 710                 return 0;
 711
 712         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 713         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 714                 return 0;
 715
 716         if (!blk_cgroup_mergeable(req, next->bio))
 717                 return 0;
 718
 719         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 720                 return 0;
 721
 722         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 723                 return 0;
 724
 725         /* Merge is OK... */
 726         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 727         return 1;
 728 }
 729
 730 /**
 731  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 732  * @rq: request to mark as mixed merge
 733  *
 734  * Description:
 735  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 736  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 737  *     merged.
 738  */
 739 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 740 {
 741         blk_opf_t ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 742         struct bio *bio;
 743
 744         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 745                 return;
 746
 747         /*
 748          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 749          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 750          * Distributes the attributs to each bio.
 751          */
 752         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 753                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 754                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 755                 bio->bi_opf |= ff;
 756         }
 757         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 758 }
 759
 760 static inline blk_opf_t bio_failfast(const struct bio *bio)
 761 {
 762         if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
 763                 return REQ_FAILFAST_MASK;
 764
 765         return bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 766 }
 767
 768 /*
 769  * After we are marked as MIXED_MERGE, any new RA bio has to be updated
 770  * as failfast, and request's failfast has to be updated in case of
 771  * front merge.
 772  */
 773 static inline void blk_update_mixed_merge(struct request *req,
 774                 struct bio *bio, bool front_merge)
 775 {
 776         if (req->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE) {
 777                 if (bio->bi_opf & REQ_RAHEAD)
 778                         bio->bi_opf |= REQ_FAILFAST_MASK;
 779
 780                 if (front_merge) {
 781                         req->cmd_flags &= ~REQ_FAILFAST_MASK;
 782                         req->cmd_flags |= bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 783                 }
 784         }
 785 }
 786
 787 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 788 {
 789         if (blk_do_io_stat(req)) {
 790                 part_stat_lock();
 791                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 792                 part_stat_unlock();
 793         }
 794 }
 795
 796 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 797                                         struct request *next)
 798 {
 799         if (blk_discard_mergable(req))
 800                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 801         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 802                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 803
 804         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 805 }
 806
 807 /*
 808  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 809  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 810  */
 811 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 812                                      struct request *req, struct request *next)
 813 {
 814         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 815                 return NULL;
 816
 817         if (req_op(req) != req_op(next))
 818                 return NULL;
 819
 820         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next))
 821                 return NULL;
 822
 823         if (req->ioprio != next->ioprio)
 824                 return NULL;
 825
 826         /*
 827          * If we are allowed to merge, then append bio list
 828          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 829          * will have updated segment counts, update sector
 830          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 831          * have separate settings.
 832          */
 833
 834         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 835         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 836                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 837                         return NULL;
 838                 break;
 839         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 840                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 841                         return NULL;
 842                 break;
 843         default:
 844                 return NULL;
 845         }
 846
 847         /*
 848          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 849          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 850          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 851          * set properly.
 852          */
 853         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 854             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 855             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 856                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 857                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 858         }
 859
 860         /*
 861          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 862          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 863          * current request for accounting purposes.
 864          */
 865         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 866                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 867
 868         req->biotail->bi_next = next->bio;
 869         req->biotail = next->biotail;
 870
 871         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 872
 873         if (!blk_discard_mergable(req))
 874                 elv_merge_requests(q, req, next);
 875
 876         /*
 877          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 878          */
 879         blk_account_io_merge_request(next);
 880
 881         trace_block_rq_merge(next);
 882
 883         /*
 884          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 885          * the caller to free
 886          */
 887         next->bio = NULL;
 888         return next;
 889 }
 890
 891 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 892                 struct request *rq)
 893 {
 894         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 895
 896         if (next)
 897                 return attempt_merge(q, rq, next);
 898
 899         return NULL;
 900 }
 901
 902 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 903                 struct request *rq)
 904 {
 905         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 906
 907         if (prev)
 908                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 909
 910         return NULL;
 911 }
 912
 913 /*
 914  * Try to merge 'next' into 'rq'. Return true if the merge happened, false
 915  * otherwise. The caller is responsible for freeing 'next' if the merge
 916  * happened.
 917  */
 918 bool blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 919                            struct request *next)
 920 {
 921         return attempt_merge(q, rq, next);
 922 }
 923
 924 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 925 {
 926         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 927                 return false;
 928
 929         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 930                 return false;
 931
 932         /* different data direction or already started, don't merge */
 933         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 934                 return false;
 935
 936         /* don't merge across cgroup boundaries */
 937         if (!blk_cgroup_mergeable(rq, bio))
 938                 return false;
 939
 940         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 941         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 942                 return false;
 943
 944         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 945         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 946                 return false;
 947
 948         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 949                 return false;
 950
 951         return true;
 952 }
 953
 954 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 955 {
 956         if (blk_discard_mergable(rq))
 957                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 958         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 959                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 960         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 961                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 962         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 963 }
 964
 965 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 966 {
 967         if (!blk_do_io_stat(req))
 968                 return;
 969
 970         part_stat_lock();
 971         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 972         part_stat_unlock();
 973 }
 974
 975 enum bio_merge_status {
 976         BIO_MERGE_OK,
 977         BIO_MERGE_NONE,
 978         BIO_MERGE_FAILED,
 979 };
 980
 981 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 982                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 983 {
 984         const blk_opf_t ff = bio_failfast(bio);
 985
 986         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 987                 return BIO_MERGE_FAILED;
 988
 989         trace_block_bio_backmerge(bio);
 990         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 991
 992         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 993                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 994
 995         blk_update_mixed_merge(req, bio, false);
 996
 997         req->biotail->bi_next = bio;
 998         req->biotail = bio;
 999         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1000
1001         bio_crypt_free_ctx(bio);
1002
1003         blk_account_io_merge_bio(req);
1004         return BIO_MERGE_OK;
1005 }
1006
1007 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
1008                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1009 {
1010         const blk_opf_t ff = bio_failfast(bio);
1011
1012         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
1013                 return BIO_MERGE_FAILED;
1014
1015         trace_block_bio_frontmerge(bio);
1016         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
1017
1018         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
1019                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
1020
1021         blk_update_mixed_merge(req, bio, true);
1022
1023         bio->bi_next = req->bio;
1024         req->bio = bio;
1025
1026         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1027         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1028
1029         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
1030
1031         blk_account_io_merge_bio(req);
1032         return BIO_MERGE_OK;
1033 }
1034
1035 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
1036                 struct request *req, struct bio *bio)
1037 {
1038         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
1039
1040         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
1041                 goto no_merge;
1042         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
1043             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
1044                 goto no_merge;
1045
1046         rq_qos_merge(q, req, bio);
1047
1048         req->biotail->bi_next = bio;
1049         req->biotail = bio;
1050         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1051         req->nr_phys_segments = segments + 1;
1052
1053         blk_account_io_merge_bio(req);
1054         return BIO_MERGE_OK;
1055 no_merge:
1056         req_set_nomerge(q, req);
1057         return BIO_MERGE_FAILED;
1058 }
1059
1060 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1061                                                    struct request *rq,
1062                                                    struct bio *bio,
1063                                                    unsigned int nr_segs,
1064                                                    bool sched_allow_merge)
1065 {
1066         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1067                 return BIO_MERGE_NONE;
1068
1069         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1070         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1071                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1072                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1073                 break;
1074         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1075                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1076                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1077                 break;
1078         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1079                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1080         default:
1081                 return BIO_MERGE_NONE;
1082         }
1083
1084         return BIO_MERGE_FAILED;
1085 }
1086
1087 /**
1088  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1089  * @q: request_queue new bio is being queued at
1090  * @bio: new bio being queued
1091  * @nr_segs: number of segments in @bio
1092  * from the passed in @q already in the plug list
1093  *
1094  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with the previous
1095  * request on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1096  * otherwise %false.
1097  *
1098  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1099  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1100  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1101  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1102  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1103  * merging parameters without querying the elevator.
1104  *
1105  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1106  */
1107 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1108                 unsigned int nr_segs)
1109 {
1110         struct blk_plug *plug;
1111         struct request *rq;
1112
1113         plug = blk_mq_plug(bio);
1114         if (!plug || rq_list_empty(plug->mq_list))
1115                 return false;
1116
1117         rq_list_for_each(&plug->mq_list, rq) {
1118                 if (rq->q == q) {
1119                         if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1120                             BIO_MERGE_OK)
1121                                 return true;
1122                         break;
1123                 }
1124
1125                 /*
1126                  * Only keep iterating plug list for merges if we have multiple
1127                  * queues
1128                  */
1129                 if (!plug->multiple_queues)
1130                         break;
1131         }
1132         return false;
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1137  * of them.
1138  */
1139 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1140                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1141 {
1142         struct request *rq;
1143         int checked = 8;
1144
1145         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1146                 if (!checked--)
1147                         break;
1148
1149                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1150                 case BIO_MERGE_NONE:
1151                         continue;
1152                 case BIO_MERGE_OK:
1153                         return true;
1154                 case BIO_MERGE_FAILED:
1155                         return false;
1156                 }
1157
1158         }
1159
1160         return false;
1161 }
1162 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1163
1164 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1165                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1166 {
1167         struct request *rq;
1168
1169         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1170         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1171                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1172                         return false;
1173                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1174                         return false;
1175                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1176                 if (!*merged_request)
1177                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1178                 return true;
1179         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1180                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1181                         return false;
1182                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1183                         return false;
1184                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1185                 if (!*merged_request)
1186                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1187                 return true;
1188         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1189                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1190         default:
1191                 return false;
1192         }
1193 }
1194 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);