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