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         *segs = nsegs;
 313
 314         /*
 315          * Individual bvecs might not be logical block aligned. Round down the
 316          * split size so that each bio is properly block size aligned, even if
 317          * we do not use the full hardware limits.
 318          */
 319         bytes = ALIGN_DOWN(bytes, lim->logical_block_size);
 320
 321         /*
 322          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 323          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 324          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 325          */
 326         bio_clear_polled(bio);
 327         return bio_split(bio, bytes >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOIO, bs);
 328 }
 329
 330 /**
 331  * __bio_split_to_limits - split a bio to fit the queue limits
 332  * @bio:     bio to be split
 333  * @lim:     queue limits to split based on
 334  * @nr_segs: returns the number of segments in the returned bio
 335  *
 336  * Check if @bio needs splitting based on the queue limits, and if so split off
 337  * a bio fitting the limits from the beginning of @bio and return it.  @bio is
 338  * shortened to the remainder and re-submitted.
 339  *
 340  * The split bio is allocated from @q->bio_split, which is provided by the
 341  * block layer.
 342  */
 343 struct bio *__bio_split_to_limits(struct bio *bio,
 344                                   const struct queue_limits *lim,
 345                                   unsigned int *nr_segs)
 346 {
 347         struct bio_set *bs = &bio->bi_bdev->bd_disk->bio_split;
 348         struct bio *split;
 349
 350         switch (bio_op(bio)) {
 351         case REQ_OP_DISCARD:
 352         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 353                 split = bio_split_discard(bio, lim, nr_segs, bs);
 354                 break;
 355         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 356                 split = bio_split_write_zeroes(bio, lim, nr_segs, bs);
 357                 break;
 358         default:
 359                 split = bio_split_rw(bio, lim, nr_segs, bs,
 360                                 get_max_io_size(bio, lim) << SECTOR_SHIFT);
 361                 break;
 362         }
 363
 364         if (split) {
 365                 /* there isn't chance to merge the splitted bio */
 366                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 367
 368                 blkcg_bio_issue_init(split);
 369                 bio_chain(split, bio);
 370                 trace_block_split(split, bio->bi_iter.bi_sector);
 371                 submit_bio_noacct(bio);
 372                 return split;
 373         }
 374         return bio;
 375 }
 376
 377 /**
 378  * bio_split_to_limits - split a bio to fit the queue limits
 379  * @bio:     bio to be split
 380  *
 381  * Check if @bio needs splitting based on the queue limits of @bio->bi_bdev, and
 382  * if so split off a bio fitting the limits from the beginning of @bio and
 383  * return it.  @bio is shortened to the remainder and re-submitted.
 384  *
 385  * The split bio is allocated from @q->bio_split, which is provided by the
 386  * block layer.
 387  */
 388 struct bio *bio_split_to_limits(struct bio *bio)
 389 {
 390         const struct queue_limits *lim = &bdev_get_queue(bio->bi_bdev)->limits;
 391         unsigned int nr_segs;
 392
 393         if (bio_may_exceed_limits(bio, lim))
 394                 return __bio_split_to_limits(bio, lim, &nr_segs);
 395         return bio;
 396 }
 397 EXPORT_SYMBOL(bio_split_to_limits);
 398
 399 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 400 {
 401         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 402         unsigned int bytes = 0;
 403         struct req_iterator iter;
 404         struct bio_vec bv;
 405
 406         if (!rq->bio)
 407                 return 0;
 408
 409         switch (bio_op(rq->bio)) {
 410         case REQ_OP_DISCARD:
 411         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 412                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 413                         struct bio *bio = rq->bio;
 414
 415                         for_each_bio(bio)
 416                                 nr_phys_segs++;
 417                         return nr_phys_segs;
 418                 }
 419                 return 1;
 420         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 421                 return 0;
 422         default:
 423                 break;
 424         }
 425
 426         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 427                 bvec_split_segs(&rq->q->limits, &bv, &nr_phys_segs, &bytes,
 428                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 429         return nr_phys_segs;
 430 }
 431
 432 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 433                 struct scatterlist *sglist)
 434 {
 435         if (!*sg)
 436                 return sglist;
 437
 438         /*
 439          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 440          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 441          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 442          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 443          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 444          */
 445         sg_unmark_end(*sg);
 446         return sg_next(*sg);
 447 }
 448
 449 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 450                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 451                 struct scatterlist **sg)
 452 {
 453         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 454         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 455
 456         while (nbytes > 0) {
 457                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 458                 unsigned len = min(get_max_segment_size(&q->limits,
 459                                    bvec->bv_page, offset), nbytes);
 460                 struct page *page = bvec->bv_page;
 461
 462                 /*
 463                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 464                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 465                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 466                  * stick to the legacy format where we never present those from
 467                  * the block layer, but the code below should be removed once
 468                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 469                  */
 470                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 471                 offset &= ~PAGE_MASK;
 472
 473                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 474                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 475
 476                 total += len;
 477                 nbytes -= len;
 478                 nsegs++;
 479         }
 480
 481         return nsegs;
 482 }
 483
 484 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 485                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 486 {
 487         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 488         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 489         return 1;
 490 }
 491
 492 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 493 static inline bool
 494 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 495                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 496 {
 497
 498         int nbytes = bvec->bv_len;
 499
 500         if (!*sg)
 501                 return false;
 502
 503         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 504                 return false;
 505
 506         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 507                 return false;
 508
 509         (*sg)->length += nbytes;
 510
 511         return true;
 512 }
 513
 514 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 515                              struct scatterlist *sglist,
 516                              struct scatterlist **sg)
 517 {
 518         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 519         struct bvec_iter iter;
 520         int nsegs = 0;
 521         bool new_bio = false;
 522
 523         for_each_bio(bio) {
 524                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 525                         /*
 526                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 527                          * have done bio internal merge when adding pages
 528                          * to bio
 529                          */
 530                         if (new_bio &&
 531                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 532                                 goto next_bvec;
 533
 534                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 535                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 536                         else
 537                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 538  next_bvec:
 539                         new_bio = false;
 540                 }
 541                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 542                         bvprv = bvec;
 543                         new_bio = true;
 544                 }
 545         }
 546
 547         return nsegs;
 548 }
 549
 550 /*
 551  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 552  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 553  */
 554 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 555                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 556 {
 557         int nsegs = 0;
 558
 559         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 560                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 561         else if (rq->bio)
 562                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 563
 564         if (*last_sg)
 565                 sg_mark_end(*last_sg);
 566
 567         /*
 568          * Something must have been wrong if the figured number of
 569          * segment is bigger than number of req's physical segments
 570          */
 571         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 572
 573         return nsegs;
 574 }
 575 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 576
 577 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 578 {
 579         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 580                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 581         return queue_max_segments(rq->q);
 582 }
 583
 584 static inline unsigned int blk_rq_get_max_sectors(struct request *rq,
 585                                                   sector_t offset)
 586 {
 587         struct request_queue *q = rq->q;
 588         unsigned int max_sectors;
 589
 590         if (blk_rq_is_passthrough(rq))
 591                 return q->limits.max_hw_sectors;
 592
 593         max_sectors = blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq));
 594         if (!q->limits.chunk_sectors ||
 595             req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD ||
 596             req_op(rq) == REQ_OP_SECURE_ERASE)
 597                 return max_sectors;
 598         return min(max_sectors,
 599                    blk_chunk_sectors_left(offset, q->limits.chunk_sectors));
 600 }
 601
 602 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 603                 unsigned int nr_phys_segs)
 604 {
 605         if (!blk_cgroup_mergeable(req, bio))
 606                 goto no_merge;
 607
 608         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 609                 goto no_merge;
 610
 611         /* discard request merge won't add new segment */
 612         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD)
 613                 return 1;
 614
 615         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 616                 goto no_merge;
 617
 618         /*
 619          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 620          * counters.
 621          */
 622         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 623         return 1;
 624
 625 no_merge:
 626         req_set_nomerge(req->q, req);
 627         return 0;
 628 }
 629
 630 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 631 {
 632         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 633                 return 0;
 634         if (blk_integrity_rq(req) &&
 635             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 636                 return 0;
 637         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 638                 return 0;
 639         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 640             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 641                 req_set_nomerge(req->q, req);
 642                 return 0;
 643         }
 644
 645         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 646 }
 647
 648 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 649                 unsigned int nr_segs)
 650 {
 651         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 652                 return 0;
 653         if (blk_integrity_rq(req) &&
 654             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 655                 return 0;
 656         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 657                 return 0;
 658         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 659             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 660                 req_set_nomerge(req->q, req);
 661                 return 0;
 662         }
 663
 664         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 665 }
 666
 667 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 668                 struct request *next)
 669 {
 670         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 671
 672         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 673                 goto no_merge;
 674         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 675             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 676                 goto no_merge;
 677
 678         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 679         return true;
 680 no_merge:
 681         req_set_nomerge(q, req);
 682         return false;
 683 }
 684
 685 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 686                                 struct request *next)
 687 {
 688         int total_phys_segments;
 689
 690         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 691                 return 0;
 692
 693         /*
 694          * Will it become too large?
 695          */
 696         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 697             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 698                 return 0;
 699
 700         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 701         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 702                 return 0;
 703
 704         if (!blk_cgroup_mergeable(req, next->bio))
 705                 return 0;
 706
 707         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 708                 return 0;
 709
 710         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 711                 return 0;
 712
 713         /* Merge is OK... */
 714         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 715         return 1;
 716 }
 717
 718 /**
 719  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 720  * @rq: request to mark as mixed merge
 721  *
 722  * Description:
 723  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 724  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 725  *     merged.
 726  */
 727 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 728 {
 729         blk_opf_t ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 730         struct bio *bio;
 731
 732         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 733                 return;
 734
 735         /*
 736          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 737          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 738          * Distributes the attributs to each bio.
 739          */
 740         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 741                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 742                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 743                 bio->bi_opf |= ff;
 744         }
 745         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 746 }
 747
 748 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 749 {
 750         if (blk_do_io_stat(req)) {
 751                 part_stat_lock();
 752                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 753                 part_stat_unlock();
 754         }
 755 }
 756
 757 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 758                                         struct request *next)
 759 {
 760         if (blk_discard_mergable(req))
 761                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 762         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 763                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 764
 765         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 766 }
 767
 768 /*
 769  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 770  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 771  */
 772 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 773                                      struct request *req, struct request *next)
 774 {
 775         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 776                 return NULL;
 777
 778         if (req_op(req) != req_op(next))
 779                 return NULL;
 780
 781         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next))
 782                 return NULL;
 783
 784         if (req->ioprio != next->ioprio)
 785                 return NULL;
 786
 787         /*
 788          * If we are allowed to merge, then append bio list
 789          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 790          * will have updated segment counts, update sector
 791          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 792          * have separate settings.
 793          */
 794
 795         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 796         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 797                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 798                         return NULL;
 799                 break;
 800         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 801                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 802                         return NULL;
 803                 break;
 804         default:
 805                 return NULL;
 806         }
 807
 808         /*
 809          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 810          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 811          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 812          * set properly.
 813          */
 814         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 815             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 816             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 817                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 818                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 819         }
 820
 821         /*
 822          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 823          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 824          * current request for accounting purposes.
 825          */
 826         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 827                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 828
 829         req->biotail->bi_next = next->bio;
 830         req->biotail = next->biotail;
 831
 832         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 833
 834         if (!blk_discard_mergable(req))
 835                 elv_merge_requests(q, req, next);
 836
 837         /*
 838          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 839          */
 840         blk_account_io_merge_request(next);
 841
 842         trace_block_rq_merge(next);
 843
 844         /*
 845          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 846          * the caller to free
 847          */
 848         next->bio = NULL;
 849         return next;
 850 }
 851
 852 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 853                 struct request *rq)
 854 {
 855         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 856
 857         if (next)
 858                 return attempt_merge(q, rq, next);
 859
 860         return NULL;
 861 }
 862
 863 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 864                 struct request *rq)
 865 {
 866         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 867
 868         if (prev)
 869                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 870
 871         return NULL;
 872 }
 873
 874 /*
 875  * Try to merge 'next' into 'rq'. Return true if the merge happened, false
 876  * otherwise. The caller is responsible for freeing 'next' if the merge
 877  * happened.
 878  */
 879 bool blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 880                            struct request *next)
 881 {
 882         return attempt_merge(q, rq, next);
 883 }
 884
 885 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 886 {
 887         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 888                 return false;
 889
 890         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 891                 return false;
 892
 893         /* different data direction or already started, don't merge */
 894         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 895                 return false;
 896
 897         /* don't merge across cgroup boundaries */
 898         if (!blk_cgroup_mergeable(rq, bio))
 899                 return false;
 900
 901         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 902         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 903                 return false;
 904
 905         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 906         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 907                 return false;
 908
 909         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 910                 return false;
 911
 912         return true;
 913 }
 914
 915 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 916 {
 917         if (blk_discard_mergable(rq))
 918                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 919         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 920                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 921         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 922                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 923         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 924 }
 925
 926 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 927 {
 928         if (!blk_do_io_stat(req))
 929                 return;
 930
 931         part_stat_lock();
 932         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 933         part_stat_unlock();
 934 }
 935
 936 enum bio_merge_status {
 937         BIO_MERGE_OK,
 938         BIO_MERGE_NONE,
 939         BIO_MERGE_FAILED,
 940 };
 941
 942 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 943                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 944 {
 945         const blk_opf_t ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 946
 947         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 948                 return BIO_MERGE_FAILED;
 949
 950         trace_block_bio_backmerge(bio);
 951         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 952
 953         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 954                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 955
 956         req->biotail->bi_next = bio;
 957         req->biotail = bio;
 958         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 959
 960         bio_crypt_free_ctx(bio);
 961
 962         blk_account_io_merge_bio(req);
 963         return BIO_MERGE_OK;
 964 }
 965
 966 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
 967                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 968 {
 969         const blk_opf_t ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 970
 971         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 972                 return BIO_MERGE_FAILED;
 973
 974         trace_block_bio_frontmerge(bio);
 975         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 976
 977         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 978                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 979
 980         bio->bi_next = req->bio;
 981         req->bio = bio;
 982
 983         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 984         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 985
 986         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
 987
 988         blk_account_io_merge_bio(req);
 989         return BIO_MERGE_OK;
 990 }
 991
 992 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
 993                 struct request *req, struct bio *bio)
 994 {
 995         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 996
 997         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 998                 goto no_merge;
 999         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
1000             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
1001                 goto no_merge;
1002
1003         rq_qos_merge(q, req, bio);
1004
1005         req->biotail->bi_next = bio;
1006         req->biotail = bio;
1007         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1008         req->nr_phys_segments = segments + 1;
1009
1010         blk_account_io_merge_bio(req);
1011         return BIO_MERGE_OK;
1012 no_merge:
1013         req_set_nomerge(q, req);
1014         return BIO_MERGE_FAILED;
1015 }
1016
1017 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1018                                                    struct request *rq,
1019                                                    struct bio *bio,
1020                                                    unsigned int nr_segs,
1021                                                    bool sched_allow_merge)
1022 {
1023         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1024                 return BIO_MERGE_NONE;
1025
1026         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1027         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1028                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1029                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1030                 break;
1031         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1032                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1033                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1034                 break;
1035         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1036                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1037         default:
1038                 return BIO_MERGE_NONE;
1039         }
1040
1041         return BIO_MERGE_FAILED;
1042 }
1043
1044 /**
1045  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1046  * @q: request_queue new bio is being queued at
1047  * @bio: new bio being queued
1048  * @nr_segs: number of segments in @bio
1049  * from the passed in @q already in the plug list
1050  *
1051  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with the previous
1052  * request on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1053  * otherwise %false.
1054  *
1055  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1056  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1057  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1058  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1059  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1060  * merging parameters without querying the elevator.
1061  *
1062  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1063  */
1064 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1065                 unsigned int nr_segs)
1066 {
1067         struct blk_plug *plug;
1068         struct request *rq;
1069
1070         plug = blk_mq_plug(bio);
1071         if (!plug || rq_list_empty(plug->mq_list))
1072                 return false;
1073
1074         rq_list_for_each(&plug->mq_list, rq) {
1075                 if (rq->q == q) {
1076                         if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1077                             BIO_MERGE_OK)
1078                                 return true;
1079                         break;
1080                 }
1081
1082                 /*
1083                  * Only keep iterating plug list for merges if we have multiple
1084                  * queues
1085                  */
1086                 if (!plug->multiple_queues)
1087                         break;
1088         }
1089         return false;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1094  * of them.
1095  */
1096 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1097                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1098 {
1099         struct request *rq;
1100         int checked = 8;
1101
1102         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1103                 if (!checked--)
1104                         break;
1105
1106                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1107                 case BIO_MERGE_NONE:
1108                         continue;
1109                 case BIO_MERGE_OK:
1110                         return true;
1111                 case BIO_MERGE_FAILED:
1112                         return false;
1113                 }
1114
1115         }
1116
1117         return false;
1118 }
1119 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1120
1121 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1122                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1123 {
1124         struct request *rq;
1125
1126         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1127         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1128                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1129                         return false;
1130                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1131                         return false;
1132                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1133                 if (!*merged_request)
1134                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1135                 return true;
1136         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1137                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1138                         return false;
1139                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1140                         return false;
1141                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1142                 if (!*merged_request)
1143                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1144                 return true;
1145         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1146                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1147         default:
1148                 return false;
1149         }
1150 }
1151 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);