Merge tag 'soc-arm-6.4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/soc/soc
[platform/kernel/linux-starfive.git] / include / linux / blk-mq.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef BLK_MQ_H
3 #define BLK_MQ_H
4
5 #include <linux/blkdev.h>
6 #include <linux/sbitmap.h>
7 #include <linux/lockdep.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/prefetch.h>
10 #include <linux/srcu.h>
11
12 struct blk_mq_tags;
13 struct blk_flush_queue;
14
15 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
16 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
17
18 enum rq_end_io_ret {
19         RQ_END_IO_NONE,
20         RQ_END_IO_FREE,
21 };
22
23 typedef enum rq_end_io_ret (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
24
25 /*
26  * request flags */
27 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
28
29 /* drive already may have started this one */
30 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
31 /* may not be passed by ioscheduler */
32 #define RQF_SOFTBARRIER         ((__force req_flags_t)(1 << 3))
33 /* request for flush sequence */
34 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
35 /* merge of different types, fail separately */
36 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
37 /* track inflight for MQ */
38 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
39 /* don't call prep for this one */
40 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
41 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
42 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
43 /* don't warn about errors */
44 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
45 /* elevator private data attached */
46 #define RQF_ELVPRIV             ((__force req_flags_t)(1 << 12))
47 /* account into disk and partition IO statistics */
48 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
49 /* runtime pm request */
50 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
51 /* on IO scheduler merge hash */
52 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
53 /* track IO completion time */
54 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
55 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
56    bio chain. */
57 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
58 /* The per-zone write lock is held for this request */
59 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
60 /* already slept for hybrid poll */
61 #define RQF_MQ_POLL_SLEPT       ((__force req_flags_t)(1 << 20))
62 /* ->timeout has been called, don't expire again */
63 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
64 /* queue has elevator attached */
65 #define RQF_ELV                 ((__force req_flags_t)(1 << 22))
66 #define RQF_RESV                        ((__force req_flags_t)(1 << 23))
67
68 /* flags that prevent us from merging requests: */
69 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
70         (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
71
72 enum mq_rq_state {
73         MQ_RQ_IDLE              = 0,
74         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
75         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
76 };
77
78 /*
79  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
80  *
81  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
82  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
83  */
84 struct request {
85         struct request_queue *q;
86         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
87         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
88
89         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
90         req_flags_t rq_flags;
91
92         int tag;
93         int internal_tag;
94
95         unsigned int timeout;
96
97         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
98         unsigned int __data_len;        /* total data len */
99         sector_t __sector;              /* sector cursor */
100
101         struct bio *bio;
102         struct bio *biotail;
103
104         union {
105                 struct list_head queuelist;
106                 struct request *rq_next;
107         };
108
109         struct block_device *part;
110 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
111         /* Time that the first bio started allocating this request. */
112         u64 alloc_time_ns;
113 #endif
114         /* Time that this request was allocated for this IO. */
115         u64 start_time_ns;
116         /* Time that I/O was submitted to the device. */
117         u64 io_start_time_ns;
118
119 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
120         unsigned short wbt_flags;
121 #endif
122         /*
123          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
124          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
125          * by completion.
126          */
127         unsigned short stats_sectors;
128
129         /*
130          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
131          * physical address coalescing is performed.
132          */
133         unsigned short nr_phys_segments;
134
135 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
136         unsigned short nr_integrity_segments;
137 #endif
138
139 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
140         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
141         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
142 #endif
143
144         unsigned short ioprio;
145
146         enum mq_rq_state state;
147         atomic_t ref;
148
149         unsigned long deadline;
150
151         /*
152          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
153          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
154          * to queue the request for softirq completion, which is long
155          * after the request has been unhashed (and even removed from
156          * the dispatch list).
157          */
158         union {
159                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
160                 struct llist_node ipi_list;
161         };
162
163         /*
164          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
165          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
166          * completion_data share space with the rb_node.
167          */
168         union {
169                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
170                 struct bio_vec special_vec;
171                 void *completion_data;
172         };
173
174
175         /*
176          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
177          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
178          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
179          * space with the elevator data.
180          */
181         union {
182                 struct {
183                         struct io_cq            *icq;
184                         void                    *priv[2];
185                 } elv;
186
187                 struct {
188                         unsigned int            seq;
189                         struct list_head        list;
190                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
191                 } flush;
192         };
193
194         union {
195                 struct __call_single_data csd;
196                 u64 fifo_time;
197         };
198
199         /*
200          * completion callback.
201          */
202         rq_end_io_fn *end_io;
203         void *end_io_data;
204 };
205
206 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
207 {
208         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
209 }
210
211 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
212 {
213         return blk_op_is_passthrough(req_op(rq));
214 }
215
216 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
217 {
218         return req->ioprio;
219 }
220
221 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
222
223 #define rq_dma_dir(rq) \
224         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
225
226 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
227         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
228         *(listptr) = rq;                                \
229 } while (0)
230
231 #define rq_list_add_tail(lastpptr, rq)  do {            \
232         (rq)->rq_next = NULL;                           \
233         **(lastpptr) = rq;                              \
234         *(lastpptr) = &rq->rq_next;                     \
235 } while (0)
236
237 #define rq_list_pop(listptr)                            \
238 ({                                                      \
239         struct request *__req = NULL;                   \
240         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
241                 __req = *(listptr);                     \
242                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
243         }                                               \
244         __req;                                          \
245 })
246
247 #define rq_list_peek(listptr)                           \
248 ({                                                      \
249         struct request *__req = NULL;                   \
250         if ((listptr) && *(listptr))                    \
251                 __req = *(listptr);                     \
252         __req;                                          \
253 })
254
255 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
256         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
257
258 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
259         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
260                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
261
262 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
263 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
264
265 /**
266  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
267  * @src: The source list @rq is currently in
268  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
269  * @rq: The request to move
270  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
271  */
272 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
273                                 struct request *rq, struct request *prev)
274 {
275         if (prev)
276                 prev->rq_next = rq->rq_next;
277         else
278                 *src = rq->rq_next;
279         rq_list_add(dst, rq);
280 }
281
282 /**
283  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
284  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
285  *      a later time.
286  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
287  *      request to complete.
288  */
289 enum blk_eh_timer_return {
290         BLK_EH_DONE,
291         BLK_EH_RESET_TIMER,
292 };
293
294 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
295 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
296
297 /**
298  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
299  * block device
300  */
301 struct blk_mq_hw_ctx {
302         struct {
303                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
304                 spinlock_t              lock;
305                 /**
306                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
307                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
308                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
309                  * driver can send new requests, requests at this list will
310                  * be sent first for a fairer dispatch.
311                  */
312                 struct list_head        dispatch;
313                  /**
314                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
315                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
316                   */
317                 unsigned long           state;
318         } ____cacheline_aligned_in_smp;
319
320         /**
321          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
322          */
323         struct delayed_work     run_work;
324         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
325         cpumask_var_t           cpumask;
326         /**
327          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
328          * selection from @cpumask.
329          */
330         int                     next_cpu;
331         /**
332          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
333          * changing to the next CPU.
334          */
335         int                     next_cpu_batch;
336
337         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
338         unsigned long           flags;
339
340         /**
341          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
342          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
343          */
344         void                    *sched_data;
345         /**
346          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
347          */
348         struct request_queue    *queue;
349         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
350         struct blk_flush_queue  *fq;
351
352         /**
353          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
354          * this hctx
355          */
356         void                    *driver_data;
357
358         /**
359          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
360          * pending request in that software queue.
361          */
362         struct sbitmap          ctx_map;
363
364         /**
365          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
366          * selected.
367          */
368         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
369         /**
370          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
371          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
372          * Average algorithm.
373          */
374         unsigned int            dispatch_busy;
375
376         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
377         unsigned short          type;
378         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
379         unsigned short          nr_ctx;
380         /** @ctxs: Array of software queues. */
381         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
382
383         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
384         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
385         /**
386          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
387          * available at the moment, to wait for another try in the future.
388          */
389         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
390
391         /**
392          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
393          * requests.
394          */
395         atomic_t                wait_index;
396
397         /**
398          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
399          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
400          */
401         struct blk_mq_tags      *tags;
402         /**
403          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
404          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
405          * that request is allocated. Else, this member is not used.
406          */
407         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
408
409         /** @queued: Number of queued requests. */
410         unsigned long           queued;
411         /** @run: Number of dispatched requests. */
412         unsigned long           run;
413
414         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
415         unsigned int            numa_node;
416         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
417         unsigned int            queue_num;
418
419         /**
420          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
421          * shared across request queues.
422          */
423         atomic_t                nr_active;
424
425         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
426         struct hlist_node       cpuhp_online;
427         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
428         struct hlist_node       cpuhp_dead;
429         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
430         struct kobject          kobj;
431
432 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
433         /**
434          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
435          * as cpu<cpu_number>.
436          */
437         struct dentry           *debugfs_dir;
438         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
439         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
440 #endif
441
442         /**
443          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
444          * q->unused_hctx_list.
445          */
446         struct list_head        hctx_list;
447 };
448
449 /**
450  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
451  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
452  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
453  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
454  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
455  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
456  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
457  *      set of hardware queues.
458  */
459 struct blk_mq_queue_map {
460         unsigned int *mq_map;
461         unsigned int nr_queues;
462         unsigned int queue_offset;
463 };
464
465 /**
466  * enum hctx_type - Type of hardware queue
467  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
468  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
469  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
470  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
471  */
472 enum hctx_type {
473         HCTX_TYPE_DEFAULT,
474         HCTX_TYPE_READ,
475         HCTX_TYPE_POLL,
476
477         HCTX_MAX_TYPES,
478 };
479
480 /**
481  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
482  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
483  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
484  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
485  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
486  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
487  *                 types.
488  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
489  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
490  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
491  *                 owns this data structure.
492  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
493  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
494  *                 allocations.
495  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
496  *                 driver owns these additional bytes.
497  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
498  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
499  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
500  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
501  *                 tag set.
502  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
503  *                 elements.
504  * @shared_tags:
505  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
506  *                 shared by all @tags.
507  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
508  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
509  *                 request_queue.tag_set_list.
510  * @srcu:          Use as lock when type of the request queue is blocking
511  *                 (BLK_MQ_F_BLOCKING).
512  */
513 struct blk_mq_tag_set {
514         const struct blk_mq_ops *ops;
515         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
516         unsigned int            nr_maps;
517         unsigned int            nr_hw_queues;
518         unsigned int            queue_depth;
519         unsigned int            reserved_tags;
520         unsigned int            cmd_size;
521         int                     numa_node;
522         unsigned int            timeout;
523         unsigned int            flags;
524         void                    *driver_data;
525
526         struct blk_mq_tags      **tags;
527
528         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
529
530         struct mutex            tag_list_lock;
531         struct list_head        tag_list;
532         struct srcu_struct      *srcu;
533 };
534
535 /**
536  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
537  *
538  * @rq:   Request pointer.
539  * @last: If it is the last request in the queue.
540  */
541 struct blk_mq_queue_data {
542         struct request *rq;
543         bool last;
544 };
545
546 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
547
548 /**
549  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
550  * behaviour.
551  */
552 struct blk_mq_ops {
553         /**
554          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
555          */
556         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
557                                  const struct blk_mq_queue_data *);
558
559         /**
560          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
561          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
562          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
563          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
564          * would have done).
565          */
566         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
567
568         /**
569          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
570          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
571          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
572          * individually by the block layer upon return.
573          */
574         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
575
576         /**
577          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
578          * run, it is driver's responsibility to release the
579          * reserved budget. Also we have to handle failure case
580          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
581          */
582         int (*get_budget)(struct request_queue *);
583
584         /**
585          * @put_budget: Release the reserved budget.
586          */
587         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
588
589         /**
590          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
591          */
592         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
593         /**
594          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
595          */
596         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
597
598         /**
599          * @timeout: Called on request timeout.
600          */
601         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
602
603         /**
604          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
605          */
606         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
607
608         /**
609          * @complete: Mark the request as complete.
610          */
611         void (*complete)(struct request *);
612
613         /**
614          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
615          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
616          * structures.
617          */
618         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
619         /**
620          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
621          */
622         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
623
624         /**
625          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
626          * to allow the driver to set up driver specific data.
627          *
628          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
629          * flush request.
630          */
631         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
632                             unsigned int, unsigned int);
633         /**
634          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
635          */
636         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
637                              unsigned int);
638
639         /**
640          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
641          * yet, and usually for freeing the driver private data.
642          */
643         void (*cleanup_rq)(struct request *);
644
645         /**
646          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
647          */
648         bool (*busy)(struct request_queue *);
649
650         /**
651          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
652          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
653          */
654         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
655
656 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
657         /**
658          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
659          * information about a request.
660          */
661         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
662 #endif
663 };
664
665 enum {
666         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
667         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
668         /*
669          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
670          * completing IO:
671          */
672         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
673         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
674         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
675         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
676         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
677         /*
678          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
679          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
680          */
681         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
682         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
683         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
684
685         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
686         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
687         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
688
689         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
690         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
691
692         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
693
694         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
695 };
696 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
697         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
698                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
699 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
700         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
701                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
702
703 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
704
705 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
706                 struct lock_class_key *lkclass);
707 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
708 ({                                                                      \
709         static struct lock_class_key __key;                             \
710                                                                         \
711         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
712 })
713 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
714                 struct lock_class_key *lkclass);
715 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
716 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
717                 struct request_queue *q);
718 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
719
720 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
721 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
722                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
723                 unsigned int set_flags);
724 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
725
726 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
727
728 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
729
730 enum {
731         /* return when out of requests */
732         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
733         /* allocate from reserved pool */
734         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
735         /* set RQF_PM */
736         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
737 };
738
739 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
740                 blk_mq_req_flags_t flags);
741 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
742                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
743                 unsigned int hctx_idx);
744
745 /*
746  * Tag address space map.
747  */
748 struct blk_mq_tags {
749         unsigned int nr_tags;
750         unsigned int nr_reserved_tags;
751
752         atomic_t active_queues;
753
754         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
755         struct sbitmap_queue breserved_tags;
756
757         struct request **rqs;
758         struct request **static_rqs;
759         struct list_head page_list;
760
761         /*
762          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
763          * request pool
764          */
765         spinlock_t lock;
766 };
767
768 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
769                                                unsigned int tag)
770 {
771         if (tag < tags->nr_tags) {
772                 prefetch(tags->rqs[tag]);
773                 return tags->rqs[tag];
774         }
775
776         return NULL;
777 }
778
779 enum {
780         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
781         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
782 };
783
784 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
785
786 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
787 {
788         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
789 }
790
791 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
792 {
793         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
794 }
795
796 /**
797  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
798  * @rq: target request.
799  */
800 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
801 {
802         return READ_ONCE(rq->state);
803 }
804
805 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
806 {
807         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
808 }
809
810 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
811 {
812         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
813 }
814
815 /*
816  * 
817  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
818  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
819  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
820  * multipathing.
821  */
822 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
823 {
824         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
825 }
826
827 /*
828  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
829  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
830  */
831 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
832                    void (*complete)(struct request *rq))
833 {
834         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
835         complete(rq);
836 }
837
838 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
839 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
840 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
841 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
842
843 /*
844  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
845  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
846  */
847 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
848 {
849         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_ELV));
850 }
851
852 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
853 {
854         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
855 }
856
857 /*
858  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
859  * ->end_io handler.
860  */
861 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
862                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
863                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
864 {
865         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_ELV) || ioerror ||
866                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
867                 return false;
868
869         if (!iob->complete)
870                 iob->complete = complete;
871         else if (iob->complete != complete)
872                 return false;
873         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
874         rq_list_add(&iob->req_list, req);
875         return true;
876 }
877
878 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
879 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
880 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
881 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
882 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
883 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
884 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
885 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
886 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
887 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
888 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
889 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
890 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct blk_mq_tag_set *set);
891 void blk_mq_quiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
892 void blk_mq_unquiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
893 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
894 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
895 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
896 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
897 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
898 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
899                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
900 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
901 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
902 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
903 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
904 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
905 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
906                                      unsigned long timeout);
907
908 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
909 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
910
911 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
912
913 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
914
915 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
916 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
917 {
918         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
919             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
920                 return __blk_should_fake_timeout(q);
921         return false;
922 }
923
924 /**
925  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
926  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
927  *
928  * Return: request
929  *
930  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
931  * size to get back to the original request.
932  */
933 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
934 {
935         return pdu - sizeof(struct request);
936 }
937
938 /**
939  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
940  * @rq: the request to be casted
941  *
942  * Return: pointer to the PDU
943  *
944  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
945  * the PDU.
946  */
947 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
948 {
949         return rq + 1;
950 }
951
952 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
953         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
954
955 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
956         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
957              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
958
959 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
960 {
961         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
962                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
963 }
964
965 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
966                 unsigned int nr_segs)
967 {
968         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
969         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
970         rq->bio = rq->biotail = bio;
971         rq->ioprio = bio_prio(bio);
972 }
973
974 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
975                 struct lock_class_key *key);
976
977 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
978 {
979         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
980 }
981
982 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
983 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
984                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
985                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
986 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
987 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
988
989 struct rq_map_data {
990         struct page **pages;
991         unsigned long offset;
992         unsigned short page_order;
993         unsigned short nr_entries;
994         bool null_mapped;
995         bool from_user;
996 };
997
998 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
999                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
1000 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
1001                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
1002 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
1003                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
1004 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
1005 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
1006                 unsigned int, gfp_t);
1007 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
1008 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
1009 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
1010 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
1011
1012 struct req_iterator {
1013         struct bvec_iter iter;
1014         struct bio *bio;
1015 };
1016
1017 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1018         if ((rq->bio))                  \
1019                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1020
1021 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1022         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1023                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1024
1025 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1026         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1027                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1028
1029 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1030                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1031                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1032
1033 /*
1034  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1035  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1036  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1037  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1038  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1039  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1040  */
1041 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1042 {
1043         return rq->__sector;
1044 }
1045
1046 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1047 {
1048         return rq->__data_len;
1049 }
1050
1051 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1052 {
1053         if (!rq->bio)
1054                 return 0;
1055         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1056                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1057         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1058 }
1059
1060 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1061 {
1062         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1063 }
1064
1065 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1066 {
1067         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1068 }
1069
1070 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1071 {
1072         return rq->stats_sectors;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1077  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1078  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1079  * calculate the data transfer size.
1080  */
1081 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1082 {
1083         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1084                 return rq->special_vec.bv_len;
1085         return blk_rq_bytes(rq);
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1090  * there are any bvecs before calling this helper.
1091  */
1092 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1093 {
1094         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1095                 return rq->special_vec;
1096         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1097 }
1098
1099 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1100 {
1101         unsigned int nr_bios = 0;
1102         struct bio *bio;
1103
1104         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1105                 nr_bios++;
1106
1107         return nr_bios;
1108 }
1109
1110 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1111
1112 /*
1113  * Request completion related functions.
1114  *
1115  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1116  * the request without completing it.
1117  */
1118 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1119                                unsigned int nr_bytes);
1120 void blk_abort_request(struct request *);
1121
1122 /*
1123  * Number of physical segments as sent to the device.
1124  *
1125  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1126  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1127  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1128  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1129  * special payload will be mapped.
1130  */
1131 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1132 {
1133         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1134                 return 1;
1135         return rq->nr_phys_segments;
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1140  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1141  */
1142 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1143 {
1144         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1145 }
1146
1147 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1148                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1149 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1150                 struct scatterlist *sglist)
1151 {
1152         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1153
1154         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1155 }
1156 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1157
1158 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1159 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1160 {
1161         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1162 }
1163
1164 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1165 {
1166         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1167 }
1168
1169 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1170 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1171 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1172 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1173
1174 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1175 {
1176         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1177                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1178 }
1179
1180 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1181 {
1182         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1183                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1184 }
1185
1186 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1187 {
1188         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1189                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1190 }
1191
1192 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1193 {
1194         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1195                 return true;
1196         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1197 }
1198 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1199 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1200 {
1201         return false;
1202 }
1203
1204 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1205 {
1206 }
1207
1208 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1209 {
1210 }
1211 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1212 {
1213         return false;
1214 }
1215
1216 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1217 {
1218         return true;
1219 }
1220 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1221
1222 #endif /* BLK_MQ_H */