GNU Linux-libre 5.10.219-gnu1
[releases.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/blk-cgroup.h>
19 #include <linux/highmem.h>
20 #include <linux/sched/sysctl.h>
21 #include <linux/blk-crypto.h>
22
23 #include <trace/events/block.h>
24 #include "blk.h"
25 #include "blk-rq-qos.h"
26
27 /*
28  * Test patch to inline a certain number of bi_io_vec's inside the bio
29  * itself, to shrink a bio data allocation from two mempool calls to one
30  */
31 #define BIO_INLINE_VECS         4
32
33 /*
34  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
35  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
36  * unsigned short
37  */
38 #define BV(x, n) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"#n }
39 static struct biovec_slab bvec_slabs[BVEC_POOL_NR] __read_mostly = {
40         BV(1, 1), BV(4, 4), BV(16, 16), BV(64, 64), BV(128, 128), BV(BIO_MAX_PAGES, max),
41 };
42 #undef BV
43
44 /*
45  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
46  * IO code that does not need private memory pools.
47  */
48 struct bio_set fs_bio_set;
49 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
50
51 /*
52  * Our slab pool management
53  */
54 struct bio_slab {
55         struct kmem_cache *slab;
56         unsigned int slab_ref;
57         unsigned int slab_size;
58         char name[8];
59 };
60 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
61 static struct bio_slab *bio_slabs;
62 static unsigned int bio_slab_nr, bio_slab_max;
63
64 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(unsigned int extra_size)
65 {
66         unsigned int sz = sizeof(struct bio) + extra_size;
67         struct kmem_cache *slab = NULL;
68         struct bio_slab *bslab, *new_bio_slabs;
69         unsigned int new_bio_slab_max;
70         unsigned int i, entry = -1;
71
72         mutex_lock(&bio_slab_lock);
73
74         i = 0;
75         while (i < bio_slab_nr) {
76                 bslab = &bio_slabs[i];
77
78                 if (!bslab->slab && entry == -1)
79                         entry = i;
80                 else if (bslab->slab_size == sz) {
81                         slab = bslab->slab;
82                         bslab->slab_ref++;
83                         break;
84                 }
85                 i++;
86         }
87
88         if (slab)
89                 goto out_unlock;
90
91         if (bio_slab_nr == bio_slab_max && entry == -1) {
92                 new_bio_slab_max = bio_slab_max << 1;
93                 new_bio_slabs = krealloc(bio_slabs,
94                                          new_bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab),
95                                          GFP_KERNEL);
96                 if (!new_bio_slabs)
97                         goto out_unlock;
98                 bio_slab_max = new_bio_slab_max;
99                 bio_slabs = new_bio_slabs;
100         }
101         if (entry == -1)
102                 entry = bio_slab_nr++;
103
104         bslab = &bio_slabs[entry];
105
106         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", entry);
107         slab = kmem_cache_create(bslab->name, sz, ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
108                                  SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
109         if (!slab)
110                 goto out_unlock;
111
112         bslab->slab = slab;
113         bslab->slab_ref = 1;
114         bslab->slab_size = sz;
115 out_unlock:
116         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
117         return slab;
118 }
119
120 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
121 {
122         struct bio_slab *bslab = NULL;
123         unsigned int i;
124
125         mutex_lock(&bio_slab_lock);
126
127         for (i = 0; i < bio_slab_nr; i++) {
128                 if (bs->bio_slab == bio_slabs[i].slab) {
129                         bslab = &bio_slabs[i];
130                         break;
131                 }
132         }
133
134         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
135                 goto out;
136
137         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
138
139         if (--bslab->slab_ref)
140                 goto out;
141
142         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
143         bslab->slab = NULL;
144
145 out:
146         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
147 }
148
149 unsigned int bvec_nr_vecs(unsigned short idx)
150 {
151         return bvec_slabs[--idx].nr_vecs;
152 }
153
154 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned int idx)
155 {
156         if (!idx)
157                 return;
158         idx--;
159
160         BIO_BUG_ON(idx >= BVEC_POOL_NR);
161
162         if (idx == BVEC_POOL_MAX) {
163                 mempool_free(bv, pool);
164         } else {
165                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + idx;
166
167                 kmem_cache_free(bvs->slab, bv);
168         }
169 }
170
171 struct bio_vec *bvec_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx,
172                            mempool_t *pool)
173 {
174         struct bio_vec *bvl;
175
176         /*
177          * see comment near bvec_array define!
178          */
179         switch (nr) {
180         case 1:
181                 *idx = 0;
182                 break;
183         case 2 ... 4:
184                 *idx = 1;
185                 break;
186         case 5 ... 16:
187                 *idx = 2;
188                 break;
189         case 17 ... 64:
190                 *idx = 3;
191                 break;
192         case 65 ... 128:
193                 *idx = 4;
194                 break;
195         case 129 ... BIO_MAX_PAGES:
196                 *idx = 5;
197                 break;
198         default:
199                 return NULL;
200         }
201
202         /*
203          * idx now points to the pool we want to allocate from. only the
204          * 1-vec entry pool is mempool backed.
205          */
206         if (*idx == BVEC_POOL_MAX) {
207 fallback:
208                 bvl = mempool_alloc(pool, gfp_mask);
209         } else {
210                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + *idx;
211                 gfp_t __gfp_mask = gfp_mask & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO);
212
213                 /*
214                  * Make this allocation restricted and don't dump info on
215                  * allocation failures, since we'll fallback to the mempool
216                  * in case of failure.
217                  */
218                 __gfp_mask |= __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
219
220                 /*
221                  * Try a slab allocation. If this fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM
222                  * is set, retry with the 1-entry mempool
223                  */
224                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, __gfp_mask);
225                 if (unlikely(!bvl && (gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))) {
226                         *idx = BVEC_POOL_MAX;
227                         goto fallback;
228                 }
229         }
230
231         (*idx)++;
232         return bvl;
233 }
234
235 void bio_uninit(struct bio *bio)
236 {
237 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
238         if (bio->bi_blkg) {
239                 blkg_put(bio->bi_blkg);
240                 bio->bi_blkg = NULL;
241         }
242 #endif
243         if (bio_integrity(bio))
244                 bio_integrity_free(bio);
245
246         bio_crypt_free_ctx(bio);
247 }
248 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
249
250 static void bio_free(struct bio *bio)
251 {
252         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
253         void *p;
254
255         bio_uninit(bio);
256
257         if (bs) {
258                 bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, BVEC_POOL_IDX(bio));
259
260                 /*
261                  * If we have front padding, adjust the bio pointer before freeing
262                  */
263                 p = bio;
264                 p -= bs->front_pad;
265
266                 mempool_free(p, &bs->bio_pool);
267         } else {
268                 /* Bio was allocated by bio_kmalloc() */
269                 kfree(bio);
270         }
271 }
272
273 /*
274  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
275  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
276  * when IO has completed, or when the bio is released.
277  */
278 void bio_init(struct bio *bio, struct bio_vec *table,
279               unsigned short max_vecs)
280 {
281         memset(bio, 0, sizeof(*bio));
282         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
283         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
284
285         bio->bi_io_vec = table;
286         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
287 }
288 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
289
290 /**
291  * bio_reset - reinitialize a bio
292  * @bio:        bio to reset
293  *
294  * Description:
295  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
296  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
297  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
298  *   comment in struct bio.
299  */
300 void bio_reset(struct bio *bio)
301 {
302         unsigned long flags = bio->bi_flags & (~0UL << BIO_RESET_BITS);
303
304         bio_uninit(bio);
305
306         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
307         bio->bi_flags = flags;
308         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
309 }
310 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
311
312 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
313 {
314         struct bio *parent = bio->bi_private;
315
316         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
317                 parent->bi_status = bio->bi_status;
318         bio_put(bio);
319         return parent;
320 }
321
322 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
323 {
324         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
325 }
326
327 /**
328  * bio_chain - chain bio completions
329  * @bio: the target bio
330  * @parent: the parent bio of @bio
331  *
332  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
333  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
334  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
335  *
336  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
337  */
338 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
339 {
340         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
341
342         bio->bi_private = parent;
343         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
344         bio_inc_remaining(parent);
345 }
346 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
347
348 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
349 {
350         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
351         struct bio *bio;
352
353         while (1) {
354                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
355                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
356                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
357
358                 if (!bio)
359                         break;
360
361                 submit_bio_noacct(bio);
362         }
363 }
364
365 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
366 {
367         struct bio_list punt, nopunt;
368         struct bio *bio;
369
370         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
371                 return;
372         /*
373          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
374          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
375          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
376          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
377          * our own rescuer would be bad.
378          *
379          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
380          * remove from the middle of the list:
381          */
382
383         bio_list_init(&punt);
384         bio_list_init(&nopunt);
385
386         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
387                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
388         current->bio_list[0] = nopunt;
389
390         bio_list_init(&nopunt);
391         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
392                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
393         current->bio_list[1] = nopunt;
394
395         spin_lock(&bs->rescue_lock);
396         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
397         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
398
399         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
400 }
401
402 /**
403  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
404  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
405  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
406  * @bs:         the bio_set to allocate from.
407  *
408  * Description:
409  *   If @bs is NULL, uses kmalloc() to allocate the bio; else the allocation is
410  *   backed by the @bs's mempool.
411  *
412  *   When @bs is not NULL, if %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will
413  *   always be able to allocate a bio. This is due to the mempool guarantees.
414  *   To make this work, callers must never allocate more than 1 bio at a time
415  *   from this pool. Callers that need to allocate more than 1 bio must always
416  *   submit the previously allocated bio for IO before attempting to allocate
417  *   a new one. Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
418  *
419  *   Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block
420  *   driver), bios are not submitted until after you return - see the code in
421  *   submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
422  *   stack overflows.
423  *
424  *   This would normally mean allocating multiple bios under
425  *   submit_bio_noacct() would be susceptible to deadlocks, but we have
426  *   deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
427  *   thread.
428  *
429  *   However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
430  *   mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
431  *   submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
432  *   for per bio allocations.
433  *
434  *   RETURNS:
435  *   Pointer to new bio on success, NULL on failure.
436  */
437 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, unsigned int nr_iovecs,
438                              struct bio_set *bs)
439 {
440         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
441         unsigned front_pad;
442         unsigned inline_vecs;
443         struct bio_vec *bvl = NULL;
444         struct bio *bio;
445         void *p;
446
447         if (!bs) {
448                 if (nr_iovecs > UIO_MAXIOV)
449                         return NULL;
450
451                 p = kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_iovecs), gfp_mask);
452                 front_pad = 0;
453                 inline_vecs = nr_iovecs;
454         } else {
455                 /* should not use nobvec bioset for nr_iovecs > 0 */
456                 if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) &&
457                                  nr_iovecs > 0))
458                         return NULL;
459                 /*
460                  * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this
461                  * means if we're running beneath it, any bios we allocate and
462                  * submit will not be submitted (and thus freed) until after we
463                  * return.
464                  *
465                  * This exposes us to a potential deadlock if we allocate
466                  * multiple bios from the same bio_set() while running
467                  * underneath submit_bio_noacct(). If we were to allocate
468                  * multiple bios (say a stacking block driver that was splitting
469                  * bios), we would deadlock if we exhausted the mempool's
470                  * reserve.
471                  *
472                  * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
473                  * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are
474                  * bios on current->bio_list, we first try the allocation
475                  * without __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those
476                  * bios we would be blocking to the rescuer workqueue before
477                  * we retry with the original gfp_flags.
478                  */
479
480                 if (current->bio_list &&
481                     (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
482                      !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
483                     bs->rescue_workqueue)
484                         gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
485
486                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
487                 if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
488                         punt_bios_to_rescuer(bs);
489                         gfp_mask = saved_gfp;
490                         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
491                 }
492
493                 front_pad = bs->front_pad;
494                 inline_vecs = BIO_INLINE_VECS;
495         }
496
497         if (unlikely(!p))
498                 return NULL;
499
500         bio = p + front_pad;
501         bio_init(bio, NULL, 0);
502
503         if (nr_iovecs > inline_vecs) {
504                 unsigned long idx = 0;
505
506                 bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, &bs->bvec_pool);
507                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
508                         punt_bios_to_rescuer(bs);
509                         gfp_mask = saved_gfp;
510                         bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, &bs->bvec_pool);
511                 }
512
513                 if (unlikely(!bvl))
514                         goto err_free;
515
516                 bio->bi_flags |= idx << BVEC_POOL_OFFSET;
517         } else if (nr_iovecs) {
518                 bvl = bio->bi_inline_vecs;
519         }
520
521         bio->bi_pool = bs;
522         bio->bi_max_vecs = nr_iovecs;
523         bio->bi_io_vec = bvl;
524         return bio;
525
526 err_free:
527         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
528         return NULL;
529 }
530 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
531
532 void zero_fill_bio_iter(struct bio *bio, struct bvec_iter start)
533 {
534         unsigned long flags;
535         struct bio_vec bv;
536         struct bvec_iter iter;
537
538         __bio_for_each_segment(bv, bio, iter, start) {
539                 char *data = bvec_kmap_irq(&bv, &flags);
540                 memset(data, 0, bv.bv_len);
541                 flush_dcache_page(bv.bv_page);
542                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
543         }
544 }
545 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio_iter);
546
547 /**
548  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
549  * @bio:        the bio to be truncated
550  * @new_size:   new size for truncating the bio
551  *
552  * Description:
553  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
554  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
555  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
556  */
557 void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
558 {
559         struct bio_vec bv;
560         struct bvec_iter iter;
561         unsigned int done = 0;
562         bool truncated = false;
563
564         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
565                 return;
566
567         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
568                 goto exit;
569
570         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
571                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
572                         unsigned offset;
573
574                         if (!truncated)
575                                 offset = new_size - done;
576                         else
577                                 offset = 0;
578                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
579                                   bv.bv_len - offset);
580                         truncated = true;
581                 }
582                 done += bv.bv_len;
583         }
584
585  exit:
586         /*
587          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
588          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
589          * in its .end_bio() callback.
590          *
591          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
592          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
593          */
594         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
595 }
596
597 /**
598  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
599  * @bio:        bio to truncate
600  *
601  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
602  * block size is some multiple of the physical sector size.
603  *
604  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
605  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
606  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
607  * sector" case.
608  */
609 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
610 {
611         sector_t maxsector;
612         struct hd_struct *part;
613
614         rcu_read_lock();
615         part = __disk_get_part(bio->bi_disk, bio->bi_partno);
616         if (part)
617                 maxsector = part_nr_sects_read(part);
618         else
619                 maxsector = get_capacity(bio->bi_disk);
620         rcu_read_unlock();
621
622         if (!maxsector)
623                 return;
624
625         /*
626          * If the *whole* IO is past the end of the device,
627          * let it through, and the IO layer will turn it into
628          * an EIO.
629          */
630         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
631                 return;
632
633         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
634         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
635                 return;
636
637         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
638 }
639
640 /**
641  * bio_put - release a reference to a bio
642  * @bio:   bio to release reference to
643  *
644  * Description:
645  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
646  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
647  **/
648 void bio_put(struct bio *bio)
649 {
650         if (!bio_flagged(bio, BIO_REFFED))
651                 bio_free(bio);
652         else {
653                 BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
654
655                 /*
656                  * last put frees it
657                  */
658                 if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
659                         bio_free(bio);
660         }
661 }
662 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
663
664 /**
665  *      __bio_clone_fast - clone a bio that shares the original bio's biovec
666  *      @bio: destination bio
667  *      @bio_src: bio to clone
668  *
669  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
670  *      the actual data it points to. Reference count of returned
671  *      bio will be one.
672  *
673  *      Caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
674  */
675 void __bio_clone_fast(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
676 {
677         BUG_ON(bio->bi_pool && BVEC_POOL_IDX(bio));
678
679         /*
680          * most users will be overriding ->bi_disk with a new target,
681          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
682          */
683         bio->bi_disk = bio_src->bi_disk;
684         bio->bi_partno = bio_src->bi_partno;
685         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
686         if (bio_flagged(bio_src, BIO_THROTTLED))
687                 bio_set_flag(bio, BIO_THROTTLED);
688         bio->bi_opf = bio_src->bi_opf;
689         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
690         bio->bi_write_hint = bio_src->bi_write_hint;
691         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
692         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
693
694         bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
695         blkcg_bio_issue_init(bio);
696 }
697 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone_fast);
698
699 /**
700  *      bio_clone_fast - clone a bio that shares the original bio's biovec
701  *      @bio: bio to clone
702  *      @gfp_mask: allocation priority
703  *      @bs: bio_set to allocate from
704  *
705  *      Like __bio_clone_fast, only also allocates the returned bio
706  */
707 struct bio *bio_clone_fast(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask, struct bio_set *bs)
708 {
709         struct bio *b;
710
711         b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, 0, bs);
712         if (!b)
713                 return NULL;
714
715         __bio_clone_fast(b, bio);
716
717         if (bio_crypt_clone(b, bio, gfp_mask) < 0)
718                 goto err_put;
719
720         if (bio_integrity(bio) &&
721             bio_integrity_clone(b, bio, gfp_mask) < 0)
722                 goto err_put;
723
724         return b;
725
726 err_put:
727         bio_put(b);
728         return NULL;
729 }
730 EXPORT_SYMBOL(bio_clone_fast);
731
732 const char *bio_devname(struct bio *bio, char *buf)
733 {
734         return disk_name(bio->bi_disk, bio->bi_partno, buf);
735 }
736 EXPORT_SYMBOL(bio_devname);
737
738 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
739                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
740                 bool *same_page)
741 {
742         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
743         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
744         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
745
746         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
747                 return false;
748         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
749                 return false;
750
751         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
752         if (*same_page)
753                 return true;
754         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
755 }
756
757 /*
758  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
759  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
760  * or Zone Append operations that we can't split.
761  */
762 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
763                                  struct page *page, unsigned len,
764                                  unsigned offset, bool *same_page)
765 {
766         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
767         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
768         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
769         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
770
771         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
772                 return false;
773         if (len > queue_max_segment_size(q) - bv->bv_len)
774                 return false;
775         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
776 }
777
778 /**
779  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
780  * @q: the target queue
781  * @bio: destination bio
782  * @page: page to add
783  * @len: vec entry length
784  * @offset: vec entry offset
785  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
786  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
787  *
788  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
789  * and gap limitations.
790  */
791 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
792                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
793                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
794 {
795         struct bio_vec *bvec;
796
797         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
798                 return 0;
799
800         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
801                 return 0;
802
803         if (bio->bi_vcnt > 0) {
804                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
805                         return len;
806
807                 /*
808                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
809                  * would create a gap, disallow it.
810                  */
811                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
812                 if (bvec_gap_to_prev(q, bvec, offset))
813                         return 0;
814         }
815
816         if (bio_full(bio, len))
817                 return 0;
818
819         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
820                 return 0;
821
822         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
823         bvec->bv_page = page;
824         bvec->bv_len = len;
825         bvec->bv_offset = offset;
826         bio->bi_vcnt++;
827         bio->bi_iter.bi_size += len;
828         return len;
829 }
830
831 /**
832  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
833  * @q: the target queue
834  * @bio: destination bio
835  * @page: page to add
836  * @len: vec entry length
837  * @offset: vec entry offset
838  *
839  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
840  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
841  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
842  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
843  *
844  * This should only be used by passthrough bios.
845  */
846 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
847                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
848 {
849         bool same_page = false;
850         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
851                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
852 }
853 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
854
855 /**
856  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
857  * @bio: destination bio
858  * @page: start page to add
859  * @len: length of the data to add
860  * @off: offset of the data relative to @page
861  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
862  *
863  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
864  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
865  * page size.
866  *
867  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
868  *
869  * Return %true on success or %false on failure.
870  */
871 bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
872                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
873 {
874         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
875                 return false;
876
877         if (bio->bi_vcnt > 0) {
878                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
879
880                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
881                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
882                                 *same_page = false;
883                                 return false;
884                         }
885                         bv->bv_len += len;
886                         bio->bi_iter.bi_size += len;
887                         return true;
888                 }
889         }
890         return false;
891 }
892 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_try_merge_page);
893
894 /**
895  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
896  * @bio: destination bio
897  * @page: start page to add
898  * @len: length of the data to add, may cross pages
899  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
900  *
901  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
902  * that @bio has space for another bvec.
903  */
904 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
905                 unsigned int len, unsigned int off)
906 {
907         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
908
909         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
910         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
911
912         bv->bv_page = page;
913         bv->bv_offset = off;
914         bv->bv_len = len;
915
916         bio->bi_iter.bi_size += len;
917         bio->bi_vcnt++;
918
919         if (!bio_flagged(bio, BIO_WORKINGSET) && unlikely(PageWorkingset(page)))
920                 bio_set_flag(bio, BIO_WORKINGSET);
921 }
922 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
923
924 /**
925  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
926  *      @bio: destination bio
927  *      @page: start page to add
928  *      @len: vec entry length, may cross pages
929  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
930  *
931  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
932  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
933  */
934 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
935                  unsigned int len, unsigned int offset)
936 {
937         bool same_page = false;
938
939         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
940                 if (bio_full(bio, len))
941                         return 0;
942                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
943         }
944         return len;
945 }
946 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
947
948 void bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
949 {
950         struct bvec_iter_all iter_all;
951         struct bio_vec *bvec;
952
953         if (bio_flagged(bio, BIO_NO_PAGE_REF))
954                 return;
955
956         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
957                 if (mark_dirty)
958                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
959                 put_page(bvec->bv_page);
960         }
961 }
962 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_release_pages);
963
964 static int __bio_iov_bvec_add_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
965 {
966         const struct bio_vec *bv = iter->bvec;
967         unsigned int len;
968         size_t size;
969
970         if (WARN_ON_ONCE(iter->iov_offset > bv->bv_len))
971                 return -EINVAL;
972
973         len = min_t(size_t, bv->bv_len - iter->iov_offset, iter->count);
974         size = bio_add_page(bio, bv->bv_page, len,
975                                 bv->bv_offset + iter->iov_offset);
976         if (unlikely(size != len))
977                 return -EINVAL;
978         iov_iter_advance(iter, size);
979         return 0;
980 }
981
982 static void bio_put_pages(struct page **pages, size_t size, size_t off)
983 {
984         size_t i, nr = DIV_ROUND_UP(size + (off & ~PAGE_MASK), PAGE_SIZE);
985
986         for (i = 0; i < nr; i++)
987                 put_page(pages[i]);
988 }
989
990 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
991
992 /**
993  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
994  * @bio: bio to add pages to
995  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
996  *
997  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
998  * pages will have to be released using put_page() when done.
999  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1000  * next non-empty segment of the iov iterator.
1001  */
1002 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1003 {
1004         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1005         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1006         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1007         struct page **pages = (struct page **)bv;
1008         bool same_page = false;
1009         ssize_t size, left;
1010         unsigned len, i;
1011         size_t offset;
1012
1013         /*
1014          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1015          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1016          * without overwriting the temporary page array.
1017         */
1018         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1019         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1020
1021         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1022         if (unlikely(size <= 0))
1023                 return size ? size : -EFAULT;
1024
1025         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1026                 struct page *page = pages[i];
1027
1028                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1029
1030                 if (__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1031                         if (same_page)
1032                                 put_page(page);
1033                 } else {
1034                         if (WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len))) {
1035                                 bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1036                                 return -EINVAL;
1037                         }
1038                         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1039                 }
1040                 offset = 0;
1041         }
1042
1043         iov_iter_advance(iter, size);
1044         return 0;
1045 }
1046
1047 static int __bio_iov_append_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1048 {
1049         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1050         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1051         struct request_queue *q = bio->bi_disk->queue;
1052         unsigned int max_append_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1053         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1054         struct page **pages = (struct page **)bv;
1055         ssize_t size, left;
1056         unsigned len, i;
1057         size_t offset;
1058         int ret = 0;
1059
1060         /*
1061          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1062          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1063          * without overwriting the temporary page array.
1064          */
1065         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1066         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1067
1068         size = iov_iter_get_pages(iter, pages, LONG_MAX, nr_pages, &offset);
1069         if (unlikely(size <= 0))
1070                 return size ? size : -EFAULT;
1071
1072         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1073                 struct page *page = pages[i];
1074                 bool same_page = false;
1075
1076                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1077                 if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1078                                 max_append_sectors, &same_page) != len) {
1079                         bio_put_pages(pages + i, left, offset);
1080                         ret = -EINVAL;
1081                         break;
1082                 }
1083                 if (same_page)
1084                         put_page(page);
1085                 offset = 0;
1086         }
1087
1088         iov_iter_advance(iter, size - left);
1089         return ret;
1090 }
1091
1092 /**
1093  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1094  * @bio: bio to add pages to
1095  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1096  *
1097  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1098  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1099  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1100  * pages. If we're adding kernel pages, and the caller told us it's safe to
1101  * do so, we just have to add the pages to the bio directly. We don't grab an
1102  * extra reference to those pages (the user should already have that), and we
1103  * don't put the page on IO completion. The caller needs to check if the bio is
1104  * flagged BIO_NO_PAGE_REF on IO completion. If it isn't, then pages should be
1105  * released.
1106  *
1107  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1108  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1109  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1110  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1111  */
1112 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1113 {
1114         const bool is_bvec = iov_iter_is_bvec(iter);
1115         int ret;
1116
1117         if (WARN_ON_ONCE(bio->bi_vcnt))
1118                 return -EINVAL;
1119
1120         do {
1121                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1122                         if (WARN_ON_ONCE(is_bvec))
1123                                 return -EINVAL;
1124                         ret = __bio_iov_append_get_pages(bio, iter);
1125                 } else {
1126                         if (is_bvec)
1127                                 ret = __bio_iov_bvec_add_pages(bio, iter);
1128                         else
1129                                 ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1130                 }
1131         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1132
1133         if (is_bvec)
1134                 bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1135         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1136 }
1137 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1138
1139 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1140 {
1141         complete(bio->bi_private);
1142 }
1143
1144 /**
1145  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1146  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1147  *
1148  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1149  * bio_endio() on failure.
1150  *
1151  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1152  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1153  * on his own.
1154  */
1155 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1156 {
1157         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done, bio->bi_disk->lockdep_map);
1158         unsigned long hang_check;
1159
1160         bio->bi_private = &done;
1161         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1162         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1163         submit_bio(bio);
1164
1165         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1166         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1167         if (hang_check)
1168                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1169                                         hang_check * (HZ/2)))
1170                         ;
1171         else
1172                 wait_for_completion_io(&done);
1173
1174         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1175 }
1176 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1177
1178 /**
1179  * bio_advance - increment/complete a bio by some number of bytes
1180  * @bio:        bio to advance
1181  * @bytes:      number of bytes to complete
1182  *
1183  * This updates bi_sector, bi_size and bi_idx; if the number of bytes to
1184  * complete doesn't align with a bvec boundary, then bv_len and bv_offset will
1185  * be updated on the last bvec as well.
1186  *
1187  * @bio will then represent the remaining, uncompleted portion of the io.
1188  */
1189 void bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1190 {
1191         if (bio_integrity(bio))
1192                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1193
1194         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1195         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1196 }
1197 EXPORT_SYMBOL(bio_advance);
1198
1199 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1200                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1201 {
1202         struct bio_vec src_bv, dst_bv;
1203         void *src_p, *dst_p;
1204         unsigned bytes;
1205
1206         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1207                 src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1208                 dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1209
1210                 bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1211
1212                 src_p = kmap_atomic(src_bv.bv_page);
1213                 dst_p = kmap_atomic(dst_bv.bv_page);
1214
1215                 memcpy(dst_p + dst_bv.bv_offset,
1216                        src_p + src_bv.bv_offset,
1217                        bytes);
1218
1219                 kunmap_atomic(dst_p);
1220                 kunmap_atomic(src_p);
1221
1222                 flush_dcache_page(dst_bv.bv_page);
1223
1224                 bio_advance_iter(src, src_iter, bytes);
1225                 bio_advance_iter(dst, dst_iter, bytes);
1226         }
1227 }
1228 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1229
1230 /**
1231  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1232  * @src: source bio
1233  * @dst: destination bio
1234  *
1235  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1236  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1237  */
1238 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1239 {
1240         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1241         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1242
1243         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1244 }
1245 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1246
1247 /**
1248  * bio_list_copy_data - copy contents of data buffers from one chain of bios to
1249  * another
1250  * @src: source bio list
1251  * @dst: destination bio list
1252  *
1253  * Stops when it reaches the end of either the @src list or @dst list - that is,
1254  * copies min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of
1255  * bios).
1256  */
1257 void bio_list_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1258 {
1259         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1260         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1261
1262         while (1) {
1263                 if (!src_iter.bi_size) {
1264                         src = src->bi_next;
1265                         if (!src)
1266                                 break;
1267
1268                         src_iter = src->bi_iter;
1269                 }
1270
1271                 if (!dst_iter.bi_size) {
1272                         dst = dst->bi_next;
1273                         if (!dst)
1274                                 break;
1275
1276                         dst_iter = dst->bi_iter;
1277                 }
1278
1279                 bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1280         }
1281 }
1282 EXPORT_SYMBOL(bio_list_copy_data);
1283
1284 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1285 {
1286         struct bio_vec *bvec;
1287         struct bvec_iter_all iter_all;
1288
1289         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1290                 __free_page(bvec->bv_page);
1291 }
1292 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1293
1294 /*
1295  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1296  * for performing direct-IO in BIOs.
1297  *
1298  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1299  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1300  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1301  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1302  * in process context.
1303  *
1304  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1305  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1306  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1307  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1308  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1309  *
1310  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1311  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1312  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1313  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1314  * pagecache.
1315  *
1316  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1317  * deferred bio dirtying paths.
1318  */
1319
1320 /*
1321  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1322  */
1323 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1324 {
1325         struct bio_vec *bvec;
1326         struct bvec_iter_all iter_all;
1327
1328         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1329                 set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1330         }
1331 }
1332
1333 /*
1334  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1335  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1336  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1337  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1338  *
1339  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1340  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1341  * bio_put() against the BIO.
1342  */
1343
1344 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1345
1346 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1347 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1348 static struct bio *bio_dirty_list;
1349
1350 /*
1351  * This runs in process context
1352  */
1353 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1354 {
1355         struct bio *bio, *next;
1356
1357         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1358         next = bio_dirty_list;
1359         bio_dirty_list = NULL;
1360         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1361
1362         while ((bio = next) != NULL) {
1363                 next = bio->bi_private;
1364
1365                 bio_release_pages(bio, true);
1366                 bio_put(bio);
1367         }
1368 }
1369
1370 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1371 {
1372         struct bio_vec *bvec;
1373         unsigned long flags;
1374         struct bvec_iter_all iter_all;
1375
1376         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1377                 if (!PageDirty(bvec->bv_page))
1378                         goto defer;
1379         }
1380
1381         bio_release_pages(bio, false);
1382         bio_put(bio);
1383         return;
1384 defer:
1385         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1386         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1387         bio_dirty_list = bio;
1388         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1389         schedule_work(&bio_dirty_work);
1390 }
1391
1392 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1393 {
1394         /*
1395          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1396          * we always end io on the first invocation.
1397          */
1398         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1399                 return true;
1400
1401         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1402
1403         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1404                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1405                 return true;
1406         }
1407
1408         return false;
1409 }
1410
1411 /**
1412  * bio_endio - end I/O on a bio
1413  * @bio:        bio
1414  *
1415  * Description:
1416  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1417  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1418  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1419  *
1420  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1421  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1422  *   last time.  At this point the BLK_TA_COMPLETE tracing event will be
1423  *   generated if BIO_TRACE_COMPLETION is set.
1424  **/
1425 void bio_endio(struct bio *bio)
1426 {
1427 again:
1428         if (!bio_remaining_done(bio))
1429                 return;
1430         if (!bio_integrity_endio(bio))
1431                 return;
1432
1433         if (bio->bi_disk)
1434                 rq_qos_done_bio(bio->bi_disk->queue, bio);
1435
1436         /*
1437          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1438          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1439          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1440          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1441          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1442          * gcc's sibling call optimization.
1443          */
1444         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1445                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1446                 goto again;
1447         }
1448
1449         if (bio->bi_disk && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1450                 trace_block_bio_complete(bio->bi_disk->queue, bio);
1451                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1452         }
1453
1454         blk_throtl_bio_endio(bio);
1455         /* release cgroup info */
1456         bio_uninit(bio);
1457         if (bio->bi_end_io)
1458                 bio->bi_end_io(bio);
1459 }
1460 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1461
1462 /**
1463  * bio_split - split a bio
1464  * @bio:        bio to split
1465  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1466  * @gfp:        gfp mask
1467  * @bs:         bio set to allocate from
1468  *
1469  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1470  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1471  *
1472  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1473  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1474  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1475  */
1476 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1477                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1478 {
1479         struct bio *split;
1480
1481         BUG_ON(sectors <= 0);
1482         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1483
1484         /* Zone append commands cannot be split */
1485         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1486                 return NULL;
1487
1488         split = bio_clone_fast(bio, gfp, bs);
1489         if (!split)
1490                 return NULL;
1491
1492         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1493
1494         if (bio_integrity(split))
1495                 bio_integrity_trim(split);
1496
1497         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1498
1499         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1500                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1501
1502         return split;
1503 }
1504 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1505
1506 /**
1507  * bio_trim - trim a bio
1508  * @bio:        bio to trim
1509  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1510  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1511  */
1512 void bio_trim(struct bio *bio, int offset, int size)
1513 {
1514         /* 'bio' is a cloned bio which we need to trim to match
1515          * the given offset and size.
1516          */
1517
1518         size <<= 9;
1519         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1520                 return;
1521
1522         bio_advance(bio, offset << 9);
1523         bio->bi_iter.bi_size = size;
1524
1525         if (bio_integrity(bio))
1526                 bio_integrity_trim(bio);
1527
1528 }
1529 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1530
1531 /*
1532  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1533  * use the global biovec slabs created for general use.
1534  */
1535 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1536 {
1537         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + BVEC_POOL_MAX;
1538
1539         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1540 }
1541
1542 /*
1543  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1544  *
1545  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1546  * kzalloc()).
1547  */
1548 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1549 {
1550         if (bs->rescue_workqueue)
1551                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1552         bs->rescue_workqueue = NULL;
1553
1554         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1555         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1556
1557         bioset_integrity_free(bs);
1558         if (bs->bio_slab)
1559                 bio_put_slab(bs);
1560         bs->bio_slab = NULL;
1561 }
1562 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1563
1564 /**
1565  * bioset_init - Initialize a bio_set
1566  * @bs:         pool to initialize
1567  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1568  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1569  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1570  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1571  *
1572  * Description:
1573  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1574  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1575  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1576  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1577  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1578  *    or things will break badly.
1579  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1580  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_clone_fast().
1581  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used to
1582  *    dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1583  *
1584  */
1585 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1586                 unsigned int pool_size,
1587                 unsigned int front_pad,
1588                 int flags)
1589 {
1590         unsigned int back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1591
1592         bs->front_pad = front_pad;
1593
1594         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1595         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1596         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1597
1598         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(front_pad + back_pad);
1599         if (!bs->bio_slab)
1600                 return -ENOMEM;
1601
1602         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1603                 goto bad;
1604
1605         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1606             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1607                 goto bad;
1608
1609         if (!(flags & BIOSET_NEED_RESCUER))
1610                 return 0;
1611
1612         bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1613         if (!bs->rescue_workqueue)
1614                 goto bad;
1615
1616         return 0;
1617 bad:
1618         bioset_exit(bs);
1619         return -ENOMEM;
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1622
1623 /*
1624  * Initialize and setup a new bio_set, based on the settings from
1625  * another bio_set.
1626  */
1627 int bioset_init_from_src(struct bio_set *bs, struct bio_set *src)
1628 {
1629         int flags;
1630
1631         flags = 0;
1632         if (src->bvec_pool.min_nr)
1633                 flags |= BIOSET_NEED_BVECS;
1634         if (src->rescue_workqueue)
1635                 flags |= BIOSET_NEED_RESCUER;
1636
1637         return bioset_init(bs, src->bio_pool.min_nr, src->front_pad, flags);
1638 }
1639 EXPORT_SYMBOL(bioset_init_from_src);
1640
1641 static void __init biovec_init_slabs(void)
1642 {
1643         int i;
1644
1645         for (i = 0; i < BVEC_POOL_NR; i++) {
1646                 int size;
1647                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1648
1649                 if (bvs->nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
1650                         bvs->slab = NULL;
1651                         continue;
1652                 }
1653
1654                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1655                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1656                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
1657         }
1658 }
1659
1660 static int __init init_bio(void)
1661 {
1662         bio_slab_max = 2;
1663         bio_slab_nr = 0;
1664         bio_slabs = kcalloc(bio_slab_max, sizeof(struct bio_slab),
1665                             GFP_KERNEL);
1666
1667         BUILD_BUG_ON(BIO_FLAG_LAST > BVEC_POOL_OFFSET);
1668
1669         if (!bio_slabs)
1670                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1671
1672         bio_integrity_init();
1673         biovec_init_slabs();
1674
1675         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0, BIOSET_NEED_BVECS))
1676                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1677
1678         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1679                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1680
1681         return 0;
1682 }
1683 subsys_initcall(init_bio);