GNU Linux-libre 6.9.1-gnu
[releases.git] / block / blk-core.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 1991, 1992 Linus Torvalds
4  * Copyright (C) 1994,      Karl Keyte: Added support for disk statistics
5  * Elevator latency, (C) 2000  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
6  * Queue request tables / lock, selectable elevator, Jens Axboe <axboe@suse.de>
7  * kernel-doc documentation started by NeilBrown <neilb@cse.unsw.edu.au>
8  *      -  July2000
9  * bio rewrite, highmem i/o, etc, Jens Axboe <axboe@suse.de> - may 2001
10  */
11
12 /*
13  * This handles all read/write requests to block devices
14  */
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/bio.h>
18 #include <linux/blkdev.h>
19 #include <linux/blk-pm.h>
20 #include <linux/blk-integrity.h>
21 #include <linux/highmem.h>
22 #include <linux/mm.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/kernel_stat.h>
25 #include <linux/string.h>
26 #include <linux/init.h>
27 #include <linux/completion.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/swap.h>
30 #include <linux/writeback.h>
31 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
32 #include <linux/fault-inject.h>
33 #include <linux/list_sort.h>
34 #include <linux/delay.h>
35 #include <linux/ratelimit.h>
36 #include <linux/pm_runtime.h>
37 #include <linux/t10-pi.h>
38 #include <linux/debugfs.h>
39 #include <linux/bpf.h>
40 #include <linux/part_stat.h>
41 #include <linux/sched/sysctl.h>
42 #include <linux/blk-crypto.h>
43
44 #define CREATE_TRACE_POINTS
45 #include <trace/events/block.h>
46
47 #include "blk.h"
48 #include "blk-mq-sched.h"
49 #include "blk-pm.h"
50 #include "blk-cgroup.h"
51 #include "blk-throttle.h"
52 #include "blk-ioprio.h"
53
54 struct dentry *blk_debugfs_root;
55
56 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_remap);
57 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_remap);
58 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_bio_complete);
59 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_split);
60 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_unplug);
61 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL_GPL(block_rq_insert);
62
63 static DEFINE_IDA(blk_queue_ida);
64
65 /*
66  * For queue allocation
67  */
68 static struct kmem_cache *blk_requestq_cachep;
69
70 /*
71  * Controlling structure to kblockd
72  */
73 static struct workqueue_struct *kblockd_workqueue;
74
75 /**
76  * blk_queue_flag_set - atomically set a queue flag
77  * @flag: flag to be set
78  * @q: request queue
79  */
80 void blk_queue_flag_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
81 {
82         set_bit(flag, &q->queue_flags);
83 }
84 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_set);
85
86 /**
87  * blk_queue_flag_clear - atomically clear a queue flag
88  * @flag: flag to be cleared
89  * @q: request queue
90  */
91 void blk_queue_flag_clear(unsigned int flag, struct request_queue *q)
92 {
93         clear_bit(flag, &q->queue_flags);
94 }
95 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_flag_clear);
96
97 /**
98  * blk_queue_flag_test_and_set - atomically test and set a queue flag
99  * @flag: flag to be set
100  * @q: request queue
101  *
102  * Returns the previous value of @flag - 0 if the flag was not set and 1 if
103  * the flag was already set.
104  */
105 bool blk_queue_flag_test_and_set(unsigned int flag, struct request_queue *q)
106 {
107         return test_and_set_bit(flag, &q->queue_flags);
108 }
109 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_queue_flag_test_and_set);
110
111 #define REQ_OP_NAME(name) [REQ_OP_##name] = #name
112 static const char *const blk_op_name[] = {
113         REQ_OP_NAME(READ),
114         REQ_OP_NAME(WRITE),
115         REQ_OP_NAME(FLUSH),
116         REQ_OP_NAME(DISCARD),
117         REQ_OP_NAME(SECURE_ERASE),
118         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET),
119         REQ_OP_NAME(ZONE_RESET_ALL),
120         REQ_OP_NAME(ZONE_OPEN),
121         REQ_OP_NAME(ZONE_CLOSE),
122         REQ_OP_NAME(ZONE_FINISH),
123         REQ_OP_NAME(ZONE_APPEND),
124         REQ_OP_NAME(WRITE_ZEROES),
125         REQ_OP_NAME(DRV_IN),
126         REQ_OP_NAME(DRV_OUT),
127 };
128 #undef REQ_OP_NAME
129
130 /**
131  * blk_op_str - Return string XXX in the REQ_OP_XXX.
132  * @op: REQ_OP_XXX.
133  *
134  * Description: Centralize block layer function to convert REQ_OP_XXX into
135  * string format. Useful in the debugging and tracing bio or request. For
136  * invalid REQ_OP_XXX it returns string "UNKNOWN".
137  */
138 inline const char *blk_op_str(enum req_op op)
139 {
140         const char *op_str = "UNKNOWN";
141
142         if (op < ARRAY_SIZE(blk_op_name) && blk_op_name[op])
143                 op_str = blk_op_name[op];
144
145         return op_str;
146 }
147 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_op_str);
148
149 static const struct {
150         int             errno;
151         const char      *name;
152 } blk_errors[] = {
153         [BLK_STS_OK]            = { 0,          "" },
154         [BLK_STS_NOTSUPP]       = { -EOPNOTSUPP, "operation not supported" },
155         [BLK_STS_TIMEOUT]       = { -ETIMEDOUT, "timeout" },
156         [BLK_STS_NOSPC]         = { -ENOSPC,    "critical space allocation" },
157         [BLK_STS_TRANSPORT]     = { -ENOLINK,   "recoverable transport" },
158         [BLK_STS_TARGET]        = { -EREMOTEIO, "critical target" },
159         [BLK_STS_RESV_CONFLICT] = { -EBADE,     "reservation conflict" },
160         [BLK_STS_MEDIUM]        = { -ENODATA,   "critical medium" },
161         [BLK_STS_PROTECTION]    = { -EILSEQ,    "protection" },
162         [BLK_STS_RESOURCE]      = { -ENOMEM,    "kernel resource" },
163         [BLK_STS_DEV_RESOURCE]  = { -EBUSY,     "device resource" },
164         [BLK_STS_AGAIN]         = { -EAGAIN,    "nonblocking retry" },
165         [BLK_STS_OFFLINE]       = { -ENODEV,    "device offline" },
166
167         /* device mapper special case, should not leak out: */
168         [BLK_STS_DM_REQUEUE]    = { -EREMCHG, "dm internal retry" },
169
170         /* zone device specific errors */
171         [BLK_STS_ZONE_OPEN_RESOURCE]    = { -ETOOMANYREFS, "open zones exceeded" },
172         [BLK_STS_ZONE_ACTIVE_RESOURCE]  = { -EOVERFLOW, "active zones exceeded" },
173
174         /* Command duration limit device-side timeout */
175         [BLK_STS_DURATION_LIMIT]        = { -ETIME, "duration limit exceeded" },
176
177         /* everything else not covered above: */
178         [BLK_STS_IOERR]         = { -EIO,       "I/O" },
179 };
180
181 blk_status_t errno_to_blk_status(int errno)
182 {
183         int i;
184
185         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(blk_errors); i++) {
186                 if (blk_errors[i].errno == errno)
187                         return (__force blk_status_t)i;
188         }
189
190         return BLK_STS_IOERR;
191 }
192 EXPORT_SYMBOL_GPL(errno_to_blk_status);
193
194 int blk_status_to_errno(blk_status_t status)
195 {
196         int idx = (__force int)status;
197
198         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
199                 return -EIO;
200         return blk_errors[idx].errno;
201 }
202 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_errno);
203
204 const char *blk_status_to_str(blk_status_t status)
205 {
206         int idx = (__force int)status;
207
208         if (WARN_ON_ONCE(idx >= ARRAY_SIZE(blk_errors)))
209                 return "<null>";
210         return blk_errors[idx].name;
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_status_to_str);
213
214 /**
215  * blk_sync_queue - cancel any pending callbacks on a queue
216  * @q: the queue
217  *
218  * Description:
219  *     The block layer may perform asynchronous callback activity
220  *     on a queue, such as calling the unplug function after a timeout.
221  *     A block device may call blk_sync_queue to ensure that any
222  *     such activity is cancelled, thus allowing it to release resources
223  *     that the callbacks might use. The caller must already have made sure
224  *     that its ->submit_bio will not re-add plugging prior to calling
225  *     this function.
226  *
227  *     This function does not cancel any asynchronous activity arising
228  *     out of elevator or throttling code. That would require elevator_exit()
229  *     and blkcg_exit_queue() to be called with queue lock initialized.
230  *
231  */
232 void blk_sync_queue(struct request_queue *q)
233 {
234         del_timer_sync(&q->timeout);
235         cancel_work_sync(&q->timeout_work);
236 }
237 EXPORT_SYMBOL(blk_sync_queue);
238
239 /**
240  * blk_set_pm_only - increment pm_only counter
241  * @q: request queue pointer
242  */
243 void blk_set_pm_only(struct request_queue *q)
244 {
245         atomic_inc(&q->pm_only);
246 }
247 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_set_pm_only);
248
249 void blk_clear_pm_only(struct request_queue *q)
250 {
251         int pm_only;
252
253         pm_only = atomic_dec_return(&q->pm_only);
254         WARN_ON_ONCE(pm_only < 0);
255         if (pm_only == 0)
256                 wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
257 }
258 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_clear_pm_only);
259
260 static void blk_free_queue_rcu(struct rcu_head *rcu_head)
261 {
262         struct request_queue *q = container_of(rcu_head,
263                         struct request_queue, rcu_head);
264
265         percpu_ref_exit(&q->q_usage_counter);
266         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
267 }
268
269 static void blk_free_queue(struct request_queue *q)
270 {
271         blk_free_queue_stats(q->stats);
272         if (queue_is_mq(q))
273                 blk_mq_release(q);
274
275         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
276         call_rcu(&q->rcu_head, blk_free_queue_rcu);
277 }
278
279 /**
280  * blk_put_queue - decrement the request_queue refcount
281  * @q: the request_queue structure to decrement the refcount for
282  *
283  * Decrements the refcount of the request_queue and free it when the refcount
284  * reaches 0.
285  */
286 void blk_put_queue(struct request_queue *q)
287 {
288         if (refcount_dec_and_test(&q->refs))
289                 blk_free_queue(q);
290 }
291 EXPORT_SYMBOL(blk_put_queue);
292
293 void blk_queue_start_drain(struct request_queue *q)
294 {
295         /*
296          * When queue DYING flag is set, we need to block new req
297          * entering queue, so we call blk_freeze_queue_start() to
298          * prevent I/O from crossing blk_queue_enter().
299          */
300         blk_freeze_queue_start(q);
301         if (queue_is_mq(q))
302                 blk_mq_wake_waiters(q);
303         /* Make blk_queue_enter() reexamine the DYING flag. */
304         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
305 }
306
307 /**
308  * blk_queue_enter() - try to increase q->q_usage_counter
309  * @q: request queue pointer
310  * @flags: BLK_MQ_REQ_NOWAIT and/or BLK_MQ_REQ_PM
311  */
312 int blk_queue_enter(struct request_queue *q, blk_mq_req_flags_t flags)
313 {
314         const bool pm = flags & BLK_MQ_REQ_PM;
315
316         while (!blk_try_enter_queue(q, pm)) {
317                 if (flags & BLK_MQ_REQ_NOWAIT)
318                         return -EAGAIN;
319
320                 /*
321                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
322                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
323                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
324                  * following wait may never return if the two reads are
325                  * reordered.
326                  */
327                 smp_rmb();
328                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
329                            (!q->mq_freeze_depth &&
330                             blk_pm_resume_queue(pm, q)) ||
331                            blk_queue_dying(q));
332                 if (blk_queue_dying(q))
333                         return -ENODEV;
334         }
335
336         return 0;
337 }
338
339 int __bio_queue_enter(struct request_queue *q, struct bio *bio)
340 {
341         while (!blk_try_enter_queue(q, false)) {
342                 struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
343
344                 if (bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) {
345                         if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
346                                 goto dead;
347                         bio_wouldblock_error(bio);
348                         return -EAGAIN;
349                 }
350
351                 /*
352                  * read pair of barrier in blk_freeze_queue_start(), we need to
353                  * order reading __PERCPU_REF_DEAD flag of .q_usage_counter and
354                  * reading .mq_freeze_depth or queue dying flag, otherwise the
355                  * following wait may never return if the two reads are
356                  * reordered.
357                  */
358                 smp_rmb();
359                 wait_event(q->mq_freeze_wq,
360                            (!q->mq_freeze_depth &&
361                             blk_pm_resume_queue(false, q)) ||
362                            test_bit(GD_DEAD, &disk->state));
363                 if (test_bit(GD_DEAD, &disk->state))
364                         goto dead;
365         }
366
367         return 0;
368 dead:
369         bio_io_error(bio);
370         return -ENODEV;
371 }
372
373 void blk_queue_exit(struct request_queue *q)
374 {
375         percpu_ref_put(&q->q_usage_counter);
376 }
377
378 static void blk_queue_usage_counter_release(struct percpu_ref *ref)
379 {
380         struct request_queue *q =
381                 container_of(ref, struct request_queue, q_usage_counter);
382
383         wake_up_all(&q->mq_freeze_wq);
384 }
385
386 static void blk_rq_timed_out_timer(struct timer_list *t)
387 {
388         struct request_queue *q = from_timer(q, t, timeout);
389
390         kblockd_schedule_work(&q->timeout_work);
391 }
392
393 static void blk_timeout_work(struct work_struct *work)
394 {
395 }
396
397 struct request_queue *blk_alloc_queue(struct queue_limits *lim, int node_id)
398 {
399         struct request_queue *q;
400         int error;
401
402         q = kmem_cache_alloc_node(blk_requestq_cachep, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO,
403                                   node_id);
404         if (!q)
405                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
406
407         q->last_merge = NULL;
408
409         q->id = ida_alloc(&blk_queue_ida, GFP_KERNEL);
410         if (q->id < 0) {
411                 error = q->id;
412                 goto fail_q;
413         }
414
415         q->stats = blk_alloc_queue_stats();
416         if (!q->stats) {
417                 error = -ENOMEM;
418                 goto fail_id;
419         }
420
421         error = blk_set_default_limits(lim);
422         if (error)
423                 goto fail_stats;
424         q->limits = *lim;
425
426         q->node = node_id;
427
428         atomic_set(&q->nr_active_requests_shared_tags, 0);
429
430         timer_setup(&q->timeout, blk_rq_timed_out_timer, 0);
431         INIT_WORK(&q->timeout_work, blk_timeout_work);
432         INIT_LIST_HEAD(&q->icq_list);
433
434         refcount_set(&q->refs, 1);
435         mutex_init(&q->debugfs_mutex);
436         mutex_init(&q->sysfs_lock);
437         mutex_init(&q->sysfs_dir_lock);
438         mutex_init(&q->limits_lock);
439         mutex_init(&q->rq_qos_mutex);
440         spin_lock_init(&q->queue_lock);
441
442         init_waitqueue_head(&q->mq_freeze_wq);
443         mutex_init(&q->mq_freeze_lock);
444
445         blkg_init_queue(q);
446
447         /*
448          * Init percpu_ref in atomic mode so that it's faster to shutdown.
449          * See blk_register_queue() for details.
450          */
451         error = percpu_ref_init(&q->q_usage_counter,
452                                 blk_queue_usage_counter_release,
453                                 PERCPU_REF_INIT_ATOMIC, GFP_KERNEL);
454         if (error)
455                 goto fail_stats;
456
457         q->nr_requests = BLKDEV_DEFAULT_RQ;
458
459         return q;
460
461 fail_stats:
462         blk_free_queue_stats(q->stats);
463 fail_id:
464         ida_free(&blk_queue_ida, q->id);
465 fail_q:
466         kmem_cache_free(blk_requestq_cachep, q);
467         return ERR_PTR(error);
468 }
469
470 /**
471  * blk_get_queue - increment the request_queue refcount
472  * @q: the request_queue structure to increment the refcount for
473  *
474  * Increment the refcount of the request_queue kobject.
475  *
476  * Context: Any context.
477  */
478 bool blk_get_queue(struct request_queue *q)
479 {
480         if (unlikely(blk_queue_dying(q)))
481                 return false;
482         refcount_inc(&q->refs);
483         return true;
484 }
485 EXPORT_SYMBOL(blk_get_queue);
486
487 #ifdef CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST
488
489 static DECLARE_FAULT_ATTR(fail_make_request);
490
491 static int __init setup_fail_make_request(char *str)
492 {
493         return setup_fault_attr(&fail_make_request, str);
494 }
495 __setup("fail_make_request=", setup_fail_make_request);
496
497 bool should_fail_request(struct block_device *part, unsigned int bytes)
498 {
499         return part->bd_make_it_fail && should_fail(&fail_make_request, bytes);
500 }
501
502 static int __init fail_make_request_debugfs(void)
503 {
504         struct dentry *dir = fault_create_debugfs_attr("fail_make_request",
505                                                 NULL, &fail_make_request);
506
507         return PTR_ERR_OR_ZERO(dir);
508 }
509
510 late_initcall(fail_make_request_debugfs);
511 #endif /* CONFIG_FAIL_MAKE_REQUEST */
512
513 static inline void bio_check_ro(struct bio *bio)
514 {
515         if (op_is_write(bio_op(bio)) && bdev_read_only(bio->bi_bdev)) {
516                 if (op_is_flush(bio->bi_opf) && !bio_sectors(bio))
517                         return;
518
519                 if (bio->bi_bdev->bd_ro_warned)
520                         return;
521
522                 bio->bi_bdev->bd_ro_warned = true;
523                 /*
524                  * Use ioctl to set underlying disk of raid/dm to read-only
525                  * will trigger this.
526                  */
527                 pr_warn("Trying to write to read-only block-device %pg\n",
528                         bio->bi_bdev);
529         }
530 }
531
532 static noinline int should_fail_bio(struct bio *bio)
533 {
534         if (should_fail_request(bdev_whole(bio->bi_bdev), bio->bi_iter.bi_size))
535                 return -EIO;
536         return 0;
537 }
538 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_fail_bio, ERRNO);
539
540 /*
541  * Check whether this bio extends beyond the end of the device or partition.
542  * This may well happen - the kernel calls bread() without checking the size of
543  * the device, e.g., when mounting a file system.
544  */
545 static inline int bio_check_eod(struct bio *bio)
546 {
547         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
548         unsigned int nr_sectors = bio_sectors(bio);
549
550         if (nr_sectors &&
551             (nr_sectors > maxsector ||
552              bio->bi_iter.bi_sector > maxsector - nr_sectors)) {
553                 pr_info_ratelimited("%s: attempt to access beyond end of device\n"
554                                     "%pg: rw=%d, sector=%llu, nr_sectors = %u limit=%llu\n",
555                                     current->comm, bio->bi_bdev, bio->bi_opf,
556                                     bio->bi_iter.bi_sector, nr_sectors, maxsector);
557                 return -EIO;
558         }
559         return 0;
560 }
561
562 /*
563  * Remap block n of partition p to block n+start(p) of the disk.
564  */
565 static int blk_partition_remap(struct bio *bio)
566 {
567         struct block_device *p = bio->bi_bdev;
568
569         if (unlikely(should_fail_request(p, bio->bi_iter.bi_size)))
570                 return -EIO;
571         if (bio_sectors(bio)) {
572                 bio->bi_iter.bi_sector += p->bd_start_sect;
573                 trace_block_bio_remap(bio, p->bd_dev,
574                                       bio->bi_iter.bi_sector -
575                                       p->bd_start_sect);
576         }
577         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
578         return 0;
579 }
580
581 /*
582  * Check write append to a zoned block device.
583  */
584 static inline blk_status_t blk_check_zone_append(struct request_queue *q,
585                                                  struct bio *bio)
586 {
587         int nr_sectors = bio_sectors(bio);
588
589         /* Only applicable to zoned block devices */
590         if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
591                 return BLK_STS_NOTSUPP;
592
593         /* The bio sector must point to the start of a sequential zone */
594         if (!bdev_is_zone_start(bio->bi_bdev, bio->bi_iter.bi_sector) ||
595             !bio_zone_is_seq(bio))
596                 return BLK_STS_IOERR;
597
598         /*
599          * Not allowed to cross zone boundaries. Otherwise, the BIO will be
600          * split and could result in non-contiguous sectors being written in
601          * different zones.
602          */
603         if (nr_sectors > q->limits.chunk_sectors)
604                 return BLK_STS_IOERR;
605
606         /* Make sure the BIO is small enough and will not get split */
607         if (nr_sectors > q->limits.max_zone_append_sectors)
608                 return BLK_STS_IOERR;
609
610         bio->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
611
612         return BLK_STS_OK;
613 }
614
615 static void __submit_bio(struct bio *bio)
616 {
617         if (unlikely(!blk_crypto_bio_prep(&bio)))
618                 return;
619
620         if (!bio->bi_bdev->bd_has_submit_bio) {
621                 blk_mq_submit_bio(bio);
622         } else if (likely(bio_queue_enter(bio) == 0)) {
623                 struct gendisk *disk = bio->bi_bdev->bd_disk;
624
625                 disk->fops->submit_bio(bio);
626                 blk_queue_exit(disk->queue);
627         }
628 }
629
630 /*
631  * The loop in this function may be a bit non-obvious, and so deserves some
632  * explanation:
633  *
634  *  - Before entering the loop, bio->bi_next is NULL (as all callers ensure
635  *    that), so we have a list with a single bio.
636  *  - We pretend that we have just taken it off a longer list, so we assign
637  *    bio_list to a pointer to the bio_list_on_stack, thus initialising the
638  *    bio_list of new bios to be added.  ->submit_bio() may indeed add some more
639  *    bios through a recursive call to submit_bio_noacct.  If it did, we find a
640  *    non-NULL value in bio_list and re-enter the loop from the top.
641  *  - In this case we really did just take the bio of the top of the list (no
642  *    pretending) and so remove it from bio_list, and call into ->submit_bio()
643  *    again.
644  *
645  * bio_list_on_stack[0] contains bios submitted by the current ->submit_bio.
646  * bio_list_on_stack[1] contains bios that were submitted before the current
647  *      ->submit_bio, but that haven't been processed yet.
648  */
649 static void __submit_bio_noacct(struct bio *bio)
650 {
651         struct bio_list bio_list_on_stack[2];
652
653         BUG_ON(bio->bi_next);
654
655         bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
656         current->bio_list = bio_list_on_stack;
657
658         do {
659                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
660                 struct bio_list lower, same;
661
662                 /*
663                  * Create a fresh bio_list for all subordinate requests.
664                  */
665                 bio_list_on_stack[1] = bio_list_on_stack[0];
666                 bio_list_init(&bio_list_on_stack[0]);
667
668                 __submit_bio(bio);
669
670                 /*
671                  * Sort new bios into those for a lower level and those for the
672                  * same level.
673                  */
674                 bio_list_init(&lower);
675                 bio_list_init(&same);
676                 while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])) != NULL)
677                         if (q == bdev_get_queue(bio->bi_bdev))
678                                 bio_list_add(&same, bio);
679                         else
680                                 bio_list_add(&lower, bio);
681
682                 /*
683                  * Now assemble so we handle the lowest level first.
684                  */
685                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &lower);
686                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &same);
687                 bio_list_merge(&bio_list_on_stack[0], &bio_list_on_stack[1]);
688         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list_on_stack[0])));
689
690         current->bio_list = NULL;
691 }
692
693 static void __submit_bio_noacct_mq(struct bio *bio)
694 {
695         struct bio_list bio_list[2] = { };
696
697         current->bio_list = bio_list;
698
699         do {
700                 __submit_bio(bio);
701         } while ((bio = bio_list_pop(&bio_list[0])));
702
703         current->bio_list = NULL;
704 }
705
706 void submit_bio_noacct_nocheck(struct bio *bio)
707 {
708         blk_cgroup_bio_start(bio);
709         blkcg_bio_issue_init(bio);
710
711         if (!bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
712                 trace_block_bio_queue(bio);
713                 /*
714                  * Now that enqueuing has been traced, we need to trace
715                  * completion as well.
716                  */
717                 bio_set_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
718         }
719
720         /*
721          * We only want one ->submit_bio to be active at a time, else stack
722          * usage with stacked devices could be a problem.  Use current->bio_list
723          * to collect a list of requests submited by a ->submit_bio method while
724          * it is active, and then process them after it returned.
725          */
726         if (current->bio_list)
727                 bio_list_add(&current->bio_list[0], bio);
728         else if (!bio->bi_bdev->bd_has_submit_bio)
729                 __submit_bio_noacct_mq(bio);
730         else
731                 __submit_bio_noacct(bio);
732 }
733
734 /**
735  * submit_bio_noacct - re-submit a bio to the block device layer for I/O
736  * @bio:  The bio describing the location in memory and on the device.
737  *
738  * This is a version of submit_bio() that shall only be used for I/O that is
739  * resubmitted to lower level drivers by stacking block drivers.  All file
740  * systems and other upper level users of the block layer should use
741  * submit_bio() instead.
742  */
743 void submit_bio_noacct(struct bio *bio)
744 {
745         struct block_device *bdev = bio->bi_bdev;
746         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
747         blk_status_t status = BLK_STS_IOERR;
748
749         might_sleep();
750
751         /*
752          * For a REQ_NOWAIT based request, return -EOPNOTSUPP
753          * if queue does not support NOWAIT.
754          */
755         if ((bio->bi_opf & REQ_NOWAIT) && !bdev_nowait(bdev))
756                 goto not_supported;
757
758         if (should_fail_bio(bio))
759                 goto end_io;
760         bio_check_ro(bio);
761         if (!bio_flagged(bio, BIO_REMAPPED)) {
762                 if (unlikely(bio_check_eod(bio)))
763                         goto end_io;
764                 if (bdev->bd_partno && unlikely(blk_partition_remap(bio)))
765                         goto end_io;
766         }
767
768         /*
769          * Filter flush bio's early so that bio based drivers without flush
770          * support don't have to worry about them.
771          */
772         if (op_is_flush(bio->bi_opf)) {
773                 if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_WRITE &&
774                                  bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
775                         goto end_io;
776                 if (!test_bit(QUEUE_FLAG_WC, &q->queue_flags)) {
777                         bio->bi_opf &= ~(REQ_PREFLUSH | REQ_FUA);
778                         if (!bio_sectors(bio)) {
779                                 status = BLK_STS_OK;
780                                 goto end_io;
781                         }
782                 }
783         }
784
785         if (!test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
786                 bio_clear_polled(bio);
787
788         switch (bio_op(bio)) {
789         case REQ_OP_READ:
790         case REQ_OP_WRITE:
791                 break;
792         case REQ_OP_FLUSH:
793                 /*
794                  * REQ_OP_FLUSH can't be submitted through bios, it is only
795                  * synthetized in struct request by the flush state machine.
796                  */
797                 goto not_supported;
798         case REQ_OP_DISCARD:
799                 if (!bdev_max_discard_sectors(bdev))
800                         goto not_supported;
801                 break;
802         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
803                 if (!bdev_max_secure_erase_sectors(bdev))
804                         goto not_supported;
805                 break;
806         case REQ_OP_ZONE_APPEND:
807                 status = blk_check_zone_append(q, bio);
808                 if (status != BLK_STS_OK)
809                         goto end_io;
810                 break;
811         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
812                 if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
813                         goto not_supported;
814                 break;
815         case REQ_OP_ZONE_RESET:
816         case REQ_OP_ZONE_OPEN:
817         case REQ_OP_ZONE_CLOSE:
818         case REQ_OP_ZONE_FINISH:
819                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev))
820                         goto not_supported;
821                 break;
822         case REQ_OP_ZONE_RESET_ALL:
823                 if (!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev) || !blk_queue_zone_resetall(q))
824                         goto not_supported;
825                 break;
826         case REQ_OP_DRV_IN:
827         case REQ_OP_DRV_OUT:
828                 /*
829                  * Driver private operations are only used with passthrough
830                  * requests.
831                  */
832                 fallthrough;
833         default:
834                 goto not_supported;
835         }
836
837         if (blk_throtl_bio(bio))
838                 return;
839         submit_bio_noacct_nocheck(bio);
840         return;
841
842 not_supported:
843         status = BLK_STS_NOTSUPP;
844 end_io:
845         bio->bi_status = status;
846         bio_endio(bio);
847 }
848 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_noacct);
849
850 static void bio_set_ioprio(struct bio *bio)
851 {
852         /* Nobody set ioprio so far? Initialize it based on task's nice value */
853         if (IOPRIO_PRIO_CLASS(bio->bi_ioprio) == IOPRIO_CLASS_NONE)
854                 bio->bi_ioprio = get_current_ioprio();
855         blkcg_set_ioprio(bio);
856 }
857
858 /**
859  * submit_bio - submit a bio to the block device layer for I/O
860  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
861  *
862  * submit_bio() is used to submit I/O requests to block devices.  It is passed a
863  * fully set up &struct bio that describes the I/O that needs to be done.  The
864  * bio will be send to the device described by the bi_bdev field.
865  *
866  * The success/failure status of the request, along with notification of
867  * completion, is delivered asynchronously through the ->bi_end_io() callback
868  * in @bio.  The bio must NOT be touched by the caller until ->bi_end_io() has
869  * been called.
870  */
871 void submit_bio(struct bio *bio)
872 {
873         if (bio_op(bio) == REQ_OP_READ) {
874                 task_io_account_read(bio->bi_iter.bi_size);
875                 count_vm_events(PGPGIN, bio_sectors(bio));
876         } else if (bio_op(bio) == REQ_OP_WRITE) {
877                 count_vm_events(PGPGOUT, bio_sectors(bio));
878         }
879
880         bio_set_ioprio(bio);
881         submit_bio_noacct(bio);
882 }
883 EXPORT_SYMBOL(submit_bio);
884
885 /**
886  * bio_poll - poll for BIO completions
887  * @bio: bio to poll for
888  * @iob: batches of IO
889  * @flags: BLK_POLL_* flags that control the behavior
890  *
891  * Poll for completions on queue associated with the bio. Returns number of
892  * completed entries found.
893  *
894  * Note: the caller must either be the context that submitted @bio, or
895  * be in a RCU critical section to prevent freeing of @bio.
896  */
897 int bio_poll(struct bio *bio, struct io_comp_batch *iob, unsigned int flags)
898 {
899         blk_qc_t cookie = READ_ONCE(bio->bi_cookie);
900         struct block_device *bdev;
901         struct request_queue *q;
902         int ret = 0;
903
904         bdev = READ_ONCE(bio->bi_bdev);
905         if (!bdev)
906                 return 0;
907
908         q = bdev_get_queue(bdev);
909         if (cookie == BLK_QC_T_NONE ||
910             !test_bit(QUEUE_FLAG_POLL, &q->queue_flags))
911                 return 0;
912
913         /*
914          * As the requests that require a zone lock are not plugged in the
915          * first place, directly accessing the plug instead of using
916          * blk_mq_plug() should not have any consequences during flushing for
917          * zoned devices.
918          */
919         blk_flush_plug(current->plug, false);
920
921         /*
922          * We need to be able to enter a frozen queue, similar to how
923          * timeouts also need to do that. If that is blocked, then we can
924          * have pending IO when a queue freeze is started, and then the
925          * wait for the freeze to finish will wait for polled requests to
926          * timeout as the poller is preventer from entering the queue and
927          * completing them. As long as we prevent new IO from being queued,
928          * that should be all that matters.
929          */
930         if (!percpu_ref_tryget(&q->q_usage_counter))
931                 return 0;
932         if (queue_is_mq(q)) {
933                 ret = blk_mq_poll(q, cookie, iob, flags);
934         } else {
935                 struct gendisk *disk = q->disk;
936
937                 if (disk && disk->fops->poll_bio)
938                         ret = disk->fops->poll_bio(bio, iob, flags);
939         }
940         blk_queue_exit(q);
941         return ret;
942 }
943 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_poll);
944
945 /*
946  * Helper to implement file_operations.iopoll.  Requires the bio to be stored
947  * in iocb->private, and cleared before freeing the bio.
948  */
949 int iocb_bio_iopoll(struct kiocb *kiocb, struct io_comp_batch *iob,
950                     unsigned int flags)
951 {
952         struct bio *bio;
953         int ret = 0;
954
955         /*
956          * Note: the bio cache only uses SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, so bio can
957          * point to a freshly allocated bio at this point.  If that happens
958          * we have a few cases to consider:
959          *
960          *  1) the bio is beeing initialized and bi_bdev is NULL.  We can just
961          *     simply nothing in this case
962          *  2) the bio points to a not poll enabled device.  bio_poll will catch
963          *     this and return 0
964          *  3) the bio points to a poll capable device, including but not
965          *     limited to the one that the original bio pointed to.  In this
966          *     case we will call into the actual poll method and poll for I/O,
967          *     even if we don't need to, but it won't cause harm either.
968          *
969          * For cases 2) and 3) above the RCU grace period ensures that bi_bdev
970          * is still allocated. Because partitions hold a reference to the whole
971          * device bdev and thus disk, the disk is also still valid.  Grabbing
972          * a reference to the queue in bio_poll() ensures the hctxs and requests
973          * are still valid as well.
974          */
975         rcu_read_lock();
976         bio = READ_ONCE(kiocb->private);
977         if (bio)
978                 ret = bio_poll(bio, iob, flags);
979         rcu_read_unlock();
980
981         return ret;
982 }
983 EXPORT_SYMBOL_GPL(iocb_bio_iopoll);
984
985 void update_io_ticks(struct block_device *part, unsigned long now, bool end)
986 {
987         unsigned long stamp;
988 again:
989         stamp = READ_ONCE(part->bd_stamp);
990         if (unlikely(time_after(now, stamp))) {
991                 if (likely(try_cmpxchg(&part->bd_stamp, &stamp, now)))
992                         __part_stat_add(part, io_ticks, end ? now - stamp : 1);
993         }
994         if (part->bd_partno) {
995                 part = bdev_whole(part);
996                 goto again;
997         }
998 }
999
1000 unsigned long bdev_start_io_acct(struct block_device *bdev, enum req_op op,
1001                                  unsigned long start_time)
1002 {
1003         part_stat_lock();
1004         update_io_ticks(bdev, start_time, false);
1005         part_stat_local_inc(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
1006         part_stat_unlock();
1007
1008         return start_time;
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL(bdev_start_io_acct);
1011
1012 /**
1013  * bio_start_io_acct - start I/O accounting for bio based drivers
1014  * @bio:        bio to start account for
1015  *
1016  * Returns the start time that should be passed back to bio_end_io_acct().
1017  */
1018 unsigned long bio_start_io_acct(struct bio *bio)
1019 {
1020         return bdev_start_io_acct(bio->bi_bdev, bio_op(bio), jiffies);
1021 }
1022 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_start_io_acct);
1023
1024 void bdev_end_io_acct(struct block_device *bdev, enum req_op op,
1025                       unsigned int sectors, unsigned long start_time)
1026 {
1027         const int sgrp = op_stat_group(op);
1028         unsigned long now = READ_ONCE(jiffies);
1029         unsigned long duration = now - start_time;
1030
1031         part_stat_lock();
1032         update_io_ticks(bdev, now, true);
1033         part_stat_inc(bdev, ios[sgrp]);
1034         part_stat_add(bdev, sectors[sgrp], sectors);
1035         part_stat_add(bdev, nsecs[sgrp], jiffies_to_nsecs(duration));
1036         part_stat_local_dec(bdev, in_flight[op_is_write(op)]);
1037         part_stat_unlock();
1038 }
1039 EXPORT_SYMBOL(bdev_end_io_acct);
1040
1041 void bio_end_io_acct_remapped(struct bio *bio, unsigned long start_time,
1042                               struct block_device *orig_bdev)
1043 {
1044         bdev_end_io_acct(orig_bdev, bio_op(bio), bio_sectors(bio), start_time);
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_end_io_acct_remapped);
1047
1048 /**
1049  * blk_lld_busy - Check if underlying low-level drivers of a device are busy
1050  * @q : the queue of the device being checked
1051  *
1052  * Description:
1053  *    Check if underlying low-level drivers of a device are busy.
1054  *    If the drivers want to export their busy state, they must set own
1055  *    exporting function using blk_queue_lld_busy() first.
1056  *
1057  *    Basically, this function is used only by request stacking drivers
1058  *    to stop dispatching requests to underlying devices when underlying
1059  *    devices are busy.  This behavior helps more I/O merging on the queue
1060  *    of the request stacking driver and prevents I/O throughput regression
1061  *    on burst I/O load.
1062  *
1063  * Return:
1064  *    0 - Not busy (The request stacking driver should dispatch request)
1065  *    1 - Busy (The request stacking driver should stop dispatching request)
1066  */
1067 int blk_lld_busy(struct request_queue *q)
1068 {
1069         if (queue_is_mq(q) && q->mq_ops->busy)
1070                 return q->mq_ops->busy(q);
1071
1072         return 0;
1073 }
1074 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_lld_busy);
1075
1076 int kblockd_schedule_work(struct work_struct *work)
1077 {
1078         return queue_work(kblockd_workqueue, work);
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL(kblockd_schedule_work);
1081
1082 int kblockd_mod_delayed_work_on(int cpu, struct delayed_work *dwork,
1083                                 unsigned long delay)
1084 {
1085         return mod_delayed_work_on(cpu, kblockd_workqueue, dwork, delay);
1086 }
1087 EXPORT_SYMBOL(kblockd_mod_delayed_work_on);
1088
1089 void blk_start_plug_nr_ios(struct blk_plug *plug, unsigned short nr_ios)
1090 {
1091         struct task_struct *tsk = current;
1092
1093         /*
1094          * If this is a nested plug, don't actually assign it.
1095          */
1096         if (tsk->plug)
1097                 return;
1098
1099         plug->cur_ktime = 0;
1100         plug->mq_list = NULL;
1101         plug->cached_rq = NULL;
1102         plug->nr_ios = min_t(unsigned short, nr_ios, BLK_MAX_REQUEST_COUNT);
1103         plug->rq_count = 0;
1104         plug->multiple_queues = false;
1105         plug->has_elevator = false;
1106         INIT_LIST_HEAD(&plug->cb_list);
1107
1108         /*
1109          * Store ordering should not be needed here, since a potential
1110          * preempt will imply a full memory barrier
1111          */
1112         tsk->plug = plug;
1113 }
1114
1115 /**
1116  * blk_start_plug - initialize blk_plug and track it inside the task_struct
1117  * @plug:       The &struct blk_plug that needs to be initialized
1118  *
1119  * Description:
1120  *   blk_start_plug() indicates to the block layer an intent by the caller
1121  *   to submit multiple I/O requests in a batch.  The block layer may use
1122  *   this hint to defer submitting I/Os from the caller until blk_finish_plug()
1123  *   is called.  However, the block layer may choose to submit requests
1124  *   before a call to blk_finish_plug() if the number of queued I/Os
1125  *   exceeds %BLK_MAX_REQUEST_COUNT, or if the size of the I/O is larger than
1126  *   %BLK_PLUG_FLUSH_SIZE.  The queued I/Os may also be submitted early if
1127  *   the task schedules (see below).
1128  *
1129  *   Tracking blk_plug inside the task_struct will help with auto-flushing the
1130  *   pending I/O should the task end up blocking between blk_start_plug() and
1131  *   blk_finish_plug(). This is important from a performance perspective, but
1132  *   also ensures that we don't deadlock. For instance, if the task is blocking
1133  *   for a memory allocation, memory reclaim could end up wanting to free a
1134  *   page belonging to that request that is currently residing in our private
1135  *   plug. By flushing the pending I/O when the process goes to sleep, we avoid
1136  *   this kind of deadlock.
1137  */
1138 void blk_start_plug(struct blk_plug *plug)
1139 {
1140         blk_start_plug_nr_ios(plug, 1);
1141 }
1142 EXPORT_SYMBOL(blk_start_plug);
1143
1144 static void flush_plug_callbacks(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1145 {
1146         LIST_HEAD(callbacks);
1147
1148         while (!list_empty(&plug->cb_list)) {
1149                 list_splice_init(&plug->cb_list, &callbacks);
1150
1151                 while (!list_empty(&callbacks)) {
1152                         struct blk_plug_cb *cb = list_first_entry(&callbacks,
1153                                                           struct blk_plug_cb,
1154                                                           list);
1155                         list_del(&cb->list);
1156                         cb->callback(cb, from_schedule);
1157                 }
1158         }
1159 }
1160
1161 struct blk_plug_cb *blk_check_plugged(blk_plug_cb_fn unplug, void *data,
1162                                       int size)
1163 {
1164         struct blk_plug *plug = current->plug;
1165         struct blk_plug_cb *cb;
1166
1167         if (!plug)
1168                 return NULL;
1169
1170         list_for_each_entry(cb, &plug->cb_list, list)
1171                 if (cb->callback == unplug && cb->data == data)
1172                         return cb;
1173
1174         /* Not currently on the callback list */
1175         BUG_ON(size < sizeof(*cb));
1176         cb = kzalloc(size, GFP_ATOMIC);
1177         if (cb) {
1178                 cb->data = data;
1179                 cb->callback = unplug;
1180                 list_add(&cb->list, &plug->cb_list);
1181         }
1182         return cb;
1183 }
1184 EXPORT_SYMBOL(blk_check_plugged);
1185
1186 void __blk_flush_plug(struct blk_plug *plug, bool from_schedule)
1187 {
1188         if (!list_empty(&plug->cb_list))
1189                 flush_plug_callbacks(plug, from_schedule);
1190         blk_mq_flush_plug_list(plug, from_schedule);
1191         /*
1192          * Unconditionally flush out cached requests, even if the unplug
1193          * event came from schedule. Since we know hold references to the
1194          * queue for cached requests, we don't want a blocked task holding
1195          * up a queue freeze/quiesce event.
1196          */
1197         if (unlikely(!rq_list_empty(plug->cached_rq)))
1198                 blk_mq_free_plug_rqs(plug);
1199
1200         plug->cur_ktime = 0;
1201         current->flags &= ~PF_BLOCK_TS;
1202 }
1203
1204 /**
1205  * blk_finish_plug - mark the end of a batch of submitted I/O
1206  * @plug:       The &struct blk_plug passed to blk_start_plug()
1207  *
1208  * Description:
1209  * Indicate that a batch of I/O submissions is complete.  This function
1210  * must be paired with an initial call to blk_start_plug().  The intent
1211  * is to allow the block layer to optimize I/O submission.  See the
1212  * documentation for blk_start_plug() for more information.
1213  */
1214 void blk_finish_plug(struct blk_plug *plug)
1215 {
1216         if (plug == current->plug) {
1217                 __blk_flush_plug(plug, false);
1218                 current->plug = NULL;
1219         }
1220 }
1221 EXPORT_SYMBOL(blk_finish_plug);
1222
1223 void blk_io_schedule(void)
1224 {
1225         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1226         unsigned long timeout = sysctl_hung_task_timeout_secs * HZ / 2;
1227
1228         if (timeout)
1229                 io_schedule_timeout(timeout);
1230         else
1231                 io_schedule();
1232 }
1233 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_io_schedule);
1234
1235 int __init blk_dev_init(void)
1236 {
1237         BUILD_BUG_ON((__force u32)REQ_OP_LAST >= (1 << REQ_OP_BITS));
1238         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1239                         sizeof_field(struct request, cmd_flags));
1240         BUILD_BUG_ON(REQ_OP_BITS + REQ_FLAG_BITS > 8 *
1241                         sizeof_field(struct bio, bi_opf));
1242
1243         /* used for unplugging and affects IO latency/throughput - HIGHPRI */
1244         kblockd_workqueue = alloc_workqueue("kblockd",
1245                                             WQ_MEM_RECLAIM | WQ_HIGHPRI, 0);
1246         if (!kblockd_workqueue)
1247                 panic("Failed to create kblockd\n");
1248
1249         blk_requestq_cachep = KMEM_CACHE(request_queue, SLAB_PANIC);
1250
1251         blk_debugfs_root = debugfs_create_dir("block", NULL);
1252
1253         return 0;
1254 }