Linux 6.7-rc7
[linux-modified.git] / include / linux / blk-mq.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef BLK_MQ_H
3 #define BLK_MQ_H
4
5 #include <linux/blkdev.h>
6 #include <linux/sbitmap.h>
7 #include <linux/lockdep.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/prefetch.h>
10 #include <linux/srcu.h>
11
12 struct blk_mq_tags;
13 struct blk_flush_queue;
14
15 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
16 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
17
18 enum rq_end_io_ret {
19         RQ_END_IO_NONE,
20         RQ_END_IO_FREE,
21 };
22
23 typedef enum rq_end_io_ret (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
24
25 /*
26  * request flags */
27 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
28
29 /* drive already may have started this one */
30 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
31 /* request for flush sequence */
32 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
33 /* merge of different types, fail separately */
34 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
35 /* don't call prep for this one */
36 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
37 /* use hctx->sched_tags */
38 #define RQF_SCHED_TAGS          ((__force req_flags_t)(1 << 8))
39 /* use an I/O scheduler for this request */
40 #define RQF_USE_SCHED           ((__force req_flags_t)(1 << 9))
41 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
42 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
43 /* don't warn about errors */
44 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
45 /* account into disk and partition IO statistics */
46 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
47 /* runtime pm request */
48 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
49 /* on IO scheduler merge hash */
50 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
51 /* track IO completion time */
52 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
53 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
54    bio chain. */
55 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
56 /* The per-zone write lock is held for this request */
57 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
58 /* ->timeout has been called, don't expire again */
59 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
60 #define RQF_RESV                ((__force req_flags_t)(1 << 23))
61
62 /* flags that prevent us from merging requests: */
63 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
64         (RQF_STARTED | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
65
66 enum mq_rq_state {
67         MQ_RQ_IDLE              = 0,
68         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
69         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
70 };
71
72 /*
73  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
74  *
75  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
76  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
77  */
78 struct request {
79         struct request_queue *q;
80         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
81         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
82
83         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
84         req_flags_t rq_flags;
85
86         int tag;
87         int internal_tag;
88
89         unsigned int timeout;
90
91         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
92         unsigned int __data_len;        /* total data len */
93         sector_t __sector;              /* sector cursor */
94
95         struct bio *bio;
96         struct bio *biotail;
97
98         union {
99                 struct list_head queuelist;
100                 struct request *rq_next;
101         };
102
103         struct block_device *part;
104 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
105         /* Time that the first bio started allocating this request. */
106         u64 alloc_time_ns;
107 #endif
108         /* Time that this request was allocated for this IO. */
109         u64 start_time_ns;
110         /* Time that I/O was submitted to the device. */
111         u64 io_start_time_ns;
112
113 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
114         unsigned short wbt_flags;
115 #endif
116         /*
117          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
118          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
119          * by completion.
120          */
121         unsigned short stats_sectors;
122
123         /*
124          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
125          * physical address coalescing is performed.
126          */
127         unsigned short nr_phys_segments;
128
129 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
130         unsigned short nr_integrity_segments;
131 #endif
132
133 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
134         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
135         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
136 #endif
137
138         unsigned short ioprio;
139
140         enum mq_rq_state state;
141         atomic_t ref;
142
143         unsigned long deadline;
144
145         /*
146          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
147          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
148          * to queue the request for softirq completion, which is long
149          * after the request has been unhashed (and even removed from
150          * the dispatch list).
151          */
152         union {
153                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
154                 struct llist_node ipi_list;
155         };
156
157         /*
158          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
159          * are pruned when moved to the dispatch queue. special_vec must
160          * only be used if RQF_SPECIAL_PAYLOAD is set, and those cannot be
161          * insert into an IO scheduler.
162          */
163         union {
164                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
165                 struct bio_vec special_vec;
166         };
167
168         /*
169          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
170          * more they have to dynamically allocate it.
171          */
172         struct {
173                 struct io_cq            *icq;
174                 void                    *priv[2];
175         } elv;
176
177         struct {
178                 unsigned int            seq;
179                 rq_end_io_fn            *saved_end_io;
180         } flush;
181
182         u64 fifo_time;
183
184         /*
185          * completion callback.
186          */
187         rq_end_io_fn *end_io;
188         void *end_io_data;
189 };
190
191 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
192 {
193         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
194 }
195
196 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
197 {
198         return blk_op_is_passthrough(rq->cmd_flags);
199 }
200
201 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
202 {
203         return req->ioprio;
204 }
205
206 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
207
208 #define rq_dma_dir(rq) \
209         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
210
211 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
212         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
213         *(listptr) = rq;                                \
214 } while (0)
215
216 #define rq_list_add_tail(lastpptr, rq)  do {            \
217         (rq)->rq_next = NULL;                           \
218         **(lastpptr) = rq;                              \
219         *(lastpptr) = &rq->rq_next;                     \
220 } while (0)
221
222 #define rq_list_pop(listptr)                            \
223 ({                                                      \
224         struct request *__req = NULL;                   \
225         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
226                 __req = *(listptr);                     \
227                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
228         }                                               \
229         __req;                                          \
230 })
231
232 #define rq_list_peek(listptr)                           \
233 ({                                                      \
234         struct request *__req = NULL;                   \
235         if ((listptr) && *(listptr))                    \
236                 __req = *(listptr);                     \
237         __req;                                          \
238 })
239
240 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
241         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
242
243 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
244         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
245                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
246
247 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
248 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
249
250 /**
251  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
252  * @src: The source list @rq is currently in
253  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
254  * @rq: The request to move
255  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
256  */
257 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
258                                 struct request *rq, struct request *prev)
259 {
260         if (prev)
261                 prev->rq_next = rq->rq_next;
262         else
263                 *src = rq->rq_next;
264         rq_list_add(dst, rq);
265 }
266
267 /**
268  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
269  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
270  *      a later time.
271  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
272  *      request to complete.
273  */
274 enum blk_eh_timer_return {
275         BLK_EH_DONE,
276         BLK_EH_RESET_TIMER,
277 };
278
279 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
280 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
281
282 /**
283  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
284  * block device
285  */
286 struct blk_mq_hw_ctx {
287         struct {
288                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
289                 spinlock_t              lock;
290                 /**
291                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
292                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
293                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
294                  * driver can send new requests, requests at this list will
295                  * be sent first for a fairer dispatch.
296                  */
297                 struct list_head        dispatch;
298                  /**
299                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
300                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
301                   */
302                 unsigned long           state;
303         } ____cacheline_aligned_in_smp;
304
305         /**
306          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
307          */
308         struct delayed_work     run_work;
309         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
310         cpumask_var_t           cpumask;
311         /**
312          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
313          * selection from @cpumask.
314          */
315         int                     next_cpu;
316         /**
317          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
318          * changing to the next CPU.
319          */
320         int                     next_cpu_batch;
321
322         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
323         unsigned long           flags;
324
325         /**
326          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
327          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
328          */
329         void                    *sched_data;
330         /**
331          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
332          */
333         struct request_queue    *queue;
334         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
335         struct blk_flush_queue  *fq;
336
337         /**
338          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
339          * this hctx
340          */
341         void                    *driver_data;
342
343         /**
344          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
345          * pending request in that software queue.
346          */
347         struct sbitmap          ctx_map;
348
349         /**
350          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
351          * selected.
352          */
353         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
354         /**
355          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
356          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
357          * Average algorithm.
358          */
359         unsigned int            dispatch_busy;
360
361         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
362         unsigned short          type;
363         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
364         unsigned short          nr_ctx;
365         /** @ctxs: Array of software queues. */
366         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
367
368         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
369         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
370         /**
371          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
372          * available at the moment, to wait for another try in the future.
373          */
374         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
375
376         /**
377          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
378          * requests.
379          */
380         atomic_t                wait_index;
381
382         /**
383          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
384          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
385          */
386         struct blk_mq_tags      *tags;
387         /**
388          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
389          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
390          * that request is allocated. Else, this member is not used.
391          */
392         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
393
394         /** @run: Number of dispatched requests. */
395         unsigned long           run;
396
397         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
398         unsigned int            numa_node;
399         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
400         unsigned int            queue_num;
401
402         /**
403          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
404          * shared across request queues.
405          */
406         atomic_t                nr_active;
407
408         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
409         struct hlist_node       cpuhp_online;
410         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
411         struct hlist_node       cpuhp_dead;
412         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
413         struct kobject          kobj;
414
415 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
416         /**
417          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
418          * as cpu<cpu_number>.
419          */
420         struct dentry           *debugfs_dir;
421         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
422         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
423 #endif
424
425         /**
426          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
427          * q->unused_hctx_list.
428          */
429         struct list_head        hctx_list;
430 };
431
432 /**
433  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
434  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
435  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
436  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
437  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
438  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
439  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
440  *      set of hardware queues.
441  */
442 struct blk_mq_queue_map {
443         unsigned int *mq_map;
444         unsigned int nr_queues;
445         unsigned int queue_offset;
446 };
447
448 /**
449  * enum hctx_type - Type of hardware queue
450  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
451  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
452  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
453  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
454  */
455 enum hctx_type {
456         HCTX_TYPE_DEFAULT,
457         HCTX_TYPE_READ,
458         HCTX_TYPE_POLL,
459
460         HCTX_MAX_TYPES,
461 };
462
463 /**
464  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
465  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
466  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
467  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
468  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
469  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
470  *                 types.
471  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
472  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
473  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
474  *                 owns this data structure.
475  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
476  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
477  *                 allocations.
478  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
479  *                 driver owns these additional bytes.
480  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
481  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
482  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
483  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
484  *                 tag set.
485  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
486  *                 elements.
487  * @shared_tags:
488  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
489  *                 shared by all @tags.
490  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
491  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
492  *                 request_queue.tag_set_list.
493  * @srcu:          Use as lock when type of the request queue is blocking
494  *                 (BLK_MQ_F_BLOCKING).
495  */
496 struct blk_mq_tag_set {
497         const struct blk_mq_ops *ops;
498         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
499         unsigned int            nr_maps;
500         unsigned int            nr_hw_queues;
501         unsigned int            queue_depth;
502         unsigned int            reserved_tags;
503         unsigned int            cmd_size;
504         int                     numa_node;
505         unsigned int            timeout;
506         unsigned int            flags;
507         void                    *driver_data;
508
509         struct blk_mq_tags      **tags;
510
511         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
512
513         struct mutex            tag_list_lock;
514         struct list_head        tag_list;
515         struct srcu_struct      *srcu;
516 };
517
518 /**
519  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
520  *
521  * @rq:   Request pointer.
522  * @last: If it is the last request in the queue.
523  */
524 struct blk_mq_queue_data {
525         struct request *rq;
526         bool last;
527 };
528
529 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
530
531 /**
532  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
533  * behaviour.
534  */
535 struct blk_mq_ops {
536         /**
537          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
538          */
539         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
540                                  const struct blk_mq_queue_data *);
541
542         /**
543          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
544          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
545          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
546          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
547          * would have done).
548          */
549         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
550
551         /**
552          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
553          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
554          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
555          * individually by the block layer upon return.
556          */
557         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
558
559         /**
560          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
561          * run, it is driver's responsibility to release the
562          * reserved budget. Also we have to handle failure case
563          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
564          */
565         int (*get_budget)(struct request_queue *);
566
567         /**
568          * @put_budget: Release the reserved budget.
569          */
570         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
571
572         /**
573          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
574          */
575         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
576         /**
577          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
578          */
579         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
580
581         /**
582          * @timeout: Called on request timeout.
583          */
584         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
585
586         /**
587          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
588          */
589         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
590
591         /**
592          * @complete: Mark the request as complete.
593          */
594         void (*complete)(struct request *);
595
596         /**
597          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
598          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
599          * structures.
600          */
601         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
602         /**
603          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
604          */
605         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
606
607         /**
608          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
609          * to allow the driver to set up driver specific data.
610          *
611          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
612          * flush request.
613          */
614         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
615                             unsigned int, unsigned int);
616         /**
617          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
618          */
619         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
620                              unsigned int);
621
622         /**
623          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
624          * yet, and usually for freeing the driver private data.
625          */
626         void (*cleanup_rq)(struct request *);
627
628         /**
629          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
630          */
631         bool (*busy)(struct request_queue *);
632
633         /**
634          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
635          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
636          */
637         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
638
639 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
640         /**
641          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
642          * information about a request.
643          */
644         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
645 #endif
646 };
647
648 enum {
649         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
650         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
651         /*
652          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
653          * completing IO:
654          */
655         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
656         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
657         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
658         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
659         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
660         /*
661          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
662          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
663          */
664         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
665         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
666         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
667
668         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
669         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
670         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
671
672         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
673         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
674
675         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
676
677         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
678 };
679 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
680         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
681                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
682 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
683         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
684                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
685
686 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
687
688 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
689                 struct lock_class_key *lkclass);
690 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
691 ({                                                                      \
692         static struct lock_class_key __key;                             \
693                                                                         \
694         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
695 })
696 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
697                 struct lock_class_key *lkclass);
698 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
699 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
700                 struct request_queue *q);
701 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
702
703 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
704 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
705                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
706                 unsigned int set_flags);
707 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
708
709 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
710 int blk_rq_poll(struct request *rq, struct io_comp_batch *iob,
711                 unsigned int poll_flags);
712
713 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
714
715 enum {
716         /* return when out of requests */
717         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
718         /* allocate from reserved pool */
719         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
720         /* set RQF_PM */
721         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
722 };
723
724 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
725                 blk_mq_req_flags_t flags);
726 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
727                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
728                 unsigned int hctx_idx);
729
730 /*
731  * Tag address space map.
732  */
733 struct blk_mq_tags {
734         unsigned int nr_tags;
735         unsigned int nr_reserved_tags;
736         unsigned int active_queues;
737
738         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
739         struct sbitmap_queue breserved_tags;
740
741         struct request **rqs;
742         struct request **static_rqs;
743         struct list_head page_list;
744
745         /*
746          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
747          * request pool
748          */
749         spinlock_t lock;
750 };
751
752 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
753                                                unsigned int tag)
754 {
755         if (tag < tags->nr_tags) {
756                 prefetch(tags->rqs[tag]);
757                 return tags->rqs[tag];
758         }
759
760         return NULL;
761 }
762
763 enum {
764         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
765         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
766 };
767
768 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
769
770 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
771 {
772         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
773 }
774
775 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
776 {
777         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
778 }
779
780 /**
781  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
782  * @rq: target request.
783  */
784 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
785 {
786         return READ_ONCE(rq->state);
787 }
788
789 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
790 {
791         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
792 }
793
794 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
795 {
796         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
797 }
798
799 /*
800  * 
801  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
802  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
803  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
804  * multipathing.
805  */
806 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
807 {
808         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
809 }
810
811 /*
812  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
813  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
814  */
815 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
816                    void (*complete)(struct request *rq))
817 {
818         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
819         complete(rq);
820 }
821
822 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
823 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
824 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
825 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
826
827 /*
828  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
829  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
830  */
831 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
832 {
833         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_USE_SCHED));
834 }
835
836 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
837 {
838         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
839 }
840
841 /*
842  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
843  * ->end_io handler.
844  */
845 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
846                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
847                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
848 {
849         /*
850          * blk_mq_end_request_batch() can't end request allocated from
851          * sched tags
852          */
853         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_SCHED_TAGS) || ioerror ||
854                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
855                 return false;
856
857         if (!iob->complete)
858                 iob->complete = complete;
859         else if (iob->complete != complete)
860                 return false;
861         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
862         rq_list_add(&iob->req_list, req);
863         return true;
864 }
865
866 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
867 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
868 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
869 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
870 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
871 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
872 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
873 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
874 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
875 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
876 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
877 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
878 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct blk_mq_tag_set *set);
879 void blk_mq_quiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
880 void blk_mq_unquiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
881 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
882 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
883 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
884 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
885 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
886 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
887                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
888 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
889 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
890 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
891 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
892 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
893 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
894                                      unsigned long timeout);
895
896 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
897 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
898
899 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
900
901 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
902
903 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
904 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
905 {
906         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
907             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
908                 return __blk_should_fake_timeout(q);
909         return false;
910 }
911
912 /**
913  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
914  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
915  *
916  * Return: request
917  *
918  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
919  * size to get back to the original request.
920  */
921 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
922 {
923         return pdu - sizeof(struct request);
924 }
925
926 /**
927  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
928  * @rq: the request to be casted
929  *
930  * Return: pointer to the PDU
931  *
932  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
933  * the PDU.
934  */
935 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
936 {
937         return rq + 1;
938 }
939
940 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
941         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
942
943 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
944         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
945              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
946
947 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
948 {
949         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
950                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
951 }
952
953 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
954                 unsigned int nr_segs)
955 {
956         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
957         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
958         rq->bio = rq->biotail = bio;
959         rq->ioprio = bio_prio(bio);
960 }
961
962 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
963                 struct lock_class_key *key);
964
965 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
966 {
967         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
968 }
969
970 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
971 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
972                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
973                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
974 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
975 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
976
977 struct rq_map_data {
978         struct page **pages;
979         unsigned long offset;
980         unsigned short page_order;
981         unsigned short nr_entries;
982         bool null_mapped;
983         bool from_user;
984 };
985
986 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
987                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
988 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
989                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
990 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
991                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
992 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
993 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
994                 unsigned int, gfp_t);
995 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
996 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
997 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
998 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
999
1000 struct req_iterator {
1001         struct bvec_iter iter;
1002         struct bio *bio;
1003 };
1004
1005 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1006         if ((rq->bio))                  \
1007                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1008
1009 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1010         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1011                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1012
1013 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1014         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1015                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1016
1017 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1018                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1019                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1020
1021 /*
1022  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1023  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1024  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1025  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1026  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1027  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1028  */
1029 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1030 {
1031         return rq->__sector;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1035 {
1036         return rq->__data_len;
1037 }
1038
1039 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1040 {
1041         if (!rq->bio)
1042                 return 0;
1043         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1044                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1045         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1046 }
1047
1048 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1049 {
1050         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1051 }
1052
1053 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1054 {
1055         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1056 }
1057
1058 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1059 {
1060         return rq->stats_sectors;
1061 }
1062
1063 /*
1064  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1065  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1066  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1067  * calculate the data transfer size.
1068  */
1069 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1070 {
1071         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1072                 return rq->special_vec.bv_len;
1073         return blk_rq_bytes(rq);
1074 }
1075
1076 /*
1077  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1078  * there are any bvecs before calling this helper.
1079  */
1080 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1081 {
1082         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1083                 return rq->special_vec;
1084         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1085 }
1086
1087 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1088 {
1089         unsigned int nr_bios = 0;
1090         struct bio *bio;
1091
1092         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1093                 nr_bios++;
1094
1095         return nr_bios;
1096 }
1097
1098 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1099
1100 /*
1101  * Request completion related functions.
1102  *
1103  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1104  * the request without completing it.
1105  */
1106 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1107                                unsigned int nr_bytes);
1108 void blk_abort_request(struct request *);
1109
1110 /*
1111  * Number of physical segments as sent to the device.
1112  *
1113  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1114  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1115  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1116  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1117  * special payload will be mapped.
1118  */
1119 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1120 {
1121         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1122                 return 1;
1123         return rq->nr_phys_segments;
1124 }
1125
1126 /*
1127  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1128  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1129  */
1130 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1131 {
1132         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1133 }
1134
1135 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1136                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1137 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1138                 struct scatterlist *sglist)
1139 {
1140         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1141
1142         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1143 }
1144 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1145
1146 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1147 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1148 {
1149         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1150 }
1151
1152 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1153 {
1154         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1155 }
1156
1157 /**
1158  * blk_rq_is_seq_zoned_write() - Check if @rq requires write serialization.
1159  * @rq: Request to examine.
1160  *
1161  * Note: REQ_OP_ZONE_APPEND requests do not require serialization.
1162  */
1163 static inline bool blk_rq_is_seq_zoned_write(struct request *rq)
1164 {
1165         return op_needs_zoned_write_locking(req_op(rq)) &&
1166                 blk_rq_zone_is_seq(rq);
1167 }
1168
1169 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1170 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1171 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1172 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1173
1174 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1175 {
1176         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1177                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1178 }
1179
1180 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1181 {
1182         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1183                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1184 }
1185
1186 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1187 {
1188         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1189                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1190 }
1191
1192 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1193 {
1194         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1195                 return true;
1196         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1197 }
1198 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1199 static inline bool blk_rq_is_seq_zoned_write(struct request *rq)
1200 {
1201         return false;
1202 }
1203
1204 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1205 {
1206         return false;
1207 }
1208
1209 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1210 {
1211 }
1212
1213 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1214 {
1215 }
1216 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1217 {
1218         return false;
1219 }
1220
1221 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1222 {
1223         return true;
1224 }
1225 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1226
1227 #endif /* BLK_MQ_H */