ac4d77c889322df0a494b5055f0089807cad6367
[linux-2.6-block.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio-integrity.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/blk-crypto.h>
20 #include <linux/xarray.h>
21
22 #include <trace/events/block.h>
23 #include "blk.h"
24 #include "blk-rq-qos.h"
25 #include "blk-cgroup.h"
26
27 #define ALLOC_CACHE_THRESHOLD   16
28 #define ALLOC_CACHE_MAX         256
29
30 struct bio_alloc_cache {
31         struct bio              *free_list;
32         struct bio              *free_list_irq;
33         unsigned int            nr;
34         unsigned int            nr_irq;
35 };
36
37 static struct biovec_slab {
38         int nr_vecs;
39         char *name;
40         struct kmem_cache *slab;
41 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
42         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
43         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
44         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
45         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
46 };
47
48 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
49 {
50         switch (nr_vecs) {
51         /* smaller bios use inline vecs */
52         case 5 ... 16:
53                 return &bvec_slabs[0];
54         case 17 ... 64:
55                 return &bvec_slabs[1];
56         case 65 ... 128:
57                 return &bvec_slabs[2];
58         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
59                 return &bvec_slabs[3];
60         default:
61                 BUG();
62                 return NULL;
63         }
64 }
65
66 /*
67  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
68  * IO code that does not need private memory pools.
69  */
70 struct bio_set fs_bio_set;
71 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
72
73 /*
74  * Our slab pool management
75  */
76 struct bio_slab {
77         struct kmem_cache *slab;
78         unsigned int slab_ref;
79         unsigned int slab_size;
80         char name[8];
81 };
82 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
83 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
84
85 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
86 {
87         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
88
89         if (!bslab)
90                 return NULL;
91
92         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
93         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
94                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
95                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
96         if (!bslab->slab)
97                 goto fail_alloc_slab;
98
99         bslab->slab_ref = 1;
100         bslab->slab_size = size;
101
102         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
103                 return bslab;
104
105         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
106
107 fail_alloc_slab:
108         kfree(bslab);
109         return NULL;
110 }
111
112 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
113 {
114         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
115 }
116
117 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
118 {
119         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
120         struct bio_slab *bslab;
121
122         mutex_lock(&bio_slab_lock);
123         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
124         if (bslab)
125                 bslab->slab_ref++;
126         else
127                 bslab = create_bio_slab(size);
128         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
129
130         if (bslab)
131                 return bslab->slab;
132         return NULL;
133 }
134
135 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
136 {
137         struct bio_slab *bslab = NULL;
138         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
139
140         mutex_lock(&bio_slab_lock);
141
142         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
143         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
144                 goto out;
145
146         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
147
148         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
149
150         if (--bslab->slab_ref)
151                 goto out;
152
153         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
154
155         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
156         kfree(bslab);
157
158 out:
159         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
160 }
161
162 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
163 {
164         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
165
166         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
167                 mempool_free(bv, pool);
168         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
169                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
170 }
171
172 /*
173  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
174  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
175  */
176 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
177 {
178         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
179                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
180 }
181
182 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
183                 gfp_t gfp_mask)
184 {
185         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
186
187         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
188                 return NULL;
189
190         /*
191          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
192          * We also rely on this in the bvec_free path.
193          */
194         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
195
196         /*
197          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
198          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
199          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
200          */
201         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
202                 struct bio_vec *bvl;
203
204                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
205                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
206                         return bvl;
207                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
208         }
209
210         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
211 }
212
213 void bio_uninit(struct bio *bio)
214 {
215 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
216         if (bio->bi_blkg) {
217                 blkg_put(bio->bi_blkg);
218                 bio->bi_blkg = NULL;
219         }
220 #endif
221         if (bio_integrity(bio))
222                 bio_integrity_free(bio);
223
224         bio_crypt_free_ctx(bio);
225 }
226 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
227
228 static void bio_free(struct bio *bio)
229 {
230         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
231         void *p = bio;
232
233         WARN_ON_ONCE(!bs);
234
235         bio_uninit(bio);
236         bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, bio->bi_max_vecs);
237         mempool_free(p - bs->front_pad, &bs->bio_pool);
238 }
239
240 /*
241  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
242  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
243  * when IO has completed, or when the bio is released.
244  */
245 void bio_init(struct bio *bio, struct block_device *bdev, struct bio_vec *table,
246               unsigned short max_vecs, blk_opf_t opf)
247 {
248         bio->bi_next = NULL;
249         bio->bi_bdev = bdev;
250         bio->bi_opf = opf;
251         bio->bi_flags = 0;
252         bio->bi_ioprio = 0;
253         bio->bi_write_hint = 0;
254         bio->bi_status = 0;
255         bio->bi_iter.bi_sector = 0;
256         bio->bi_iter.bi_size = 0;
257         bio->bi_iter.bi_idx = 0;
258         bio->bi_iter.bi_bvec_done = 0;
259         bio->bi_end_io = NULL;
260         bio->bi_private = NULL;
261 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
262         bio->bi_blkg = NULL;
263         bio->bi_issue.value = 0;
264         if (bdev)
265                 bio_associate_blkg(bio);
266 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
267         bio->bi_iocost_cost = 0;
268 #endif
269 #endif
270 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
271         bio->bi_crypt_context = NULL;
272 #endif
273 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
274         bio->bi_integrity = NULL;
275 #endif
276         bio->bi_vcnt = 0;
277
278         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
279         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
280         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
281
282         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
283         bio->bi_io_vec = table;
284         bio->bi_pool = NULL;
285 }
286 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
287
288 /**
289  * bio_reset - reinitialize a bio
290  * @bio:        bio to reset
291  * @bdev:       block device to use the bio for
292  * @opf:        operation and flags for bio
293  *
294  * Description:
295  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
296  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
297  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
298  *   comment in struct bio.
299  */
300 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, blk_opf_t opf)
301 {
302         bio_uninit(bio);
303         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
304         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
305         bio->bi_bdev = bdev;
306         if (bio->bi_bdev)
307                 bio_associate_blkg(bio);
308         bio->bi_opf = opf;
309 }
310 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
311
312 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
313 {
314         struct bio *parent = bio->bi_private;
315
316         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
317                 parent->bi_status = bio->bi_status;
318         bio_put(bio);
319         return parent;
320 }
321
322 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
323 {
324         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
325 }
326
327 /**
328  * bio_chain - chain bio completions
329  * @bio: the target bio
330  * @parent: the parent bio of @bio
331  *
332  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
333  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
334  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
335  *
336  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
337  */
338 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
339 {
340         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
341
342         bio->bi_private = parent;
343         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
344         bio_inc_remaining(parent);
345 }
346 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
347
348 /**
349  * bio_chain_and_submit - submit a bio after chaining it to another one
350  * @prev: bio to chain and submit
351  * @new: bio to chain to
352  *
353  * If @prev is non-NULL, chain it to @new and submit it.
354  *
355  * Return: @new.
356  */
357 struct bio *bio_chain_and_submit(struct bio *prev, struct bio *new)
358 {
359         if (prev) {
360                 bio_chain(prev, new);
361                 submit_bio(prev);
362         }
363         return new;
364 }
365
366 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
367                 unsigned int nr_pages, blk_opf_t opf, gfp_t gfp)
368 {
369         return bio_chain_and_submit(bio, bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp));
370 }
371 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
372
373 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
374 {
375         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
376         struct bio *bio;
377
378         while (1) {
379                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
380                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
381                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
382
383                 if (!bio)
384                         break;
385
386                 submit_bio_noacct(bio);
387         }
388 }
389
390 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
391 {
392         struct bio_list punt, nopunt;
393         struct bio *bio;
394
395         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
396                 return;
397         /*
398          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
399          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
400          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
401          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
402          * our own rescuer would be bad.
403          *
404          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
405          * remove from the middle of the list:
406          */
407
408         bio_list_init(&punt);
409         bio_list_init(&nopunt);
410
411         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
412                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
413         current->bio_list[0] = nopunt;
414
415         bio_list_init(&nopunt);
416         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
417                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
418         current->bio_list[1] = nopunt;
419
420         spin_lock(&bs->rescue_lock);
421         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
422         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
423
424         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
425 }
426
427 static void bio_alloc_irq_cache_splice(struct bio_alloc_cache *cache)
428 {
429         unsigned long flags;
430
431         /* cache->free_list must be empty */
432         if (WARN_ON_ONCE(cache->free_list))
433                 return;
434
435         local_irq_save(flags);
436         cache->free_list = cache->free_list_irq;
437         cache->free_list_irq = NULL;
438         cache->nr += cache->nr_irq;
439         cache->nr_irq = 0;
440         local_irq_restore(flags);
441 }
442
443 static struct bio *bio_alloc_percpu_cache(struct block_device *bdev,
444                 unsigned short nr_vecs, blk_opf_t opf, gfp_t gfp,
445                 struct bio_set *bs)
446 {
447         struct bio_alloc_cache *cache;
448         struct bio *bio;
449
450         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
451         if (!cache->free_list) {
452                 if (READ_ONCE(cache->nr_irq) >= ALLOC_CACHE_THRESHOLD)
453                         bio_alloc_irq_cache_splice(cache);
454                 if (!cache->free_list) {
455                         put_cpu();
456                         return NULL;
457                 }
458         }
459         bio = cache->free_list;
460         cache->free_list = bio->bi_next;
461         cache->nr--;
462         put_cpu();
463
464         bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs, opf);
465         bio->bi_pool = bs;
466         return bio;
467 }
468
469 /**
470  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
471  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
472  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
473  * @opf:        operation and flags for bio
474  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
475  * @bs:         the bio_set to allocate from.
476  *
477  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
478  *
479  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
480  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
481  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
482  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
483  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
484  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
485  *
486  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
487  * bios are not submitted until after you return - see the code in
488  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
489  * stack overflows.
490  *
491  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
492  * would be susceptible to deadlocks, but we have
493  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
494  * thread.
495  *
496  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
497  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
498  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
499  * for per bio allocations.
500  *
501  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
502  */
503 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
504                              blk_opf_t opf, gfp_t gfp_mask,
505                              struct bio_set *bs)
506 {
507         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
508         struct bio *bio;
509         void *p;
510
511         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
512         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
513                 return NULL;
514
515         if (opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
516                 if (bs->cache && nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
517                         bio = bio_alloc_percpu_cache(bdev, nr_vecs, opf,
518                                                      gfp_mask, bs);
519                         if (bio)
520                                 return bio;
521                         /*
522                          * No cached bio available, bio returned below marked with
523                          * REQ_ALLOC_CACHE to particpate in per-cpu alloc cache.
524                          */
525                 } else {
526                         opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
532          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
533          * submitted (and thus freed) until after we return.
534          *
535          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
536          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
537          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
538          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
539          * mempool's reserve.
540          *
541          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
542          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
543          * current->bio_list, we first try the allocation without
544          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
545          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
546          * gfp_flags.
547          */
548         if (current->bio_list &&
549             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
550              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
551             bs->rescue_workqueue)
552                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
553
554         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
555         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
556                 punt_bios_to_rescuer(bs);
557                 gfp_mask = saved_gfp;
558                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
559         }
560         if (unlikely(!p))
561                 return NULL;
562         if (!mempool_is_saturated(&bs->bio_pool))
563                 opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
564
565         bio = p + bs->front_pad;
566         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
567                 struct bio_vec *bvl = NULL;
568
569                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
570                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
571                         punt_bios_to_rescuer(bs);
572                         gfp_mask = saved_gfp;
573                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
574                 }
575                 if (unlikely(!bvl))
576                         goto err_free;
577
578                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
579         } else if (nr_vecs) {
580                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
581         } else {
582                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
583         }
584
585         bio->bi_pool = bs;
586         return bio;
587
588 err_free:
589         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
590         return NULL;
591 }
592 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
593
594 /**
595  * bio_kmalloc - kmalloc a bio
596  * @nr_vecs:    number of bio_vecs to allocate
597  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
598  *
599  * Use kmalloc to allocate a bio (including bvecs).  The bio must be initialized
600  * using bio_init() before use.  To free a bio returned from this function use
601  * kfree() after calling bio_uninit().  A bio returned from this function can
602  * be reused by calling bio_uninit() before calling bio_init() again.
603  *
604  * Note that unlike bio_alloc() or bio_alloc_bioset() allocations from this
605  * function are not backed by a mempool can fail.  Do not use this function
606  * for allocations in the file system I/O path.
607  *
608  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
609  */
610 struct bio *bio_kmalloc(unsigned short nr_vecs, gfp_t gfp_mask)
611 {
612         struct bio *bio;
613
614         if (nr_vecs > UIO_MAXIOV)
615                 return NULL;
616         return kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_vecs), gfp_mask);
617 }
618 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
619
620 void zero_fill_bio_iter(struct bio *bio, struct bvec_iter start)
621 {
622         struct bio_vec bv;
623         struct bvec_iter iter;
624
625         __bio_for_each_segment(bv, bio, iter, start)
626                 memzero_bvec(&bv);
627 }
628 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio_iter);
629
630 /**
631  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
632  * @bio:        the bio to be truncated
633  * @new_size:   new size for truncating the bio
634  *
635  * Description:
636  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
637  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
638  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
639  */
640 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
641 {
642         struct bio_vec bv;
643         struct bvec_iter iter;
644         unsigned int done = 0;
645         bool truncated = false;
646
647         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
648                 return;
649
650         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
651                 goto exit;
652
653         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
654                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
655                         unsigned offset;
656
657                         if (!truncated)
658                                 offset = new_size - done;
659                         else
660                                 offset = 0;
661                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
662                                   bv.bv_len - offset);
663                         truncated = true;
664                 }
665                 done += bv.bv_len;
666         }
667
668  exit:
669         /*
670          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
671          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
672          * in its .end_bio() callback.
673          *
674          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
675          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
676          */
677         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
678 }
679
680 /**
681  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
682  * @bio:        bio to truncate
683  *
684  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
685  * block size is some multiple of the physical sector size.
686  *
687  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
688  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
689  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
690  * sector" case.
691  */
692 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
693 {
694         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
695
696         if (!maxsector)
697                 return;
698
699         /*
700          * If the *whole* IO is past the end of the device,
701          * let it through, and the IO layer will turn it into
702          * an EIO.
703          */
704         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
705                 return;
706
707         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
708         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
709                 return;
710
711         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
712 }
713
714 static int __bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
715                                    unsigned int nr)
716 {
717         unsigned int i = 0;
718         struct bio *bio;
719
720         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
721                 cache->free_list = bio->bi_next;
722                 cache->nr--;
723                 bio_free(bio);
724                 if (++i == nr)
725                         break;
726         }
727         return i;
728 }
729
730 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
731                                   unsigned int nr)
732 {
733         nr -= __bio_alloc_cache_prune(cache, nr);
734         if (!READ_ONCE(cache->free_list)) {
735                 bio_alloc_irq_cache_splice(cache);
736                 __bio_alloc_cache_prune(cache, nr);
737         }
738 }
739
740 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
741 {
742         struct bio_set *bs;
743
744         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
745         if (bs->cache) {
746                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
747
748                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
749         }
750         return 0;
751 }
752
753 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
754 {
755         int cpu;
756
757         if (!bs->cache)
758                 return;
759
760         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
761         for_each_possible_cpu(cpu) {
762                 struct bio_alloc_cache *cache;
763
764                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
765                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
766         }
767         free_percpu(bs->cache);
768         bs->cache = NULL;
769 }
770
771 static inline void bio_put_percpu_cache(struct bio *bio)
772 {
773         struct bio_alloc_cache *cache;
774
775         cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
776         if (READ_ONCE(cache->nr_irq) + cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX)
777                 goto out_free;
778
779         if (in_task()) {
780                 bio_uninit(bio);
781                 bio->bi_next = cache->free_list;
782                 /* Not necessary but helps not to iopoll already freed bios */
783                 bio->bi_bdev = NULL;
784                 cache->free_list = bio;
785                 cache->nr++;
786         } else if (in_hardirq()) {
787                 lockdep_assert_irqs_disabled();
788
789                 bio_uninit(bio);
790                 bio->bi_next = cache->free_list_irq;
791                 cache->free_list_irq = bio;
792                 cache->nr_irq++;
793         } else {
794                 goto out_free;
795         }
796         put_cpu();
797         return;
798 out_free:
799         put_cpu();
800         bio_free(bio);
801 }
802
803 /**
804  * bio_put - release a reference to a bio
805  * @bio:   bio to release reference to
806  *
807  * Description:
808  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
809  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
810  **/
811 void bio_put(struct bio *bio)
812 {
813         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
814                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
815                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
816                         return;
817         }
818         if (bio->bi_opf & REQ_ALLOC_CACHE)
819                 bio_put_percpu_cache(bio);
820         else
821                 bio_free(bio);
822 }
823 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
824
825 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
826 {
827         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
828         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
829         bio->bi_write_hint = bio_src->bi_write_hint;
830         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
831
832         if (bio->bi_bdev) {
833                 if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
834                     bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
835                         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
836                 bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
837         }
838
839         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
840                 return -ENOMEM;
841         if (bio_integrity(bio_src) &&
842             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
843                 return -ENOMEM;
844         return 0;
845 }
846
847 /**
848  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
849  * @bdev: block_device to clone onto
850  * @bio_src: bio to clone from
851  * @gfp: allocation priority
852  * @bs: bio_set to allocate from
853  *
854  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
855  * bio, but not the actual data it points to.
856  *
857  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
858  */
859 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
860                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
861 {
862         struct bio *bio;
863
864         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
865         if (!bio)
866                 return NULL;
867
868         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
869                 bio_put(bio);
870                 return NULL;
871         }
872         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
873
874         return bio;
875 }
876 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
877
878 /**
879  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
880  * @bdev: block_device to clone onto
881  * @bio: bio to clone into
882  * @bio_src: bio to clone from
883  * @gfp: allocation priority
884  *
885  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
886  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
887  *
888  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
889  */
890 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
891                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
892 {
893         int ret;
894
895         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
896         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
897         if (ret)
898                 bio_uninit(bio);
899         return ret;
900 }
901 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
902
903 /**
904  * bio_full - check if the bio is full
905  * @bio:        bio to check
906  * @len:        length of one segment to be added
907  *
908  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
909  * added to the bio, otherwise return false
910  */
911 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
912 {
913         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
914                 return true;
915         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
916                 return true;
917         return false;
918 }
919
920 static bool bvec_try_merge_page(struct bio_vec *bv, struct page *page,
921                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
922 {
923         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
924         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
925         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
926
927         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
928                 return false;
929         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
930                 return false;
931         if (!zone_device_pages_have_same_pgmap(bv->bv_page, page))
932                 return false;
933
934         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == ((page_addr + off) &
935                      PAGE_MASK));
936         if (!*same_page) {
937                 if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN))
938                         return false;
939                 if (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE != page + off / PAGE_SIZE)
940                         return false;
941         }
942
943         bv->bv_len += len;
944         return true;
945 }
946
947 /*
948  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
949  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
950  * or Zone Append operations that we can't split.
951  */
952 bool bvec_try_merge_hw_page(struct request_queue *q, struct bio_vec *bv,
953                 struct page *page, unsigned len, unsigned offset,
954                 bool *same_page)
955 {
956         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
957         phys_addr_t addr1 = bvec_phys(bv);
958         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
959
960         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
961                 return false;
962         if (len > queue_max_segment_size(q) - bv->bv_len)
963                 return false;
964         return bvec_try_merge_page(bv, page, len, offset, same_page);
965 }
966
967 /**
968  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
969  * @q: the target queue
970  * @bio: destination bio
971  * @page: page to add
972  * @len: vec entry length
973  * @offset: vec entry offset
974  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
975  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
976  *
977  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
978  * and gap limitations.
979  */
980 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
981                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
982                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
983 {
984         unsigned int max_size = max_sectors << SECTOR_SHIFT;
985
986         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
987                 return 0;
988
989         len = min3(len, max_size, queue_max_segment_size(q));
990         if (len > max_size - bio->bi_iter.bi_size)
991                 return 0;
992
993         if (bio->bi_vcnt > 0) {
994                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
995
996                 if (bvec_try_merge_hw_page(q, bv, page, len, offset,
997                                 same_page)) {
998                         bio->bi_iter.bi_size += len;
999                         return len;
1000                 }
1001
1002                 if (bio->bi_vcnt >=
1003                     min(bio->bi_max_vecs, queue_max_segments(q)))
1004                         return 0;
1005
1006                 /*
1007                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
1008                  * would create a gap, disallow it.
1009                  */
1010                 if (bvec_gap_to_prev(&q->limits, bv, offset))
1011                         return 0;
1012         }
1013
1014         bvec_set_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt], page, len, offset);
1015         bio->bi_vcnt++;
1016         bio->bi_iter.bi_size += len;
1017         return len;
1018 }
1019
1020 /**
1021  * bio_add_hw_folio - attempt to add a folio to a bio with hw constraints
1022  * @q: the target queue
1023  * @bio: destination bio
1024  * @folio: folio to add
1025  * @len: vec entry length
1026  * @offset: vec entry offset in the folio
1027  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
1028  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same folio
1029  *
1030  * Add a folio to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
1031  * and gap limitations.
1032  */
1033 int bio_add_hw_folio(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1034                 struct folio *folio, size_t len, size_t offset,
1035                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
1036 {
1037         if (len > UINT_MAX || offset > UINT_MAX)
1038                 return 0;
1039         return bio_add_hw_page(q, bio, folio_page(folio, 0), len, offset,
1040                                max_sectors, same_page);
1041 }
1042
1043 /**
1044  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
1045  * @q: the target queue
1046  * @bio: destination bio
1047  * @page: page to add
1048  * @len: vec entry length
1049  * @offset: vec entry offset
1050  *
1051  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
1052  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
1053  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
1054  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
1055  *
1056  * This should only be used by passthrough bios.
1057  */
1058 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1059                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
1060 {
1061         bool same_page = false;
1062         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1063                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
1064 }
1065 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1066
1067 /**
1068  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
1069  * @bio: destination bio
1070  * @page: page to add
1071  * @len: vec entry length
1072  * @offset: vec entry offset
1073  *
1074  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
1075  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
1076  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
1077  * other limitations of the target block device. The target block device must
1078  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
1079  * to an empty bio.
1080  *
1081  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
1082  */
1083 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1084                              unsigned int len, unsigned int offset)
1085 {
1086         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1087         bool same_page = false;
1088
1089         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1090                 return 0;
1091
1092         if (WARN_ON_ONCE(!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev)))
1093                 return 0;
1094
1095         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1096                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1099
1100 /**
1101  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1102  * @bio: destination bio
1103  * @page: start page to add
1104  * @len: length of the data to add, may cross pages
1105  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1106  *
1107  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1108  * that @bio has space for another bvec.
1109  */
1110 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1111                 unsigned int len, unsigned int off)
1112 {
1113         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1114         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1115
1116         bvec_set_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt], page, len, off);
1117         bio->bi_iter.bi_size += len;
1118         bio->bi_vcnt++;
1119 }
1120 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1121
1122 /**
1123  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1124  *      @bio: destination bio
1125  *      @page: start page to add
1126  *      @len: vec entry length, may cross pages
1127  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1128  *
1129  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1130  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1131  */
1132 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1133                  unsigned int len, unsigned int offset)
1134 {
1135         bool same_page = false;
1136
1137         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
1138                 return 0;
1139         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
1140                 return 0;
1141
1142         if (bio->bi_vcnt > 0 &&
1143             bvec_try_merge_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1],
1144                                 page, len, offset, &same_page)) {
1145                 bio->bi_iter.bi_size += len;
1146                 return len;
1147         }
1148
1149         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
1150                 return 0;
1151         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1152         return len;
1153 }
1154 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1155
1156 void bio_add_folio_nofail(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1157                           size_t off)
1158 {
1159         WARN_ON_ONCE(len > UINT_MAX);
1160         WARN_ON_ONCE(off > UINT_MAX);
1161         __bio_add_page(bio, &folio->page, len, off);
1162 }
1163 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_folio_nofail);
1164
1165 /**
1166  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1167  * @bio: BIO to add to.
1168  * @folio: Folio to add.
1169  * @len: How many bytes from the folio to add.
1170  * @off: First byte in this folio to add.
1171  *
1172  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1173  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1174  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1175  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1176  *
1177  * Return: Whether the addition was successful.
1178  */
1179 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1180                    size_t off)
1181 {
1182         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1183                 return false;
1184         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1185 }
1186 EXPORT_SYMBOL(bio_add_folio);
1187
1188 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1189 {
1190         struct folio_iter fi;
1191
1192         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1193                 size_t nr_pages;
1194
1195                 if (mark_dirty) {
1196                         folio_lock(fi.folio);
1197                         folio_mark_dirty(fi.folio);
1198                         folio_unlock(fi.folio);
1199                 }
1200                 nr_pages = (fi.offset + fi.length - 1) / PAGE_SIZE -
1201                            fi.offset / PAGE_SIZE + 1;
1202                 unpin_user_folio(fi.folio, nr_pages);
1203         }
1204 }
1205 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1206
1207 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1208 {
1209         size_t size = iov_iter_count(iter);
1210
1211         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1212
1213         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1214                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1215                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1216
1217                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1218         }
1219
1220         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1221         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1222         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1223         bio->bi_iter.bi_size = size;
1224         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1225 }
1226
1227 static int bio_iov_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1228                              size_t offset)
1229 {
1230         bool same_page = false;
1231
1232         if (WARN_ON_ONCE(bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len))
1233                 return -EIO;
1234
1235         if (bio->bi_vcnt > 0 &&
1236             bvec_try_merge_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1],
1237                                 folio_page(folio, 0), len, offset,
1238                                 &same_page)) {
1239                 bio->bi_iter.bi_size += len;
1240                 if (same_page && bio_flagged(bio, BIO_PAGE_PINNED))
1241                         unpin_user_folio(folio, 1);
1242                 return 0;
1243         }
1244         bio_add_folio_nofail(bio, folio, len, offset);
1245         return 0;
1246 }
1247
1248 static int bio_iov_add_zone_append_folio(struct bio *bio, struct folio *folio,
1249                                          size_t len, size_t offset)
1250 {
1251         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1252         bool same_page = false;
1253
1254         if (bio_add_hw_folio(q, bio, folio, len, offset,
1255                         queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page) != len)
1256                 return -EINVAL;
1257         if (same_page && bio_flagged(bio, BIO_PAGE_PINNED))
1258                 unpin_user_folio(folio, 1);
1259         return 0;
1260 }
1261
1262 static unsigned int get_contig_folio_len(unsigned int *num_pages,
1263                                          struct page **pages, unsigned int i,
1264                                          struct folio *folio, size_t left,
1265                                          size_t offset)
1266 {
1267         size_t bytes = left;
1268         size_t contig_sz = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, bytes);
1269         unsigned int j;
1270
1271         /*
1272          * We might COW a single page in the middle of
1273          * a large folio, so we have to check that all
1274          * pages belong to the same folio.
1275          */
1276         bytes -= contig_sz;
1277         for (j = i + 1; j < i + *num_pages; j++) {
1278                 size_t next = min_t(size_t, PAGE_SIZE, bytes);
1279
1280                 if (page_folio(pages[j]) != folio ||
1281                     pages[j] != pages[j - 1] + 1) {
1282                         break;
1283                 }
1284                 contig_sz += next;
1285                 bytes -= next;
1286         }
1287         *num_pages = j - i;
1288
1289         return contig_sz;
1290 }
1291
1292 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1293
1294 /**
1295  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1296  * @bio: bio to add pages to
1297  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1298  *
1299  * Extracts pages from *iter and appends them to @bio's bvec array.  The pages
1300  * will have to be cleaned up in the way indicated by the BIO_PAGE_PINNED flag.
1301  * For a multi-segment *iter, this function only adds pages from the next
1302  * non-empty segment of the iov iterator.
1303  */
1304 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1305 {
1306         iov_iter_extraction_t extraction_flags = 0;
1307         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1308         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1309         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1310         struct page **pages = (struct page **)bv;
1311         ssize_t size;
1312         unsigned int num_pages, i = 0;
1313         size_t offset, folio_offset, left, len;
1314         int ret = 0;
1315
1316         /*
1317          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1318          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1319          * without overwriting the temporary page array.
1320          */
1321         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1322         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1323
1324         if (bio->bi_bdev && blk_queue_pci_p2pdma(bio->bi_bdev->bd_disk->queue))
1325                 extraction_flags |= ITER_ALLOW_P2PDMA;
1326
1327         /*
1328          * Each segment in the iov is required to be a block size multiple.
1329          * However, we may not be able to get the entire segment if it spans
1330          * more pages than bi_max_vecs allows, so we have to ALIGN_DOWN the
1331          * result to ensure the bio's total size is correct. The remainder of
1332          * the iov data will be picked up in the next bio iteration.
1333          */
1334         size = iov_iter_extract_pages(iter, &pages,
1335                                       UINT_MAX - bio->bi_iter.bi_size,
1336                                       nr_pages, extraction_flags, &offset);
1337         if (unlikely(size <= 0))
1338                 return size ? size : -EFAULT;
1339
1340         nr_pages = DIV_ROUND_UP(offset + size, PAGE_SIZE);
1341
1342         if (bio->bi_bdev) {
1343                 size_t trim = size & (bdev_logical_block_size(bio->bi_bdev) - 1);
1344                 iov_iter_revert(iter, trim);
1345                 size -= trim;
1346         }
1347
1348         if (unlikely(!size)) {
1349                 ret = -EFAULT;
1350                 goto out;
1351         }
1352
1353         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i += num_pages) {
1354                 struct page *page = pages[i];
1355                 struct folio *folio = page_folio(page);
1356
1357                 folio_offset = ((size_t)folio_page_idx(folio, page) <<
1358                                PAGE_SHIFT) + offset;
1359
1360                 len = min(folio_size(folio) - folio_offset, left);
1361
1362                 num_pages = DIV_ROUND_UP(offset + len, PAGE_SIZE);
1363
1364                 if (num_pages > 1)
1365                         len = get_contig_folio_len(&num_pages, pages, i,
1366                                                    folio, left, offset);
1367
1368                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1369                         ret = bio_iov_add_zone_append_folio(bio, folio, len,
1370                                         folio_offset);
1371                         if (ret)
1372                                 break;
1373                 } else
1374                         bio_iov_add_folio(bio, folio, len, folio_offset);
1375
1376                 offset = 0;
1377         }
1378
1379         iov_iter_revert(iter, left);
1380 out:
1381         while (i < nr_pages)
1382                 bio_release_page(bio, pages[i++]);
1383
1384         return ret;
1385 }
1386
1387 /**
1388  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1389  * @bio: bio to add pages to
1390  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1391  *
1392  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1393  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1394  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1395  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1396  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1397  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1398  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1399  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1400  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1401  *
1402  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1403  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1404  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1405  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1406  */
1407 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1408 {
1409         int ret = 0;
1410
1411         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
1412                 return -EIO;
1413
1414         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1415                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1416                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1417                 return 0;
1418         }
1419
1420         if (iov_iter_extract_will_pin(iter))
1421                 bio_set_flag(bio, BIO_PAGE_PINNED);
1422         do {
1423                 ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1424         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1425
1426         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1427 }
1428 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1429
1430 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1431 {
1432         complete(bio->bi_private);
1433 }
1434
1435 /**
1436  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1437  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1438  *
1439  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1440  * bio_endio() on failure.
1441  *
1442  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1443  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1444  * on his own.
1445  */
1446 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1447 {
1448         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1449                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1450
1451         bio->bi_private = &done;
1452         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1453         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1454         submit_bio(bio);
1455         blk_wait_io(&done);
1456
1457         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1458 }
1459 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1460
1461 static void bio_wait_end_io(struct bio *bio)
1462 {
1463         complete(bio->bi_private);
1464         bio_put(bio);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * bio_await_chain - ends @bio and waits for every chained bio to complete
1469  */
1470 void bio_await_chain(struct bio *bio)
1471 {
1472         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1473                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1474
1475         bio->bi_private = &done;
1476         bio->bi_end_io = bio_wait_end_io;
1477         bio_endio(bio);
1478         blk_wait_io(&done);
1479 }
1480
1481 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1482 {
1483         if (bio_integrity(bio))
1484                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1485
1486         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1487         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1488 }
1489 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1490
1491 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1492                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1493 {
1494         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1495                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1496                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1497                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1498                 void *src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1499                 void *dst_buf = bvec_kmap_local(&dst_bv);
1500
1501                 memcpy(dst_buf, src_buf, bytes);
1502
1503                 kunmap_local(dst_buf);
1504                 kunmap_local(src_buf);
1505
1506                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1507                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1508         }
1509 }
1510 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1511
1512 /**
1513  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1514  * @src: source bio
1515  * @dst: destination bio
1516  *
1517  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1518  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1519  */
1520 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1521 {
1522         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1523         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1524
1525         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1526 }
1527 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1528
1529 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1530 {
1531         struct bio_vec *bvec;
1532         struct bvec_iter_all iter_all;
1533
1534         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1535                 __free_page(bvec->bv_page);
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1538
1539 /*
1540  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1541  * for performing direct-IO in BIOs.
1542  *
1543  * The problem is that we cannot run folio_mark_dirty() from interrupt context
1544  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1545  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1546  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1547  * in process context.
1548  *
1549  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1550  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1551  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1552  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1553  * pagecache.
1554  *
1555  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1556  * deferred bio dirtying paths.
1557  */
1558
1559 /*
1560  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1561  */
1562 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1563 {
1564         struct folio_iter fi;
1565
1566         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1567                 folio_lock(fi.folio);
1568                 folio_mark_dirty(fi.folio);
1569                 folio_unlock(fi.folio);
1570         }
1571 }
1572 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_set_pages_dirty);
1573
1574 /*
1575  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1576  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1577  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1578  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1579  *
1580  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1581  * here on.  It will unpin each page and will run one bio_put() against the
1582  * BIO.
1583  */
1584
1585 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1586
1587 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1588 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1589 static struct bio *bio_dirty_list;
1590
1591 /*
1592  * This runs in process context
1593  */
1594 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1595 {
1596         struct bio *bio, *next;
1597
1598         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1599         next = bio_dirty_list;
1600         bio_dirty_list = NULL;
1601         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1602
1603         while ((bio = next) != NULL) {
1604                 next = bio->bi_private;
1605
1606                 bio_release_pages(bio, true);
1607                 bio_put(bio);
1608         }
1609 }
1610
1611 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1612 {
1613         struct folio_iter fi;
1614         unsigned long flags;
1615
1616         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1617                 if (!folio_test_dirty(fi.folio))
1618                         goto defer;
1619         }
1620
1621         bio_release_pages(bio, false);
1622         bio_put(bio);
1623         return;
1624 defer:
1625         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1626         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1627         bio_dirty_list = bio;
1628         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1629         schedule_work(&bio_dirty_work);
1630 }
1631 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_check_pages_dirty);
1632
1633 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1634 {
1635         /*
1636          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1637          * we always end io on the first invocation.
1638          */
1639         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1640                 return true;
1641
1642         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1643
1644         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1645                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1646                 return true;
1647         }
1648
1649         return false;
1650 }
1651
1652 /**
1653  * bio_endio - end I/O on a bio
1654  * @bio:        bio
1655  *
1656  * Description:
1657  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1658  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1659  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1660  *
1661  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1662  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1663  *   last time.
1664  **/
1665 void bio_endio(struct bio *bio)
1666 {
1667 again:
1668         if (!bio_remaining_done(bio))
1669                 return;
1670         if (!bio_integrity_endio(bio))
1671                 return;
1672
1673         blk_zone_bio_endio(bio);
1674
1675         rq_qos_done_bio(bio);
1676
1677         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1678                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1679                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1680         }
1681
1682         /*
1683          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1684          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1685          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1686          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1687          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1688          * gcc's sibling call optimization.
1689          */
1690         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1691                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1692                 goto again;
1693         }
1694
1695 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1696         /*
1697          * Release cgroup info.  We shouldn't have to do this here, but quite
1698          * a few callers of bio_init fail to call bio_uninit, so we cover up
1699          * for that here at least for now.
1700          */
1701         if (bio->bi_blkg) {
1702                 blkg_put(bio->bi_blkg);
1703                 bio->bi_blkg = NULL;
1704         }
1705 #endif
1706
1707         if (bio->bi_end_io)
1708                 bio->bi_end_io(bio);
1709 }
1710 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1711
1712 /**
1713  * bio_split - split a bio
1714  * @bio:        bio to split
1715  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1716  * @gfp:        gfp mask
1717  * @bs:         bio set to allocate from
1718  *
1719  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1720  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1721  *
1722  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1723  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1724  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1725  */
1726 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1727                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1728 {
1729         struct bio *split;
1730
1731         BUG_ON(sectors <= 0);
1732         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1733
1734         /* Zone append commands cannot be split */
1735         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1736                 return NULL;
1737
1738         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1739         if (!split)
1740                 return NULL;
1741
1742         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1743
1744         if (bio_integrity(split))
1745                 bio_integrity_trim(split);
1746
1747         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1748
1749         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1750                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1751
1752         return split;
1753 }
1754 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1755
1756 /**
1757  * bio_trim - trim a bio
1758  * @bio:        bio to trim
1759  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1760  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1761  *
1762  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1763  * to the underlying device in parts.
1764  */
1765 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1766 {
1767         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1768                          offset + size > bio_sectors(bio)))
1769                 return;
1770
1771         size <<= 9;
1772         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1773                 return;
1774
1775         bio_advance(bio, offset << 9);
1776         bio->bi_iter.bi_size = size;
1777
1778         if (bio_integrity(bio))
1779                 bio_integrity_trim(bio);
1780 }
1781 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1782
1783 /*
1784  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1785  * use the global biovec slabs created for general use.
1786  */
1787 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1788 {
1789         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1790
1791         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1792 }
1793
1794 /*
1795  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1796  *
1797  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1798  * kzalloc()).
1799  */
1800 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1801 {
1802         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1803         if (bs->rescue_workqueue)
1804                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1805         bs->rescue_workqueue = NULL;
1806
1807         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1808         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1809
1810         bioset_integrity_free(bs);
1811         if (bs->bio_slab)
1812                 bio_put_slab(bs);
1813         bs->bio_slab = NULL;
1814 }
1815 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1816
1817 /**
1818  * bioset_init - Initialize a bio_set
1819  * @bs:         pool to initialize
1820  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1821  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1822  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1823  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1824  *
1825  * Description:
1826  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1827  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1828  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1829  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1830  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1831  *    or things will break badly.
1832  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1833  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1834  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1835  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1836  *
1837  */
1838 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1839                 unsigned int pool_size,
1840                 unsigned int front_pad,
1841                 int flags)
1842 {
1843         bs->front_pad = front_pad;
1844         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1845                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1846         else
1847                 bs->back_pad = 0;
1848
1849         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1850         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1851         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1852
1853         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1854         if (!bs->bio_slab)
1855                 return -ENOMEM;
1856
1857         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1858                 goto bad;
1859
1860         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1861             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1862                 goto bad;
1863
1864         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1865                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1866                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1867                 if (!bs->rescue_workqueue)
1868                         goto bad;
1869         }
1870         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1871                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1872                 if (!bs->cache)
1873                         goto bad;
1874                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1875         }
1876
1877         return 0;
1878 bad:
1879         bioset_exit(bs);
1880         return -ENOMEM;
1881 }
1882 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1883
1884 static int __init init_bio(void)
1885 {
1886         int i;
1887
1888         BUILD_BUG_ON(BIO_FLAG_LAST > 8 * sizeof_field(struct bio, bi_flags));
1889
1890         bio_integrity_init();
1891
1892         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1893                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1894
1895                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1896                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1897                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1898         }
1899
1900         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1901                                         bio_cpu_dead);
1902
1903         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0,
1904                         BIOSET_NEED_BVECS | BIOSET_PERCPU_CACHE))
1905                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1906
1907         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1908                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1909
1910         return 0;
1911 }
1912 subsys_initcall(init_bio);