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