block/blk-merge.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Functions related to segment and merge handling
   4  */
   5 #include <linux/kernel.h>
   6 #include <linux/module.h>
   7 #include <linux/bio.h>
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/blk-integrity.h>
  10 #include <linux/scatterlist.h>
  11 #include <linux/part_stat.h>
  12 #include <linux/blk-cgroup.h>
  13
  14 #include <trace/events/block.h>
  15
  16 #include "blk.h"
  17 #include "blk-mq-sched.h"
  18 #include "blk-rq-qos.h"
  19 #include "blk-throttle.h"
  20
  21 static inline void bio_get_first_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  22 {
  23         *bv = mp_bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
  24 }
  25
  26 static inline void bio_get_last_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  27 {
  28         struct bvec_iter iter = bio->bi_iter;
  29         int idx;
  30
  31         bio_get_first_bvec(bio, bv);
  32         if (bv->bv_len == bio->bi_iter.bi_size)
  33                 return;         /* this bio only has a single bvec */
  34
  35         bio_advance_iter(bio, &iter, iter.bi_size);
  36
  37         if (!iter.bi_bvec_done)
  38                 idx = iter.bi_idx - 1;
  39         else    /* in the middle of bvec */
  40                 idx = iter.bi_idx;
  41
  42         *bv = bio->bi_io_vec[idx];
  43
  44         /*
  45          * iter.bi_bvec_done records actual length of the last bvec
  46          * if this bio ends in the middle of one io vector
  47          */
  48         if (iter.bi_bvec_done)
  49                 bv->bv_len = iter.bi_bvec_done;
  50 }
  51
  52 static inline bool bio_will_gap(struct request_queue *q,
  53                 struct request *prev_rq, struct bio *prev, struct bio *next)
  54 {
  55         struct bio_vec pb, nb;
  56
  57         if (!bio_has_data(prev) || !queue_virt_boundary(q))
  58                 return false;
  59
  60         /*
  61          * Don't merge if the 1st bio starts with non-zero offset, otherwise it
  62          * is quite difficult to respect the sg gap limit.  We work hard to
  63          * merge a huge number of small single bios in case of mkfs.
  64          */
  65         if (prev_rq)
  66                 bio_get_first_bvec(prev_rq->bio, &pb);
  67         else
  68                 bio_get_first_bvec(prev, &pb);
  69         if (pb.bv_offset & queue_virt_boundary(q))
  70                 return true;
  71
  72         /*
  73          * We don't need to worry about the situation that the merged segment
  74          * ends in unaligned virt boundary:
  75          *
  76          * - if 'pb' ends aligned, the merged segment ends aligned
  77          * - if 'pb' ends unaligned, the next bio must include
  78          *   one single bvec of 'nb', otherwise the 'nb' can't
  79          *   merge with 'pb'
  80          */
  81         bio_get_last_bvec(prev, &pb);
  82         bio_get_first_bvec(next, &nb);
  83         if (biovec_phys_mergeable(q, &pb, &nb))
  84                 return false;
  85         return __bvec_gap_to_prev(q, &pb, nb.bv_offset);
  86 }
  87
  88 static inline bool req_gap_back_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  89 {
  90         return bio_will_gap(req->q, req, req->biotail, bio);
  91 }
  92
  93 static inline bool req_gap_front_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  94 {
  95         return bio_will_gap(req->q, NULL, bio, req->bio);
  96 }
  97
  98 static struct bio *blk_bio_discard_split(struct request_queue *q,
  99                                          struct bio *bio,
 100                                          struct bio_set *bs,
 101                                          unsigned *nsegs)
 102 {
 103         unsigned int max_discard_sectors, granularity;
 104         int alignment;
 105         sector_t tmp;
 106         unsigned split_sectors;
 107
 108         *nsegs = 1;
 109
 110         /* Zero-sector (unknown) and one-sector granularities are the same.  */
 111         granularity = max(q->limits.discard_granularity >> 9, 1U);
 112
 113         max_discard_sectors = min(q->limits.max_discard_sectors,
 114                         bio_allowed_max_sectors(q));
 115         max_discard_sectors -= max_discard_sectors % granularity;
 116
 117         if (unlikely(!max_discard_sectors)) {
 118                 /* XXX: warn */
 119                 return NULL;
 120         }
 121
 122         if (bio_sectors(bio) <= max_discard_sectors)
 123                 return NULL;
 124
 125         split_sectors = max_discard_sectors;
 126
 127         /*
 128          * If the next starting sector would be misaligned, stop the discard at
 129          * the previous aligned sector.
 130          */
 131         alignment = (q->limits.discard_alignment >> 9) % granularity;
 132
 133         tmp = bio->bi_iter.bi_sector + split_sectors - alignment;
 134         tmp = sector_div(tmp, granularity);
 135
 136         if (split_sectors > tmp)
 137                 split_sectors -= tmp;
 138
 139         return bio_split(bio, split_sectors, GFP_NOIO, bs);
 140 }
 141
 142 static struct bio *blk_bio_write_zeroes_split(struct request_queue *q,
 143                 struct bio *bio, struct bio_set *bs, unsigned *nsegs)
 144 {
 145         *nsegs = 0;
 146
 147         if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 148                 return NULL;
 149
 150         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 151                 return NULL;
 152
 153         return bio_split(bio, q->limits.max_write_zeroes_sectors, GFP_NOIO, bs);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * Return the maximum number of sectors from the start of a bio that may be
 158  * submitted as a single request to a block device. If enough sectors remain,
 159  * align the end to the physical block size. Otherwise align the end to the
 160  * logical block size. This approach minimizes the number of non-aligned
 161  * requests that are submitted to a block device if the start of a bio is not
 162  * aligned to a physical block boundary.
 163  */
 164 static inline unsigned get_max_io_size(struct request_queue *q,
 165                                        struct bio *bio)
 166 {
 167         unsigned pbs = queue_physical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 168         unsigned lbs = queue_logical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 169         unsigned max_sectors = queue_max_sectors(q), start, end;
 170
 171         if (q->limits.chunk_sectors) {
 172                 max_sectors = min(max_sectors,
 173                         blk_chunk_sectors_left(bio->bi_iter.bi_sector,
 174                                                q->limits.chunk_sectors));
 175         }
 176
 177         start = bio->bi_iter.bi_sector & (pbs - 1);
 178         end = (start + max_sectors) & ~(pbs - 1);
 179         if (end > start)
 180                 return end - start;
 181         return max_sectors & ~(lbs - 1);
 182 }
 183
 184 static inline unsigned get_max_segment_size(const struct request_queue *q,
 185                                             struct page *start_page,
 186                                             unsigned long offset)
 187 {
 188         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
 189
 190         offset = mask & (page_to_phys(start_page) + offset);
 191
 192         /*
 193          * overflow may be triggered in case of zero page physical address
 194          * on 32bit arch, use queue's max segment size when that happens.
 195          */
 196         return min_not_zero(mask - offset + 1,
 197                         (unsigned long)queue_max_segment_size(q));
 198 }
 199
 200 /**
 201  * bvec_split_segs - verify whether or not a bvec should be split in the middle
 202  * @q:        [in] request queue associated with the bio associated with @bv
 203  * @bv:       [in] bvec to examine
 204  * @nsegs:    [in,out] Number of segments in the bio being built. Incremented
 205  *            by the number of segments from @bv that may be appended to that
 206  *            bio without exceeding @max_segs
 207  * @bytes:    [in,out] Number of bytes in the bio being built. Incremented
 208  *            by the number of bytes from @bv that may be appended to that
 209  *            bio without exceeding @max_bytes
 210  * @max_segs: [in] upper bound for *@nsegs
 211  * @max_bytes: [in] upper bound for *@bytes
 212  *
 213  * When splitting a bio, it can happen that a bvec is encountered that is too
 214  * big to fit in a single segment and hence that it has to be split in the
 215  * middle. This function verifies whether or not that should happen. The value
 216  * %true is returned if and only if appending the entire @bv to a bio with
 217  * *@nsegs segments and *@sectors sectors would make that bio unacceptable for
 218  * the block driver.
 219  */
 220 static bool bvec_split_segs(const struct request_queue *q,
 221                             const struct bio_vec *bv, unsigned *nsegs,
 222                             unsigned *bytes, unsigned max_segs,
 223                             unsigned max_bytes)
 224 {
 225         unsigned max_len = min(max_bytes, UINT_MAX) - *bytes;
 226         unsigned len = min(bv->bv_len, max_len);
 227         unsigned total_len = 0;
 228         unsigned seg_size = 0;
 229
 230         while (len && *nsegs < max_segs) {
 231                 seg_size = get_max_segment_size(q, bv->bv_page,
 232                                                 bv->bv_offset + total_len);
 233                 seg_size = min(seg_size, len);
 234
 235                 (*nsegs)++;
 236                 total_len += seg_size;
 237                 len -= seg_size;
 238
 239                 if ((bv->bv_offset + total_len) & queue_virt_boundary(q))
 240                         break;
 241         }
 242
 243         *bytes += total_len;
 244
 245         /* tell the caller to split the bvec if it is too big to fit */
 246         return len > 0 || bv->bv_len > max_len;
 247 }
 248
 249 /**
 250  * blk_bio_segment_split - split a bio in two bios
 251  * @q:    [in] request queue pointer
 252  * @bio:  [in] bio to be split
 253  * @bs:   [in] bio set to allocate the clone from
 254  * @segs: [out] number of segments in the bio with the first half of the sectors
 255  *
 256  * Clone @bio, update the bi_iter of the clone to represent the first sectors
 257  * of @bio and update @bio->bi_iter to represent the remaining sectors. The
 258  * following is guaranteed for the cloned bio:
 259  * - That it has at most get_max_io_size(@q, @bio) sectors.
 260  * - That it has at most queue_max_segments(@q) segments.
 261  *
 262  * Except for discard requests the cloned bio will point at the bi_io_vec of
 263  * the original bio. It is the responsibility of the caller to ensure that the
 264  * original bio is not freed before the cloned bio. The caller is also
 265  * responsible for ensuring that @bs is only destroyed after processing of the
 266  * split bio has finished.
 267  */
 268 static struct bio *blk_bio_segment_split(struct request_queue *q,
 269                                          struct bio *bio,
 270                                          struct bio_set *bs,
 271                                          unsigned *segs)
 272 {
 273         struct bio_vec bv, bvprv, *bvprvp = NULL;
 274         struct bvec_iter iter;
 275         unsigned nsegs = 0, bytes = 0;
 276         const unsigned max_bytes = get_max_io_size(q, bio) << 9;
 277         const unsigned max_segs = queue_max_segments(q);
 278
 279         bio_for_each_bvec(bv, bio, iter) {
 280                 /*
 281                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this
 282                  * offset would create a gap, disallow it.
 283                  */
 284                 if (bvprvp && bvec_gap_to_prev(q, bvprvp, bv.bv_offset))
 285                         goto split;
 286
 287                 if (nsegs < max_segs &&
 288                     bytes + bv.bv_len <= max_bytes &&
 289                     bv.bv_offset + bv.bv_len <= PAGE_SIZE) {
 290                         nsegs++;
 291                         bytes += bv.bv_len;
 292                 } else if (bvec_split_segs(q, &bv, &nsegs, &bytes, max_segs,
 293                                            max_bytes)) {
 294                         goto split;
 295                 }
 296
 297                 bvprv = bv;
 298                 bvprvp = &bvprv;
 299         }
 300
 301         *segs = nsegs;
 302         return NULL;
 303 split:
 304         *segs = nsegs;
 305
 306         /*
 307          * Individual bvecs might not be logical block aligned. Round down the
 308          * split size so that each bio is properly block size aligned, even if
 309          * we do not use the full hardware limits.
 310          */
 311         bytes = ALIGN_DOWN(bytes, queue_logical_block_size(q));
 312
 313         /*
 314          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 315          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 316          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 317          */
 318         bio_clear_polled(bio);
 319         return bio_split(bio, bytes >> SECTOR_SHIFT, GFP_NOIO, bs);
 320 }
 321
 322 /**
 323  * __blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 324  * @q:       [in] request_queue new bio is being queued at
 325  * @bio:     [in, out] bio to be split
 326  * @nr_segs: [out] number of segments in the first bio
 327  *
 328  * Split a bio into two bios, chain the two bios, submit the second half and
 329  * store a pointer to the first half in *@bio. If the second bio is still too
 330  * big it will be split by a recursive call to this function. Since this
 331  * function may allocate a new bio from q->bio_split, it is the responsibility
 332  * of the caller to ensure that q->bio_split is only released after processing
 333  * of the split bio has finished.
 334  */
 335 void __blk_queue_split(struct request_queue *q, struct bio **bio,
 336                        unsigned int *nr_segs)
 337 {
 338         struct bio *split = NULL;
 339
 340         switch (bio_op(*bio)) {
 341         case REQ_OP_DISCARD:
 342         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 343                 split = blk_bio_discard_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 344                 break;
 345         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 346                 split = blk_bio_write_zeroes_split(q, *bio, &q->bio_split,
 347                                 nr_segs);
 348                 break;
 349         default:
 350                 split = blk_bio_segment_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 351                 break;
 352         }
 353
 354         if (split) {
 355                 /* there isn't chance to merge the splitted bio */
 356                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 357
 358                 bio_chain(split, *bio);
 359                 trace_block_split(split, (*bio)->bi_iter.bi_sector);
 360                 submit_bio_noacct(*bio);
 361                 *bio = split;
 362         }
 363 }
 364
 365 /**
 366  * blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 367  * @bio: [in, out] bio to be split
 368  *
 369  * Split a bio into two bios, chains the two bios, submit the second half and
 370  * store a pointer to the first half in *@bio. Since this function may allocate
 371  * a new bio from q->bio_split, it is the responsibility of the caller to ensure
 372  * that q->bio_split is only released after processing of the split bio has
 373  * finished.
 374  */
 375 void blk_queue_split(struct bio **bio)
 376 {
 377         struct request_queue *q = bdev_get_queue((*bio)->bi_bdev);
 378         unsigned int nr_segs;
 379
 380         if (blk_may_split(q, *bio))
 381                 __blk_queue_split(q, bio, &nr_segs);
 382 }
 383 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_split);
 384
 385 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 386 {
 387         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 388         unsigned int bytes = 0;
 389         struct req_iterator iter;
 390         struct bio_vec bv;
 391
 392         if (!rq->bio)
 393                 return 0;
 394
 395         switch (bio_op(rq->bio)) {
 396         case REQ_OP_DISCARD:
 397         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 398                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 399                         struct bio *bio = rq->bio;
 400
 401                         for_each_bio(bio)
 402                                 nr_phys_segs++;
 403                         return nr_phys_segs;
 404                 }
 405                 return 1;
 406         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 407                 return 0;
 408         }
 409
 410         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 411                 bvec_split_segs(rq->q, &bv, &nr_phys_segs, &bytes,
 412                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 413         return nr_phys_segs;
 414 }
 415
 416 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 417                 struct scatterlist *sglist)
 418 {
 419         if (!*sg)
 420                 return sglist;
 421
 422         /*
 423          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 424          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 425          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 426          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 427          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 428          */
 429         sg_unmark_end(*sg);
 430         return sg_next(*sg);
 431 }
 432
 433 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 434                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 435                 struct scatterlist **sg)
 436 {
 437         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 438         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 439
 440         while (nbytes > 0) {
 441                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 442                 unsigned len = min(get_max_segment_size(q, bvec->bv_page,
 443                                         offset), nbytes);
 444                 struct page *page = bvec->bv_page;
 445
 446                 /*
 447                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 448                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 449                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 450                  * stick to the legacy format where we never present those from
 451                  * the block layer, but the code below should be removed once
 452                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 453                  */
 454                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 455                 offset &= ~PAGE_MASK;
 456
 457                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 458                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 459
 460                 total += len;
 461                 nbytes -= len;
 462                 nsegs++;
 463         }
 464
 465         return nsegs;
 466 }
 467
 468 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 469                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 470 {
 471         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 472         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 473         return 1;
 474 }
 475
 476 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 477 static inline bool
 478 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 479                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 480 {
 481
 482         int nbytes = bvec->bv_len;
 483
 484         if (!*sg)
 485                 return false;
 486
 487         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 488                 return false;
 489
 490         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 491                 return false;
 492
 493         (*sg)->length += nbytes;
 494
 495         return true;
 496 }
 497
 498 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 499                              struct scatterlist *sglist,
 500                              struct scatterlist **sg)
 501 {
 502         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 503         struct bvec_iter iter;
 504         int nsegs = 0;
 505         bool new_bio = false;
 506
 507         for_each_bio(bio) {
 508                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 509                         /*
 510                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 511                          * have done bio internal merge when adding pages
 512                          * to bio
 513                          */
 514                         if (new_bio &&
 515                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 516                                 goto next_bvec;
 517
 518                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 519                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 520                         else
 521                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 522  next_bvec:
 523                         new_bio = false;
 524                 }
 525                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 526                         bvprv = bvec;
 527                         new_bio = true;
 528                 }
 529         }
 530
 531         return nsegs;
 532 }
 533
 534 /*
 535  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 536  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 537  */
 538 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 539                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 540 {
 541         int nsegs = 0;
 542
 543         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 544                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 545         else if (rq->bio)
 546                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 547
 548         if (*last_sg)
 549                 sg_mark_end(*last_sg);
 550
 551         /*
 552          * Something must have been wrong if the figured number of
 553          * segment is bigger than number of req's physical segments
 554          */
 555         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 556
 557         return nsegs;
 558 }
 559 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 560
 561 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 562 {
 563         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 564                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 565         return queue_max_segments(rq->q);
 566 }
 567
 568 static inline unsigned int blk_rq_get_max_sectors(struct request *rq,
 569                                                   sector_t offset)
 570 {
 571         struct request_queue *q = rq->q;
 572         unsigned int max_sectors;
 573
 574         if (blk_rq_is_passthrough(rq))
 575                 return q->limits.max_hw_sectors;
 576
 577         max_sectors = blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq));
 578         if (!q->limits.chunk_sectors ||
 579             req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD ||
 580             req_op(rq) == REQ_OP_SECURE_ERASE)
 581                 return max_sectors;
 582         return min(max_sectors,
 583                    blk_chunk_sectors_left(offset, q->limits.chunk_sectors));
 584 }
 585
 586 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 587                 unsigned int nr_phys_segs)
 588 {
 589         if (!blk_cgroup_mergeable(req, bio))
 590                 goto no_merge;
 591
 592         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 593                 goto no_merge;
 594
 595         /* discard request merge won't add new segment */
 596         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD)
 597                 return 1;
 598
 599         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 600                 goto no_merge;
 601
 602         /*
 603          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 604          * counters.
 605          */
 606         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 607         return 1;
 608
 609 no_merge:
 610         req_set_nomerge(req->q, req);
 611         return 0;
 612 }
 613
 614 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 615 {
 616         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 617                 return 0;
 618         if (blk_integrity_rq(req) &&
 619             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 620                 return 0;
 621         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 622                 return 0;
 623         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 624             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 625                 req_set_nomerge(req->q, req);
 626                 return 0;
 627         }
 628
 629         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 630 }
 631
 632 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 633                 unsigned int nr_segs)
 634 {
 635         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 636                 return 0;
 637         if (blk_integrity_rq(req) &&
 638             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 639                 return 0;
 640         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 641                 return 0;
 642         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 643             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 644                 req_set_nomerge(req->q, req);
 645                 return 0;
 646         }
 647
 648         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 649 }
 650
 651 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 652                 struct request *next)
 653 {
 654         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 655
 656         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 657                 goto no_merge;
 658         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 659             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 660                 goto no_merge;
 661
 662         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 663         return true;
 664 no_merge:
 665         req_set_nomerge(q, req);
 666         return false;
 667 }
 668
 669 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 670                                 struct request *next)
 671 {
 672         int total_phys_segments;
 673
 674         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 675                 return 0;
 676
 677         /*
 678          * Will it become too large?
 679          */
 680         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 681             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 682                 return 0;
 683
 684         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 685         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 686                 return 0;
 687
 688         if (!blk_cgroup_mergeable(req, next->bio))
 689                 return 0;
 690
 691         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 692                 return 0;
 693
 694         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 695                 return 0;
 696
 697         /* Merge is OK... */
 698         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 699         return 1;
 700 }
 701
 702 /**
 703  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 704  * @rq: request to mark as mixed merge
 705  *
 706  * Description:
 707  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 708  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 709  *     merged.
 710  */
 711 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 712 {
 713         unsigned int ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 714         struct bio *bio;
 715
 716         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 717                 return;
 718
 719         /*
 720          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 721          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 722          * Distributes the attributs to each bio.
 723          */
 724         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 725                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 726                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 727                 bio->bi_opf |= ff;
 728         }
 729         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 730 }
 731
 732 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 733 {
 734         if (blk_do_io_stat(req)) {
 735                 part_stat_lock();
 736                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 737                 part_stat_unlock();
 738         }
 739 }
 740
 741 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 742                                         struct request *next)
 743 {
 744         if (blk_discard_mergable(req))
 745                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 746         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 747                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 748
 749         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 750 }
 751
 752 /*
 753  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 754  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 755  */
 756 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 757                                      struct request *req, struct request *next)
 758 {
 759         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 760                 return NULL;
 761
 762         if (req_op(req) != req_op(next))
 763                 return NULL;
 764
 765         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next))
 766                 return NULL;
 767
 768         if (req->ioprio != next->ioprio)
 769                 return NULL;
 770
 771         /*
 772          * If we are allowed to merge, then append bio list
 773          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 774          * will have updated segment counts, update sector
 775          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 776          * have separate settings.
 777          */
 778
 779         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 780         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 781                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 782                         return NULL;
 783                 break;
 784         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 785                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 786                         return NULL;
 787                 break;
 788         default:
 789                 return NULL;
 790         }
 791
 792         /*
 793          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 794          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 795          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 796          * set properly.
 797          */
 798         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 799             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 800             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 801                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 802                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 803         }
 804
 805         /*
 806          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 807          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 808          * current request for accounting purposes.
 809          */
 810         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 811                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 812
 813         req->biotail->bi_next = next->bio;
 814         req->biotail = next->biotail;
 815
 816         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 817
 818         if (!blk_discard_mergable(req))
 819                 elv_merge_requests(q, req, next);
 820
 821         /*
 822          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 823          */
 824         blk_account_io_merge_request(next);
 825
 826         trace_block_rq_merge(next);
 827
 828         /*
 829          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 830          * the caller to free
 831          */
 832         next->bio = NULL;
 833         return next;
 834 }
 835
 836 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 837                 struct request *rq)
 838 {
 839         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 840
 841         if (next)
 842                 return attempt_merge(q, rq, next);
 843
 844         return NULL;
 845 }
 846
 847 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 848                 struct request *rq)
 849 {
 850         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 851
 852         if (prev)
 853                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 854
 855         return NULL;
 856 }
 857
 858 /*
 859  * Try to merge 'next' into 'rq'. Return true if the merge happened, false
 860  * otherwise. The caller is responsible for freeing 'next' if the merge
 861  * happened.
 862  */
 863 bool blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 864                            struct request *next)
 865 {
 866         return attempt_merge(q, rq, next);
 867 }
 868
 869 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 870 {
 871         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 872                 return false;
 873
 874         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 875                 return false;
 876
 877         /* different data direction or already started, don't merge */
 878         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 879                 return false;
 880
 881         /* don't merge across cgroup boundaries */
 882         if (!blk_cgroup_mergeable(rq, bio))
 883                 return false;
 884
 885         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 886         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 887                 return false;
 888
 889         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 890         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 891                 return false;
 892
 893         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 894                 return false;
 895
 896         return true;
 897 }
 898
 899 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 900 {
 901         if (blk_discard_mergable(rq))
 902                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 903         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 904                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 905         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 906                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 907         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 908 }
 909
 910 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 911 {
 912         if (!blk_do_io_stat(req))
 913                 return;
 914
 915         part_stat_lock();
 916         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 917         part_stat_unlock();
 918 }
 919
 920 enum bio_merge_status {
 921         BIO_MERGE_OK,
 922         BIO_MERGE_NONE,
 923         BIO_MERGE_FAILED,
 924 };
 925
 926 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 927                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 928 {
 929         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 930
 931         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 932                 return BIO_MERGE_FAILED;
 933
 934         trace_block_bio_backmerge(bio);
 935         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 936
 937         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 938                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 939
 940         req->biotail->bi_next = bio;
 941         req->biotail = bio;
 942         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 943
 944         bio_crypt_free_ctx(bio);
 945
 946         blk_account_io_merge_bio(req);
 947         return BIO_MERGE_OK;
 948 }
 949
 950 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
 951                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 952 {
 953         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 954
 955         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 956                 return BIO_MERGE_FAILED;
 957
 958         trace_block_bio_frontmerge(bio);
 959         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 960
 961         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 962                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 963
 964         bio->bi_next = req->bio;
 965         req->bio = bio;
 966
 967         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
 968         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 969
 970         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
 971
 972         blk_account_io_merge_bio(req);
 973         return BIO_MERGE_OK;
 974 }
 975
 976 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
 977                 struct request *req, struct bio *bio)
 978 {
 979         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 980
 981         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 982                 goto no_merge;
 983         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 984             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 985                 goto no_merge;
 986
 987         rq_qos_merge(q, req, bio);
 988
 989         req->biotail->bi_next = bio;
 990         req->biotail = bio;
 991         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 992         req->nr_phys_segments = segments + 1;
 993
 994         blk_account_io_merge_bio(req);
 995         return BIO_MERGE_OK;
 996 no_merge:
 997         req_set_nomerge(q, req);
 998         return BIO_MERGE_FAILED;
 999 }
1000
1001 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1002                                                    struct request *rq,
1003                                                    struct bio *bio,
1004                                                    unsigned int nr_segs,
1005                                                    bool sched_allow_merge)
1006 {
1007         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1008                 return BIO_MERGE_NONE;
1009
1010         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1011         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1012                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1013                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1014                 break;
1015         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1016                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1017                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1018                 break;
1019         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1020                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1021         default:
1022                 return BIO_MERGE_NONE;
1023         }
1024
1025         return BIO_MERGE_FAILED;
1026 }
1027
1028 /**
1029  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1030  * @q: request_queue new bio is being queued at
1031  * @bio: new bio being queued
1032  * @nr_segs: number of segments in @bio
1033  * from the passed in @q already in the plug list
1034  *
1035  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with the previous
1036  * request on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1037  * otherwise %false.
1038  *
1039  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1040  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1041  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1042  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1043  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1044  * merging parameters without querying the elevator.
1045  *
1046  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1047  */
1048 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1049                 unsigned int nr_segs)
1050 {
1051         struct blk_plug *plug;
1052         struct request *rq;
1053
1054         plug = blk_mq_plug(bio);
1055         if (!plug || rq_list_empty(plug->mq_list))
1056                 return false;
1057
1058         rq_list_for_each(&plug->mq_list, rq) {
1059                 if (rq->q == q) {
1060                         if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1061                             BIO_MERGE_OK)
1062                                 return true;
1063                         break;
1064                 }
1065
1066                 /*
1067                  * Only keep iterating plug list for merges if we have multiple
1068                  * queues
1069                  */
1070                 if (!plug->multiple_queues)
1071                         break;
1072         }
1073         return false;
1074 }
1075
1076 /*
1077  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1078  * of them.
1079  */
1080 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1081                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1082 {
1083         struct request *rq;
1084         int checked = 8;
1085
1086         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1087                 if (!checked--)
1088                         break;
1089
1090                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1091                 case BIO_MERGE_NONE:
1092                         continue;
1093                 case BIO_MERGE_OK:
1094                         return true;
1095                 case BIO_MERGE_FAILED:
1096                         return false;
1097                 }
1098
1099         }
1100
1101         return false;
1102 }
1103 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1104
1105 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1106                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1107 {
1108         struct request *rq;
1109
1110         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1111         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1112                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1113                         return false;
1114                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1115                         return false;
1116                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1117                 if (!*merged_request)
1118                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1119                 return true;
1120         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1121                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1122                         return false;
1123                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1124                         return false;
1125                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1126                 if (!*merged_request)
1127                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1128                 return true;
1129         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1130                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1131         default:
1132                 return false;
1133         }
1134 }
1135 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);