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
  13 #include <trace/events/block.h>
  14
  15 #include "blk.h"
  16 #include "blk-mq-sched.h"
  17 #include "blk-rq-qos.h"
  18 #include "blk-throttle.h"
  19
  20 static inline void bio_get_first_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  21 {
  22         *bv = mp_bvec_iter_bvec(bio->bi_io_vec, bio->bi_iter);
  23 }
  24
  25 static inline void bio_get_last_bvec(struct bio *bio, struct bio_vec *bv)
  26 {
  27         struct bvec_iter iter = bio->bi_iter;
  28         int idx;
  29
  30         bio_get_first_bvec(bio, bv);
  31         if (bv->bv_len == bio->bi_iter.bi_size)
  32                 return;         /* this bio only has a single bvec */
  33
  34         bio_advance_iter(bio, &iter, iter.bi_size);
  35
  36         if (!iter.bi_bvec_done)
  37                 idx = iter.bi_idx - 1;
  38         else    /* in the middle of bvec */
  39                 idx = iter.bi_idx;
  40
  41         *bv = bio->bi_io_vec[idx];
  42
  43         /*
  44          * iter.bi_bvec_done records actual length of the last bvec
  45          * if this bio ends in the middle of one io vector
  46          */
  47         if (iter.bi_bvec_done)
  48                 bv->bv_len = iter.bi_bvec_done;
  49 }
  50
  51 static inline bool bio_will_gap(struct request_queue *q,
  52                 struct request *prev_rq, struct bio *prev, struct bio *next)
  53 {
  54         struct bio_vec pb, nb;
  55
  56         if (!bio_has_data(prev) || !queue_virt_boundary(q))
  57                 return false;
  58
  59         /*
  60          * Don't merge if the 1st bio starts with non-zero offset, otherwise it
  61          * is quite difficult to respect the sg gap limit.  We work hard to
  62          * merge a huge number of small single bios in case of mkfs.
  63          */
  64         if (prev_rq)
  65                 bio_get_first_bvec(prev_rq->bio, &pb);
  66         else
  67                 bio_get_first_bvec(prev, &pb);
  68         if (pb.bv_offset & queue_virt_boundary(q))
  69                 return true;
  70
  71         /*
  72          * We don't need to worry about the situation that the merged segment
  73          * ends in unaligned virt boundary:
  74          *
  75          * - if 'pb' ends aligned, the merged segment ends aligned
  76          * - if 'pb' ends unaligned, the next bio must include
  77          *   one single bvec of 'nb', otherwise the 'nb' can't
  78          *   merge with 'pb'
  79          */
  80         bio_get_last_bvec(prev, &pb);
  81         bio_get_first_bvec(next, &nb);
  82         if (biovec_phys_mergeable(q, &pb, &nb))
  83                 return false;
  84         return __bvec_gap_to_prev(q, &pb, nb.bv_offset);
  85 }
  86
  87 static inline bool req_gap_back_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  88 {
  89         return bio_will_gap(req->q, req, req->biotail, bio);
  90 }
  91
  92 static inline bool req_gap_front_merge(struct request *req, struct bio *bio)
  93 {
  94         return bio_will_gap(req->q, NULL, bio, req->bio);
  95 }
  96
  97 static struct bio *blk_bio_discard_split(struct request_queue *q,
  98                                          struct bio *bio,
  99                                          struct bio_set *bs,
 100                                          unsigned *nsegs)
 101 {
 102         unsigned int max_discard_sectors, granularity;
 103         int alignment;
 104         sector_t tmp;
 105         unsigned split_sectors;
 106
 107         *nsegs = 1;
 108
 109         /* Zero-sector (unknown) and one-sector granularities are the same.  */
 110         granularity = max(q->limits.discard_granularity >> 9, 1U);
 111
 112         max_discard_sectors = min(q->limits.max_discard_sectors,
 113                         bio_allowed_max_sectors(q));
 114         max_discard_sectors -= max_discard_sectors % granularity;
 115
 116         if (unlikely(!max_discard_sectors)) {
 117                 /* XXX: warn */
 118                 return NULL;
 119         }
 120
 121         if (bio_sectors(bio) <= max_discard_sectors)
 122                 return NULL;
 123
 124         split_sectors = max_discard_sectors;
 125
 126         /*
 127          * If the next starting sector would be misaligned, stop the discard at
 128          * the previous aligned sector.
 129          */
 130         alignment = (q->limits.discard_alignment >> 9) % granularity;
 131
 132         tmp = bio->bi_iter.bi_sector + split_sectors - alignment;
 133         tmp = sector_div(tmp, granularity);
 134
 135         if (split_sectors > tmp)
 136                 split_sectors -= tmp;
 137
 138         return bio_split(bio, split_sectors, GFP_NOIO, bs);
 139 }
 140
 141 static struct bio *blk_bio_write_zeroes_split(struct request_queue *q,
 142                 struct bio *bio, struct bio_set *bs, unsigned *nsegs)
 143 {
 144         *nsegs = 0;
 145
 146         if (!q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 147                 return NULL;
 148
 149         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_zeroes_sectors)
 150                 return NULL;
 151
 152         return bio_split(bio, q->limits.max_write_zeroes_sectors, GFP_NOIO, bs);
 153 }
 154
 155 static struct bio *blk_bio_write_same_split(struct request_queue *q,
 156                                             struct bio *bio,
 157                                             struct bio_set *bs,
 158                                             unsigned *nsegs)
 159 {
 160         *nsegs = 1;
 161
 162         if (!q->limits.max_write_same_sectors)
 163                 return NULL;
 164
 165         if (bio_sectors(bio) <= q->limits.max_write_same_sectors)
 166                 return NULL;
 167
 168         return bio_split(bio, q->limits.max_write_same_sectors, GFP_NOIO, bs);
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Return the maximum number of sectors from the start of a bio that may be
 173  * submitted as a single request to a block device. If enough sectors remain,
 174  * align the end to the physical block size. Otherwise align the end to the
 175  * logical block size. This approach minimizes the number of non-aligned
 176  * requests that are submitted to a block device if the start of a bio is not
 177  * aligned to a physical block boundary.
 178  */
 179 static inline unsigned get_max_io_size(struct request_queue *q,
 180                                        struct bio *bio)
 181 {
 182         unsigned sectors = blk_max_size_offset(q, bio->bi_iter.bi_sector, 0);
 183         unsigned max_sectors = sectors;
 184         unsigned pbs = queue_physical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 185         unsigned lbs = queue_logical_block_size(q) >> SECTOR_SHIFT;
 186         unsigned start_offset = bio->bi_iter.bi_sector & (pbs - 1);
 187
 188         max_sectors += start_offset;
 189         max_sectors &= ~(pbs - 1);
 190         if (max_sectors > start_offset)
 191                 return max_sectors - start_offset;
 192
 193         return sectors & ~(lbs - 1);
 194 }
 195
 196 static inline unsigned get_max_segment_size(const struct request_queue *q,
 197                                             struct page *start_page,
 198                                             unsigned long offset)
 199 {
 200         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
 201
 202         offset = mask & (page_to_phys(start_page) + offset);
 203
 204         /*
 205          * overflow may be triggered in case of zero page physical address
 206          * on 32bit arch, use queue's max segment size when that happens.
 207          */
 208         return min_not_zero(mask - offset + 1,
 209                         (unsigned long)queue_max_segment_size(q));
 210 }
 211
 212 /**
 213  * bvec_split_segs - verify whether or not a bvec should be split in the middle
 214  * @q:        [in] request queue associated with the bio associated with @bv
 215  * @bv:       [in] bvec to examine
 216  * @nsegs:    [in,out] Number of segments in the bio being built. Incremented
 217  *            by the number of segments from @bv that may be appended to that
 218  *            bio without exceeding @max_segs
 219  * @sectors:  [in,out] Number of sectors in the bio being built. Incremented
 220  *            by the number of sectors from @bv that may be appended to that
 221  *            bio without exceeding @max_sectors
 222  * @max_segs: [in] upper bound for *@nsegs
 223  * @max_sectors: [in] upper bound for *@sectors
 224  *
 225  * When splitting a bio, it can happen that a bvec is encountered that is too
 226  * big to fit in a single segment and hence that it has to be split in the
 227  * middle. This function verifies whether or not that should happen. The value
 228  * %true is returned if and only if appending the entire @bv to a bio with
 229  * *@nsegs segments and *@sectors sectors would make that bio unacceptable for
 230  * the block driver.
 231  */
 232 static bool bvec_split_segs(const struct request_queue *q,
 233                             const struct bio_vec *bv, unsigned *nsegs,
 234                             unsigned *sectors, unsigned max_segs,
 235                             unsigned max_sectors)
 236 {
 237         unsigned max_len = (min(max_sectors, UINT_MAX >> 9) - *sectors) << 9;
 238         unsigned len = min(bv->bv_len, max_len);
 239         unsigned total_len = 0;
 240         unsigned seg_size = 0;
 241
 242         while (len && *nsegs < max_segs) {
 243                 seg_size = get_max_segment_size(q, bv->bv_page,
 244                                                 bv->bv_offset + total_len);
 245                 seg_size = min(seg_size, len);
 246
 247                 (*nsegs)++;
 248                 total_len += seg_size;
 249                 len -= seg_size;
 250
 251                 if ((bv->bv_offset + total_len) & queue_virt_boundary(q))
 252                         break;
 253         }
 254
 255         *sectors += total_len >> 9;
 256
 257         /* tell the caller to split the bvec if it is too big to fit */
 258         return len > 0 || bv->bv_len > max_len;
 259 }
 260
 261 /**
 262  * blk_bio_segment_split - split a bio in two bios
 263  * @q:    [in] request queue pointer
 264  * @bio:  [in] bio to be split
 265  * @bs:   [in] bio set to allocate the clone from
 266  * @segs: [out] number of segments in the bio with the first half of the sectors
 267  *
 268  * Clone @bio, update the bi_iter of the clone to represent the first sectors
 269  * of @bio and update @bio->bi_iter to represent the remaining sectors. The
 270  * following is guaranteed for the cloned bio:
 271  * - That it has at most get_max_io_size(@q, @bio) sectors.
 272  * - That it has at most queue_max_segments(@q) segments.
 273  *
 274  * Except for discard requests the cloned bio will point at the bi_io_vec of
 275  * the original bio. It is the responsibility of the caller to ensure that the
 276  * original bio is not freed before the cloned bio. The caller is also
 277  * responsible for ensuring that @bs is only destroyed after processing of the
 278  * split bio has finished.
 279  */
 280 static struct bio *blk_bio_segment_split(struct request_queue *q,
 281                                          struct bio *bio,
 282                                          struct bio_set *bs,
 283                                          unsigned *segs)
 284 {
 285         struct bio_vec bv, bvprv, *bvprvp = NULL;
 286         struct bvec_iter iter;
 287         unsigned nsegs = 0, sectors = 0;
 288         const unsigned max_sectors = get_max_io_size(q, bio);
 289         const unsigned max_segs = queue_max_segments(q);
 290
 291         bio_for_each_bvec(bv, bio, iter) {
 292                 /*
 293                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this
 294                  * offset would create a gap, disallow it.
 295                  */
 296                 if (bvprvp && bvec_gap_to_prev(q, bvprvp, bv.bv_offset))
 297                         goto split;
 298
 299                 if (nsegs < max_segs &&
 300                     sectors + (bv.bv_len >> 9) <= max_sectors &&
 301                     bv.bv_offset + bv.bv_len <= PAGE_SIZE) {
 302                         nsegs++;
 303                         sectors += bv.bv_len >> 9;
 304                 } else if (bvec_split_segs(q, &bv, &nsegs, &sectors, max_segs,
 305                                          max_sectors)) {
 306                         goto split;
 307                 }
 308
 309                 bvprv = bv;
 310                 bvprvp = &bvprv;
 311         }
 312
 313         *segs = nsegs;
 314         return NULL;
 315 split:
 316         *segs = nsegs;
 317
 318         /*
 319          * Bio splitting may cause subtle trouble such as hang when doing sync
 320          * iopoll in direct IO routine. Given performance gain of iopoll for
 321          * big IO can be trival, disable iopoll when split needed.
 322          */
 323         bio_clear_polled(bio);
 324         return bio_split(bio, sectors, GFP_NOIO, bs);
 325 }
 326
 327 /**
 328  * __blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 329  * @q:       [in] request_queue new bio is being queued at
 330  * @bio:     [in, out] bio to be split
 331  * @nr_segs: [out] number of segments in the first bio
 332  *
 333  * Split a bio into two bios, chain the two bios, submit the second half and
 334  * store a pointer to the first half in *@bio. If the second bio is still too
 335  * big it will be split by a recursive call to this function. Since this
 336  * function may allocate a new bio from q->bio_split, it is the responsibility
 337  * of the caller to ensure that q->bio_split is only released after processing
 338  * of the split bio has finished.
 339  */
 340 void __blk_queue_split(struct request_queue *q, struct bio **bio,
 341                        unsigned int *nr_segs)
 342 {
 343         struct bio *split = NULL;
 344
 345         switch (bio_op(*bio)) {
 346         case REQ_OP_DISCARD:
 347         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 348                 split = blk_bio_discard_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 349                 break;
 350         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 351                 split = blk_bio_write_zeroes_split(q, *bio, &q->bio_split,
 352                                 nr_segs);
 353                 break;
 354         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 355                 split = blk_bio_write_same_split(q, *bio, &q->bio_split,
 356                                 nr_segs);
 357                 break;
 358         default:
 359                 split = blk_bio_segment_split(q, *bio, &q->bio_split, nr_segs);
 360                 break;
 361         }
 362
 363         if (split) {
 364                 /* there isn't chance to merge the splitted bio */
 365                 split->bi_opf |= REQ_NOMERGE;
 366
 367                 bio_chain(split, *bio);
 368                 trace_block_split(split, (*bio)->bi_iter.bi_sector);
 369                 submit_bio_noacct(*bio);
 370                 *bio = split;
 371         }
 372 }
 373
 374 /**
 375  * blk_queue_split - split a bio and submit the second half
 376  * @bio: [in, out] bio to be split
 377  *
 378  * Split a bio into two bios, chains the two bios, submit the second half and
 379  * store a pointer to the first half in *@bio. Since this function may allocate
 380  * a new bio from q->bio_split, it is the responsibility of the caller to ensure
 381  * that q->bio_split is only released after processing of the split bio has
 382  * finished.
 383  */
 384 void blk_queue_split(struct bio **bio)
 385 {
 386         struct request_queue *q = bdev_get_queue((*bio)->bi_bdev);
 387         unsigned int nr_segs;
 388
 389         if (blk_may_split(q, *bio))
 390                 __blk_queue_split(q, bio, &nr_segs);
 391 }
 392 EXPORT_SYMBOL(blk_queue_split);
 393
 394 unsigned int blk_recalc_rq_segments(struct request *rq)
 395 {
 396         unsigned int nr_phys_segs = 0;
 397         unsigned int nr_sectors = 0;
 398         struct req_iterator iter;
 399         struct bio_vec bv;
 400
 401         if (!rq->bio)
 402                 return 0;
 403
 404         switch (bio_op(rq->bio)) {
 405         case REQ_OP_DISCARD:
 406         case REQ_OP_SECURE_ERASE:
 407                 if (queue_max_discard_segments(rq->q) > 1) {
 408                         struct bio *bio = rq->bio;
 409
 410                         for_each_bio(bio)
 411                                 nr_phys_segs++;
 412                         return nr_phys_segs;
 413                 }
 414                 return 1;
 415         case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 416                 return 0;
 417         case REQ_OP_WRITE_SAME:
 418                 return 1;
 419         }
 420
 421         rq_for_each_bvec(bv, rq, iter)
 422                 bvec_split_segs(rq->q, &bv, &nr_phys_segs, &nr_sectors,
 423                                 UINT_MAX, UINT_MAX);
 424         return nr_phys_segs;
 425 }
 426
 427 static inline struct scatterlist *blk_next_sg(struct scatterlist **sg,
 428                 struct scatterlist *sglist)
 429 {
 430         if (!*sg)
 431                 return sglist;
 432
 433         /*
 434          * If the driver previously mapped a shorter list, we could see a
 435          * termination bit prematurely unless it fully inits the sg table
 436          * on each mapping. We KNOW that there must be more entries here
 437          * or the driver would be buggy, so force clear the termination bit
 438          * to avoid doing a full sg_init_table() in drivers for each command.
 439          */
 440         sg_unmark_end(*sg);
 441         return sg_next(*sg);
 442 }
 443
 444 static unsigned blk_bvec_map_sg(struct request_queue *q,
 445                 struct bio_vec *bvec, struct scatterlist *sglist,
 446                 struct scatterlist **sg)
 447 {
 448         unsigned nbytes = bvec->bv_len;
 449         unsigned nsegs = 0, total = 0;
 450
 451         while (nbytes > 0) {
 452                 unsigned offset = bvec->bv_offset + total;
 453                 unsigned len = min(get_max_segment_size(q, bvec->bv_page,
 454                                         offset), nbytes);
 455                 struct page *page = bvec->bv_page;
 456
 457                 /*
 458                  * Unfortunately a fair number of drivers barf on scatterlists
 459                  * that have an offset larger than PAGE_SIZE, despite other
 460                  * subsystems dealing with that invariant just fine.  For now
 461                  * stick to the legacy format where we never present those from
 462                  * the block layer, but the code below should be removed once
 463                  * these offenders (mostly MMC/SD drivers) are fixed.
 464                  */
 465                 page += (offset >> PAGE_SHIFT);
 466                 offset &= ~PAGE_MASK;
 467
 468                 *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 469                 sg_set_page(*sg, page, len, offset);
 470
 471                 total += len;
 472                 nbytes -= len;
 473                 nsegs++;
 474         }
 475
 476         return nsegs;
 477 }
 478
 479 static inline int __blk_bvec_map_sg(struct bio_vec bv,
 480                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **sg)
 481 {
 482         *sg = blk_next_sg(sg, sglist);
 483         sg_set_page(*sg, bv.bv_page, bv.bv_len, bv.bv_offset);
 484         return 1;
 485 }
 486
 487 /* only try to merge bvecs into one sg if they are from two bios */
 488 static inline bool
 489 __blk_segment_map_sg_merge(struct request_queue *q, struct bio_vec *bvec,
 490                            struct bio_vec *bvprv, struct scatterlist **sg)
 491 {
 492
 493         int nbytes = bvec->bv_len;
 494
 495         if (!*sg)
 496                 return false;
 497
 498         if ((*sg)->length + nbytes > queue_max_segment_size(q))
 499                 return false;
 500
 501         if (!biovec_phys_mergeable(q, bvprv, bvec))
 502                 return false;
 503
 504         (*sg)->length += nbytes;
 505
 506         return true;
 507 }
 508
 509 static int __blk_bios_map_sg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
 510                              struct scatterlist *sglist,
 511                              struct scatterlist **sg)
 512 {
 513         struct bio_vec bvec, bvprv = { NULL };
 514         struct bvec_iter iter;
 515         int nsegs = 0;
 516         bool new_bio = false;
 517
 518         for_each_bio(bio) {
 519                 bio_for_each_bvec(bvec, bio, iter) {
 520                         /*
 521                          * Only try to merge bvecs from two bios given we
 522                          * have done bio internal merge when adding pages
 523                          * to bio
 524                          */
 525                         if (new_bio &&
 526                             __blk_segment_map_sg_merge(q, &bvec, &bvprv, sg))
 527                                 goto next_bvec;
 528
 529                         if (bvec.bv_offset + bvec.bv_len <= PAGE_SIZE)
 530                                 nsegs += __blk_bvec_map_sg(bvec, sglist, sg);
 531                         else
 532                                 nsegs += blk_bvec_map_sg(q, &bvec, sglist, sg);
 533  next_bvec:
 534                         new_bio = false;
 535                 }
 536                 if (likely(bio->bi_iter.bi_size)) {
 537                         bvprv = bvec;
 538                         new_bio = true;
 539                 }
 540         }
 541
 542         return nsegs;
 543 }
 544
 545 /*
 546  * map a request to scatterlist, return number of sg entries setup. Caller
 547  * must make sure sg can hold rq->nr_phys_segments entries
 548  */
 549 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
 550                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg)
 551 {
 552         int nsegs = 0;
 553
 554         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
 555                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(rq->special_vec, sglist, last_sg);
 556         else if (rq->bio && bio_op(rq->bio) == REQ_OP_WRITE_SAME)
 557                 nsegs = __blk_bvec_map_sg(bio_iovec(rq->bio), sglist, last_sg);
 558         else if (rq->bio)
 559                 nsegs = __blk_bios_map_sg(q, rq->bio, sglist, last_sg);
 560
 561         if (*last_sg)
 562                 sg_mark_end(*last_sg);
 563
 564         /*
 565          * Something must have been wrong if the figured number of
 566          * segment is bigger than number of req's physical segments
 567          */
 568         WARN_ON(nsegs > blk_rq_nr_phys_segments(rq));
 569
 570         return nsegs;
 571 }
 572 EXPORT_SYMBOL(__blk_rq_map_sg);
 573
 574 static inline unsigned int blk_rq_get_max_segments(struct request *rq)
 575 {
 576         if (req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD)
 577                 return queue_max_discard_segments(rq->q);
 578         return queue_max_segments(rq->q);
 579 }
 580
 581 static inline unsigned int blk_rq_get_max_sectors(struct request *rq,
 582                                                   sector_t offset)
 583 {
 584         struct request_queue *q = rq->q;
 585
 586         if (blk_rq_is_passthrough(rq))
 587                 return q->limits.max_hw_sectors;
 588
 589         if (!q->limits.chunk_sectors ||
 590             req_op(rq) == REQ_OP_DISCARD ||
 591             req_op(rq) == REQ_OP_SECURE_ERASE)
 592                 return blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq));
 593
 594         return min(blk_max_size_offset(q, offset, 0),
 595                         blk_queue_get_max_sectors(q, req_op(rq)));
 596 }
 597
 598 static inline int ll_new_hw_segment(struct request *req, struct bio *bio,
 599                 unsigned int nr_phys_segs)
 600 {
 601         if (blk_integrity_merge_bio(req->q, req, bio) == false)
 602                 goto no_merge;
 603
 604         /* discard request merge won't add new segment */
 605         if (req_op(req) == REQ_OP_DISCARD)
 606                 return 1;
 607
 608         if (req->nr_phys_segments + nr_phys_segs > blk_rq_get_max_segments(req))
 609                 goto no_merge;
 610
 611         /*
 612          * This will form the start of a new hw segment.  Bump both
 613          * counters.
 614          */
 615         req->nr_phys_segments += nr_phys_segs;
 616         return 1;
 617
 618 no_merge:
 619         req_set_nomerge(req->q, req);
 620         return 0;
 621 }
 622
 623 int ll_back_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 624 {
 625         if (req_gap_back_merge(req, bio))
 626                 return 0;
 627         if (blk_integrity_rq(req) &&
 628             integrity_req_gap_back_merge(req, bio))
 629                 return 0;
 630         if (!bio_crypt_ctx_back_mergeable(req, bio))
 631                 return 0;
 632         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 633             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req))) {
 634                 req_set_nomerge(req->q, req);
 635                 return 0;
 636         }
 637
 638         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 639 }
 640
 641 static int ll_front_merge_fn(struct request *req, struct bio *bio,
 642                 unsigned int nr_segs)
 643 {
 644         if (req_gap_front_merge(req, bio))
 645                 return 0;
 646         if (blk_integrity_rq(req) &&
 647             integrity_req_gap_front_merge(req, bio))
 648                 return 0;
 649         if (!bio_crypt_ctx_front_mergeable(req, bio))
 650                 return 0;
 651         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
 652             blk_rq_get_max_sectors(req, bio->bi_iter.bi_sector)) {
 653                 req_set_nomerge(req->q, req);
 654                 return 0;
 655         }
 656
 657         return ll_new_hw_segment(req, bio, nr_segs);
 658 }
 659
 660 static bool req_attempt_discard_merge(struct request_queue *q, struct request *req,
 661                 struct request *next)
 662 {
 663         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
 664
 665         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
 666                 goto no_merge;
 667         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(next->bio) >
 668             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 669                 goto no_merge;
 670
 671         req->nr_phys_segments = segments + blk_rq_nr_discard_segments(next);
 672         return true;
 673 no_merge:
 674         req_set_nomerge(q, req);
 675         return false;
 676 }
 677
 678 static int ll_merge_requests_fn(struct request_queue *q, struct request *req,
 679                                 struct request *next)
 680 {
 681         int total_phys_segments;
 682
 683         if (req_gap_back_merge(req, next->bio))
 684                 return 0;
 685
 686         /*
 687          * Will it become too large?
 688          */
 689         if ((blk_rq_sectors(req) + blk_rq_sectors(next)) >
 690             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
 691                 return 0;
 692
 693         total_phys_segments = req->nr_phys_segments + next->nr_phys_segments;
 694         if (total_phys_segments > blk_rq_get_max_segments(req))
 695                 return 0;
 696
 697         if (blk_integrity_merge_rq(q, req, next) == false)
 698                 return 0;
 699
 700         if (!bio_crypt_ctx_merge_rq(req, next))
 701                 return 0;
 702
 703         /* Merge is OK... */
 704         req->nr_phys_segments = total_phys_segments;
 705         return 1;
 706 }
 707
 708 /**
 709  * blk_rq_set_mixed_merge - mark a request as mixed merge
 710  * @rq: request to mark as mixed merge
 711  *
 712  * Description:
 713  *     @rq is about to be mixed merged.  Make sure the attributes
 714  *     which can be mixed are set in each bio and mark @rq as mixed
 715  *     merged.
 716  */
 717 void blk_rq_set_mixed_merge(struct request *rq)
 718 {
 719         unsigned int ff = rq->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK;
 720         struct bio *bio;
 721
 722         if (rq->rq_flags & RQF_MIXED_MERGE)
 723                 return;
 724
 725         /*
 726          * @rq will no longer represent mixable attributes for all the
 727          * contained bios.  It will just track those of the first one.
 728          * Distributes the attributs to each bio.
 729          */
 730         for (bio = rq->bio; bio; bio = bio->bi_next) {
 731                 WARN_ON_ONCE((bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) &&
 732                              (bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK) != ff);
 733                 bio->bi_opf |= ff;
 734         }
 735         rq->rq_flags |= RQF_MIXED_MERGE;
 736 }
 737
 738 static void blk_account_io_merge_request(struct request *req)
 739 {
 740         if (blk_do_io_stat(req)) {
 741                 part_stat_lock();
 742                 part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 743                 part_stat_unlock();
 744         }
 745 }
 746
 747 static enum elv_merge blk_try_req_merge(struct request *req,
 748                                         struct request *next)
 749 {
 750         if (blk_discard_mergable(req))
 751                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 752         else if (blk_rq_pos(req) + blk_rq_sectors(req) == blk_rq_pos(next))
 753                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 754
 755         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 756 }
 757
 758 static inline bool blk_write_same_mergeable(struct bio *a, struct bio *b)
 759 {
 760         if (bio_page(a) == bio_page(b) && bio_offset(a) == bio_offset(b))
 761                 return true;
 762         return false;
 763 }
 764
 765 /*
 766  * For non-mq, this has to be called with the request spinlock acquired.
 767  * For mq with scheduling, the appropriate queue wide lock should be held.
 768  */
 769 static struct request *attempt_merge(struct request_queue *q,
 770                                      struct request *req, struct request *next)
 771 {
 772         if (!rq_mergeable(req) || !rq_mergeable(next))
 773                 return NULL;
 774
 775         if (req_op(req) != req_op(next))
 776                 return NULL;
 777
 778         if (rq_data_dir(req) != rq_data_dir(next))
 779                 return NULL;
 780
 781         if (req_op(req) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 782             !blk_write_same_mergeable(req->bio, next->bio))
 783                 return NULL;
 784
 785         /*
 786          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 787          * non-hint IO.
 788          */
 789         if (req->write_hint != next->write_hint)
 790                 return NULL;
 791
 792         if (req->ioprio != next->ioprio)
 793                 return NULL;
 794
 795         /*
 796          * If we are allowed to merge, then append bio list
 797          * from next to rq and release next. merge_requests_fn
 798          * will have updated segment counts, update sector
 799          * counts here. Handle DISCARDs separately, as they
 800          * have separate settings.
 801          */
 802
 803         switch (blk_try_req_merge(req, next)) {
 804         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
 805                 if (!req_attempt_discard_merge(q, req, next))
 806                         return NULL;
 807                 break;
 808         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
 809                 if (!ll_merge_requests_fn(q, req, next))
 810                         return NULL;
 811                 break;
 812         default:
 813                 return NULL;
 814         }
 815
 816         /*
 817          * If failfast settings disagree or any of the two is already
 818          * a mixed merge, mark both as mixed before proceeding.  This
 819          * makes sure that all involved bios have mixable attributes
 820          * set properly.
 821          */
 822         if (((req->rq_flags | next->rq_flags) & RQF_MIXED_MERGE) ||
 823             (req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) !=
 824             (next->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK)) {
 825                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 826                 blk_rq_set_mixed_merge(next);
 827         }
 828
 829         /*
 830          * At this point we have either done a back merge or front merge. We
 831          * need the smaller start_time_ns of the merged requests to be the
 832          * current request for accounting purposes.
 833          */
 834         if (next->start_time_ns < req->start_time_ns)
 835                 req->start_time_ns = next->start_time_ns;
 836
 837         req->biotail->bi_next = next->bio;
 838         req->biotail = next->biotail;
 839
 840         req->__data_len += blk_rq_bytes(next);
 841
 842         if (!blk_discard_mergable(req))
 843                 elv_merge_requests(q, req, next);
 844
 845         /*
 846          * 'next' is going away, so update stats accordingly
 847          */
 848         blk_account_io_merge_request(next);
 849
 850         trace_block_rq_merge(next);
 851
 852         /*
 853          * ownership of bio passed from next to req, return 'next' for
 854          * the caller to free
 855          */
 856         next->bio = NULL;
 857         return next;
 858 }
 859
 860 static struct request *attempt_back_merge(struct request_queue *q,
 861                 struct request *rq)
 862 {
 863         struct request *next = elv_latter_request(q, rq);
 864
 865         if (next)
 866                 return attempt_merge(q, rq, next);
 867
 868         return NULL;
 869 }
 870
 871 static struct request *attempt_front_merge(struct request_queue *q,
 872                 struct request *rq)
 873 {
 874         struct request *prev = elv_former_request(q, rq);
 875
 876         if (prev)
 877                 return attempt_merge(q, prev, rq);
 878
 879         return NULL;
 880 }
 881
 882 /*
 883  * Try to merge 'next' into 'rq'. Return true if the merge happened, false
 884  * otherwise. The caller is responsible for freeing 'next' if the merge
 885  * happened.
 886  */
 887 bool blk_attempt_req_merge(struct request_queue *q, struct request *rq,
 888                            struct request *next)
 889 {
 890         return attempt_merge(q, rq, next);
 891 }
 892
 893 bool blk_rq_merge_ok(struct request *rq, struct bio *bio)
 894 {
 895         if (!rq_mergeable(rq) || !bio_mergeable(bio))
 896                 return false;
 897
 898         if (req_op(rq) != bio_op(bio))
 899                 return false;
 900
 901         /* different data direction or already started, don't merge */
 902         if (bio_data_dir(bio) != rq_data_dir(rq))
 903                 return false;
 904
 905         /* only merge integrity protected bio into ditto rq */
 906         if (blk_integrity_merge_bio(rq->q, rq, bio) == false)
 907                 return false;
 908
 909         /* Only merge if the crypt contexts are compatible */
 910         if (!bio_crypt_rq_ctx_compatible(rq, bio))
 911                 return false;
 912
 913         /* must be using the same buffer */
 914         if (req_op(rq) == REQ_OP_WRITE_SAME &&
 915             !blk_write_same_mergeable(rq->bio, bio))
 916                 return false;
 917
 918         /*
 919          * Don't allow merge of different write hints, or for a hint with
 920          * non-hint IO.
 921          */
 922         if (rq->write_hint != bio->bi_write_hint)
 923                 return false;
 924
 925         if (rq->ioprio != bio_prio(bio))
 926                 return false;
 927
 928         return true;
 929 }
 930
 931 enum elv_merge blk_try_merge(struct request *rq, struct bio *bio)
 932 {
 933         if (blk_discard_mergable(rq))
 934                 return ELEVATOR_DISCARD_MERGE;
 935         else if (blk_rq_pos(rq) + blk_rq_sectors(rq) == bio->bi_iter.bi_sector)
 936                 return ELEVATOR_BACK_MERGE;
 937         else if (blk_rq_pos(rq) - bio_sectors(bio) == bio->bi_iter.bi_sector)
 938                 return ELEVATOR_FRONT_MERGE;
 939         return ELEVATOR_NO_MERGE;
 940 }
 941
 942 static void blk_account_io_merge_bio(struct request *req)
 943 {
 944         if (!blk_do_io_stat(req))
 945                 return;
 946
 947         part_stat_lock();
 948         part_stat_inc(req->part, merges[op_stat_group(req_op(req))]);
 949         part_stat_unlock();
 950 }
 951
 952 enum bio_merge_status {
 953         BIO_MERGE_OK,
 954         BIO_MERGE_NONE,
 955         BIO_MERGE_FAILED,
 956 };
 957
 958 static enum bio_merge_status bio_attempt_back_merge(struct request *req,
 959                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 960 {
 961         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 962
 963         if (!ll_back_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 964                 return BIO_MERGE_FAILED;
 965
 966         trace_block_bio_backmerge(bio);
 967         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 968
 969         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 970                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 971
 972         req->biotail->bi_next = bio;
 973         req->biotail = bio;
 974         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
 975
 976         bio_crypt_free_ctx(bio);
 977
 978         blk_account_io_merge_bio(req);
 979         return BIO_MERGE_OK;
 980 }
 981
 982 static enum bio_merge_status bio_attempt_front_merge(struct request *req,
 983                 struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
 984 {
 985         const int ff = bio->bi_opf & REQ_FAILFAST_MASK;
 986
 987         if (!ll_front_merge_fn(req, bio, nr_segs))
 988                 return BIO_MERGE_FAILED;
 989
 990         trace_block_bio_frontmerge(bio);
 991         rq_qos_merge(req->q, req, bio);
 992
 993         if ((req->cmd_flags & REQ_FAILFAST_MASK) != ff)
 994                 blk_rq_set_mixed_merge(req);
 995
 996         bio->bi_next = req->bio;
 997         req->bio = bio;
 998
 999         req->__sector = bio->bi_iter.bi_sector;
1000         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1001
1002         bio_crypt_do_front_merge(req, bio);
1003
1004         blk_account_io_merge_bio(req);
1005         return BIO_MERGE_OK;
1006 }
1007
1008 static enum bio_merge_status bio_attempt_discard_merge(struct request_queue *q,
1009                 struct request *req, struct bio *bio)
1010 {
1011         unsigned short segments = blk_rq_nr_discard_segments(req);
1012
1013         if (segments >= queue_max_discard_segments(q))
1014                 goto no_merge;
1015         if (blk_rq_sectors(req) + bio_sectors(bio) >
1016             blk_rq_get_max_sectors(req, blk_rq_pos(req)))
1017                 goto no_merge;
1018
1019         rq_qos_merge(q, req, bio);
1020
1021         req->biotail->bi_next = bio;
1022         req->biotail = bio;
1023         req->__data_len += bio->bi_iter.bi_size;
1024         req->nr_phys_segments = segments + 1;
1025
1026         blk_account_io_merge_bio(req);
1027         return BIO_MERGE_OK;
1028 no_merge:
1029         req_set_nomerge(q, req);
1030         return BIO_MERGE_FAILED;
1031 }
1032
1033 static enum bio_merge_status blk_attempt_bio_merge(struct request_queue *q,
1034                                                    struct request *rq,
1035                                                    struct bio *bio,
1036                                                    unsigned int nr_segs,
1037                                                    bool sched_allow_merge)
1038 {
1039         if (!blk_rq_merge_ok(rq, bio))
1040                 return BIO_MERGE_NONE;
1041
1042         switch (blk_try_merge(rq, bio)) {
1043         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1044                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1045                         return bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs);
1046                 break;
1047         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1048                 if (!sched_allow_merge || blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1049                         return bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs);
1050                 break;
1051         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1052                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio);
1053         default:
1054                 return BIO_MERGE_NONE;
1055         }
1056
1057         return BIO_MERGE_FAILED;
1058 }
1059
1060 /**
1061  * blk_attempt_plug_merge - try to merge with %current's plugged list
1062  * @q: request_queue new bio is being queued at
1063  * @bio: new bio being queued
1064  * @nr_segs: number of segments in @bio
1065  * from the passed in @q already in the plug list
1066  *
1067  * Determine whether @bio being queued on @q can be merged with the previous
1068  * request on %current's plugged list.  Returns %true if merge was successful,
1069  * otherwise %false.
1070  *
1071  * Plugging coalesces IOs from the same issuer for the same purpose without
1072  * going through @q->queue_lock.  As such it's more of an issuing mechanism
1073  * than scheduling, and the request, while may have elvpriv data, is not
1074  * added on the elevator at this point.  In addition, we don't have
1075  * reliable access to the elevator outside queue lock.  Only check basic
1076  * merging parameters without querying the elevator.
1077  *
1078  * Caller must ensure !blk_queue_nomerges(q) beforehand.
1079  */
1080 bool blk_attempt_plug_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1081                 unsigned int nr_segs)
1082 {
1083         struct blk_plug *plug;
1084         struct request *rq;
1085
1086         plug = blk_mq_plug(q, bio);
1087         if (!plug || rq_list_empty(plug->mq_list))
1088                 return false;
1089
1090         rq_list_for_each(&plug->mq_list, rq) {
1091                 if (rq->q == q) {
1092                         if (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, false) ==
1093                             BIO_MERGE_OK)
1094                                 return true;
1095                         break;
1096                 }
1097
1098                 /*
1099                  * Only keep iterating plug list for merges if we have multiple
1100                  * queues
1101                  */
1102                 if (!plug->multiple_queues)
1103                         break;
1104         }
1105         return false;
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Iterate list of requests and see if we can merge this bio with any
1110  * of them.
1111  */
1112 bool blk_bio_list_merge(struct request_queue *q, struct list_head *list,
1113                         struct bio *bio, unsigned int nr_segs)
1114 {
1115         struct request *rq;
1116         int checked = 8;
1117
1118         list_for_each_entry_reverse(rq, list, queuelist) {
1119                 if (!checked--)
1120                         break;
1121
1122                 switch (blk_attempt_bio_merge(q, rq, bio, nr_segs, true)) {
1123                 case BIO_MERGE_NONE:
1124                         continue;
1125                 case BIO_MERGE_OK:
1126                         return true;
1127                 case BIO_MERGE_FAILED:
1128                         return false;
1129                 }
1130
1131         }
1132
1133         return false;
1134 }
1135 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_bio_list_merge);
1136
1137 bool blk_mq_sched_try_merge(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1138                 unsigned int nr_segs, struct request **merged_request)
1139 {
1140         struct request *rq;
1141
1142         switch (elv_merge(q, &rq, bio)) {
1143         case ELEVATOR_BACK_MERGE:
1144                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1145                         return false;
1146                 if (bio_attempt_back_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1147                         return false;
1148                 *merged_request = attempt_back_merge(q, rq);
1149                 if (!*merged_request)
1150                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_BACK_MERGE);
1151                 return true;
1152         case ELEVATOR_FRONT_MERGE:
1153                 if (!blk_mq_sched_allow_merge(q, rq, bio))
1154                         return false;
1155                 if (bio_attempt_front_merge(rq, bio, nr_segs) != BIO_MERGE_OK)
1156                         return false;
1157                 *merged_request = attempt_front_merge(q, rq);
1158                 if (!*merged_request)
1159                         elv_merged_request(q, rq, ELEVATOR_FRONT_MERGE);
1160                 return true;
1161         case ELEVATOR_DISCARD_MERGE:
1162                 return bio_attempt_discard_merge(q, rq, bio) == BIO_MERGE_OK;
1163         default:
1164                 return false;
1165         }
1166 }
1167 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_mq_sched_try_merge);