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