Merge tag 'zstd-linus-v6.2' of https://github.com/terrelln/linux
[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 #include <linux/srcu.h>
11
12 struct blk_mq_tags;
13 struct blk_flush_queue;
14
15 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
16 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
17
18 enum rq_end_io_ret {
19         RQ_END_IO_NONE,
20         RQ_END_IO_FREE,
21 };
22
23 typedef enum rq_end_io_ret (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
24
25 /*
26  * request flags */
27 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
28
29 /* drive already may have started this one */
30 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
31 /* may not be passed by ioscheduler */
32 #define RQF_SOFTBARRIER         ((__force req_flags_t)(1 << 3))
33 /* request for flush sequence */
34 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
35 /* merge of different types, fail separately */
36 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
37 /* track inflight for MQ */
38 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
39 /* don't call prep for this one */
40 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
41 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
42 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
43 /* don't warn about errors */
44 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
45 /* elevator private data attached */
46 #define RQF_ELVPRIV             ((__force req_flags_t)(1 << 12))
47 /* account into disk and partition IO statistics */
48 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
49 /* runtime pm request */
50 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
51 /* on IO scheduler merge hash */
52 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
53 /* track IO completion time */
54 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
55 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
56    bio chain. */
57 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
58 /* The per-zone write lock is held for this request */
59 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
60 /* already slept for hybrid poll */
61 #define RQF_MQ_POLL_SLEPT       ((__force req_flags_t)(1 << 20))
62 /* ->timeout has been called, don't expire again */
63 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
64 /* queue has elevator attached */
65 #define RQF_ELV                 ((__force req_flags_t)(1 << 22))
66 #define RQF_RESV                        ((__force req_flags_t)(1 << 23))
67
68 /* flags that prevent us from merging requests: */
69 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
70         (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
71
72 enum mq_rq_state {
73         MQ_RQ_IDLE              = 0,
74         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
75         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
76 };
77
78 /*
79  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
80  *
81  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
82  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
83  */
84 struct request {
85         struct request_queue *q;
86         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
87         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
88
89         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
90         req_flags_t rq_flags;
91
92         int tag;
93         int internal_tag;
94
95         unsigned int timeout;
96
97         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
98         unsigned int __data_len;        /* total data len */
99         sector_t __sector;              /* sector cursor */
100
101         struct bio *bio;
102         struct bio *biotail;
103
104         union {
105                 struct list_head queuelist;
106                 struct request *rq_next;
107         };
108
109         struct block_device *part;
110 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
111         /* Time that the first bio started allocating this request. */
112         u64 alloc_time_ns;
113 #endif
114         /* Time that this request was allocated for this IO. */
115         u64 start_time_ns;
116         /* Time that I/O was submitted to the device. */
117         u64 io_start_time_ns;
118
119 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
120         unsigned short wbt_flags;
121 #endif
122         /*
123          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
124          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
125          * by completion.
126          */
127         unsigned short stats_sectors;
128
129         /*
130          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
131          * physical address coalescing is performed.
132          */
133         unsigned short nr_phys_segments;
134
135 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
136         unsigned short nr_integrity_segments;
137 #endif
138
139 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
140         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
141         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
142 #endif
143
144         unsigned short ioprio;
145
146         enum mq_rq_state state;
147         atomic_t ref;
148
149         unsigned long deadline;
150
151         /*
152          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
153          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
154          * to queue the request for softirq completion, which is long
155          * after the request has been unhashed (and even removed from
156          * the dispatch list).
157          */
158         union {
159                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
160                 struct llist_node ipi_list;
161         };
162
163         /*
164          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
165          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
166          * completion_data share space with the rb_node.
167          */
168         union {
169                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
170                 struct bio_vec special_vec;
171                 void *completion_data;
172         };
173
174
175         /*
176          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
177          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
178          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
179          * space with the elevator data.
180          */
181         union {
182                 struct {
183                         struct io_cq            *icq;
184                         void                    *priv[2];
185                 } elv;
186
187                 struct {
188                         unsigned int            seq;
189                         struct list_head        list;
190                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
191                 } flush;
192         };
193
194         union {
195                 struct __call_single_data csd;
196                 u64 fifo_time;
197         };
198
199         /*
200          * completion callback.
201          */
202         rq_end_io_fn *end_io;
203         void *end_io_data;
204 };
205
206 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
207 {
208         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
209 }
210
211 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
212 {
213         return blk_op_is_passthrough(req_op(rq));
214 }
215
216 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
217 {
218         return req->ioprio;
219 }
220
221 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
222
223 #define rq_dma_dir(rq) \
224         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
225
226 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
227         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
228         *(listptr) = rq;                                \
229 } while (0)
230
231 #define rq_list_pop(listptr)                            \
232 ({                                                      \
233         struct request *__req = NULL;                   \
234         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
235                 __req = *(listptr);                     \
236                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
237         }                                               \
238         __req;                                          \
239 })
240
241 #define rq_list_peek(listptr)                           \
242 ({                                                      \
243         struct request *__req = NULL;                   \
244         if ((listptr) && *(listptr))                    \
245                 __req = *(listptr);                     \
246         __req;                                          \
247 })
248
249 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
250         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
251
252 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
253         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
254                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
255
256 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
257 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
258
259 /**
260  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
261  * @src: The source list @rq is currently in
262  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
263  * @rq: The request to move
264  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
265  */
266 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
267                                 struct request *rq, struct request *prev)
268 {
269         if (prev)
270                 prev->rq_next = rq->rq_next;
271         else
272                 *src = rq->rq_next;
273         rq_list_add(dst, rq);
274 }
275
276 /**
277  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
278  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
279  *      a later time.
280  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
281  *      request to complete.
282  */
283 enum blk_eh_timer_return {
284         BLK_EH_DONE,
285         BLK_EH_RESET_TIMER,
286 };
287
288 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
289 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
290
291 /**
292  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
293  * block device
294  */
295 struct blk_mq_hw_ctx {
296         struct {
297                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
298                 spinlock_t              lock;
299                 /**
300                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
301                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
302                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
303                  * driver can send new requests, requests at this list will
304                  * be sent first for a fairer dispatch.
305                  */
306                 struct list_head        dispatch;
307                  /**
308                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
309                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
310                   */
311                 unsigned long           state;
312         } ____cacheline_aligned_in_smp;
313
314         /**
315          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
316          */
317         struct delayed_work     run_work;
318         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
319         cpumask_var_t           cpumask;
320         /**
321          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
322          * selection from @cpumask.
323          */
324         int                     next_cpu;
325         /**
326          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
327          * changing to the next CPU.
328          */
329         int                     next_cpu_batch;
330
331         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
332         unsigned long           flags;
333
334         /**
335          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
336          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
337          */
338         void                    *sched_data;
339         /**
340          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
341          */
342         struct request_queue    *queue;
343         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
344         struct blk_flush_queue  *fq;
345
346         /**
347          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
348          * this hctx
349          */
350         void                    *driver_data;
351
352         /**
353          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
354          * pending request in that software queue.
355          */
356         struct sbitmap          ctx_map;
357
358         /**
359          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
360          * selected.
361          */
362         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
363         /**
364          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
365          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
366          * Average algorithm.
367          */
368         unsigned int            dispatch_busy;
369
370         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
371         unsigned short          type;
372         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
373         unsigned short          nr_ctx;
374         /** @ctxs: Array of software queues. */
375         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
376
377         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
378         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
379         /**
380          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
381          * available at the moment, to wait for another try in the future.
382          */
383         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
384
385         /**
386          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
387          * requests.
388          */
389         atomic_t                wait_index;
390
391         /**
392          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
393          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
394          */
395         struct blk_mq_tags      *tags;
396         /**
397          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
398          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
399          * that request is allocated. Else, this member is not used.
400          */
401         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
402
403         /** @queued: Number of queued requests. */
404         unsigned long           queued;
405         /** @run: Number of dispatched requests. */
406         unsigned long           run;
407
408         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
409         unsigned int            numa_node;
410         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
411         unsigned int            queue_num;
412
413         /**
414          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
415          * shared across request queues.
416          */
417         atomic_t                nr_active;
418
419         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
420         struct hlist_node       cpuhp_online;
421         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
422         struct hlist_node       cpuhp_dead;
423         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
424         struct kobject          kobj;
425
426 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
427         /**
428          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
429          * as cpu<cpu_number>.
430          */
431         struct dentry           *debugfs_dir;
432         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
433         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
434 #endif
435
436         /**
437          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
438          * q->unused_hctx_list.
439          */
440         struct list_head        hctx_list;
441 };
442
443 /**
444  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
445  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
446  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
447  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
448  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
449  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
450  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
451  *      set of hardware queues.
452  */
453 struct blk_mq_queue_map {
454         unsigned int *mq_map;
455         unsigned int nr_queues;
456         unsigned int queue_offset;
457 };
458
459 /**
460  * enum hctx_type - Type of hardware queue
461  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
462  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
463  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
464  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
465  */
466 enum hctx_type {
467         HCTX_TYPE_DEFAULT,
468         HCTX_TYPE_READ,
469         HCTX_TYPE_POLL,
470
471         HCTX_MAX_TYPES,
472 };
473
474 /**
475  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
476  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
477  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
478  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
479  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
480  *                 types.
481  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
482  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
483  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
484  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
485  *                 owns this data structure.
486  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
487  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
488  *                 allocations.
489  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
490  *                 driver owns these additional bytes.
491  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
492  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
493  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
494  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
495  *                 tag set.
496  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
497  *                 elements.
498  * @shared_tags:
499  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
500  *                 shared by all @tags.
501  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
502  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
503  *                 request_queue.tag_set_list.
504  * @srcu:          Use as lock when type of the request queue is blocking
505  *                 (BLK_MQ_F_BLOCKING).
506  */
507 struct blk_mq_tag_set {
508         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
509         unsigned int            nr_maps;
510         const struct blk_mq_ops *ops;
511         unsigned int            nr_hw_queues;
512         unsigned int            queue_depth;
513         unsigned int            reserved_tags;
514         unsigned int            cmd_size;
515         int                     numa_node;
516         unsigned int            timeout;
517         unsigned int            flags;
518         void                    *driver_data;
519
520         struct blk_mq_tags      **tags;
521
522         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
523
524         struct mutex            tag_list_lock;
525         struct list_head        tag_list;
526         struct srcu_struct      *srcu;
527 };
528
529 /**
530  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
531  *
532  * @rq:   Request pointer.
533  * @last: If it is the last request in the queue.
534  */
535 struct blk_mq_queue_data {
536         struct request *rq;
537         bool last;
538 };
539
540 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
541
542 /**
543  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
544  * behaviour.
545  */
546 struct blk_mq_ops {
547         /**
548          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
549          */
550         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
551                                  const struct blk_mq_queue_data *);
552
553         /**
554          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
555          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
556          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
557          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
558          * would have done).
559          */
560         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
561
562         /**
563          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
564          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
565          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
566          * individually by the block layer upon return.
567          */
568         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
569
570         /**
571          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
572          * run, it is driver's responsibility to release the
573          * reserved budget. Also we have to handle failure case
574          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
575          */
576         int (*get_budget)(struct request_queue *);
577
578         /**
579          * @put_budget: Release the reserved budget.
580          */
581         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
582
583         /**
584          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
585          */
586         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
587         /**
588          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
589          */
590         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
591
592         /**
593          * @timeout: Called on request timeout.
594          */
595         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
596
597         /**
598          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
599          */
600         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
601
602         /**
603          * @complete: Mark the request as complete.
604          */
605         void (*complete)(struct request *);
606
607         /**
608          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
609          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
610          * structures.
611          */
612         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
613         /**
614          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
615          */
616         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
617
618         /**
619          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
620          * to allow the driver to set up driver specific data.
621          *
622          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
623          * flush request.
624          */
625         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
626                             unsigned int, unsigned int);
627         /**
628          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
629          */
630         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
631                              unsigned int);
632
633         /**
634          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
635          * yet, and usually for freeing the driver private data.
636          */
637         void (*cleanup_rq)(struct request *);
638
639         /**
640          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
641          */
642         bool (*busy)(struct request_queue *);
643
644         /**
645          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
646          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
647          */
648         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
649
650 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
651         /**
652          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
653          * information about a request.
654          */
655         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
656 #endif
657 };
658
659 enum {
660         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
661         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
662         /*
663          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
664          * completing IO:
665          */
666         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
667         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
668         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
669         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
670         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
671         /*
672          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
673          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
674          */
675         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
676         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
677         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
678
679         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
680         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
681         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
682
683         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
684         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
685
686         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
687
688         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
689 };
690 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
691         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
692                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
693 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
694         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
695                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
696
697 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
698
699 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
700                 struct lock_class_key *lkclass);
701 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
702 ({                                                                      \
703         static struct lock_class_key __key;                             \
704                                                                         \
705         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
706 })
707 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
708                 struct lock_class_key *lkclass);
709 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
710 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
711                 struct request_queue *q);
712 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
713
714 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
715 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
716                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
717                 unsigned int set_flags);
718 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
719
720 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
721
722 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
723
724 enum {
725         /* return when out of requests */
726         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
727         /* allocate from reserved pool */
728         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
729         /* set RQF_PM */
730         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
731 };
732
733 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
734                 blk_mq_req_flags_t flags);
735 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
736                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
737                 unsigned int hctx_idx);
738
739 /*
740  * Tag address space map.
741  */
742 struct blk_mq_tags {
743         unsigned int nr_tags;
744         unsigned int nr_reserved_tags;
745
746         atomic_t active_queues;
747
748         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
749         struct sbitmap_queue breserved_tags;
750
751         struct request **rqs;
752         struct request **static_rqs;
753         struct list_head page_list;
754
755         /*
756          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
757          * request pool
758          */
759         spinlock_t lock;
760 };
761
762 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
763                                                unsigned int tag)
764 {
765         if (tag < tags->nr_tags) {
766                 prefetch(tags->rqs[tag]);
767                 return tags->rqs[tag];
768         }
769
770         return NULL;
771 }
772
773 enum {
774         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
775         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
776 };
777
778 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
779
780 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
781 {
782         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
783 }
784
785 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
786 {
787         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
788 }
789
790 /**
791  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
792  * @rq: target request.
793  */
794 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
795 {
796         return READ_ONCE(rq->state);
797 }
798
799 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
800 {
801         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
802 }
803
804 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
805 {
806         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
807 }
808
809 /*
810  * 
811  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
812  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
813  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
814  * multipathing.
815  */
816 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
817 {
818         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
819 }
820
821 /*
822  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
823  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
824  */
825 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
826                    void (*complete)(struct request *rq))
827 {
828         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
829         complete(rq);
830 }
831
832 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
833 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
834 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
835 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
836
837 /*
838  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
839  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
840  */
841 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
842 {
843         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_ELV));
844 }
845
846 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
847 {
848         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
849 }
850
851 /*
852  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
853  * ->end_io handler.
854  */
855 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
856                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
857                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
858 {
859         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_ELV) || ioerror ||
860                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
861                 return false;
862
863         if (!iob->complete)
864                 iob->complete = complete;
865         else if (iob->complete != complete)
866                 return false;
867         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
868         rq_list_add(&iob->req_list, req);
869         return true;
870 }
871
872 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
873 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
874 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
875 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
876 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
877 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
878 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
879 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
880 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
881 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
882 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
883 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
884 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct blk_mq_tag_set *set);
885 void blk_mq_quiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
886 void blk_mq_unquiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
887 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
888 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
889 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
890 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
891 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
892 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
893                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
894 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
895 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
896 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
897 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
898 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
899 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
900                                      unsigned long timeout);
901
902 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
903 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
904
905 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
906
907 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
908
909 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
910 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
911 {
912         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
913             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
914                 return __blk_should_fake_timeout(q);
915         return false;
916 }
917
918 /**
919  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
920  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
921  *
922  * Return: request
923  *
924  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
925  * size to get back to the original request.
926  */
927 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
928 {
929         return pdu - sizeof(struct request);
930 }
931
932 /**
933  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
934  * @rq: the request to be casted
935  *
936  * Return: pointer to the PDU
937  *
938  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
939  * the PDU.
940  */
941 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
942 {
943         return rq + 1;
944 }
945
946 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
947         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
948
949 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
950         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
951              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
952
953 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
954 {
955         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
956                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
957 }
958
959 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
960                 unsigned int nr_segs)
961 {
962         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
963         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
964         rq->bio = rq->biotail = bio;
965         rq->ioprio = bio_prio(bio);
966 }
967
968 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
969                 struct lock_class_key *key);
970
971 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
972 {
973         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
974 }
975
976 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
977 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
978                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
979                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
980 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
981 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
982
983 struct rq_map_data {
984         struct page **pages;
985         unsigned long offset;
986         unsigned short page_order;
987         unsigned short nr_entries;
988         bool null_mapped;
989         bool from_user;
990 };
991
992 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
993                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
994 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
995                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
996 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
997                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
998 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
999 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
1000                 unsigned int, gfp_t);
1001 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
1002 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
1003 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
1004 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
1005
1006 struct req_iterator {
1007         struct bvec_iter iter;
1008         struct bio *bio;
1009 };
1010
1011 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1012         if ((rq->bio))                  \
1013                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1014
1015 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1016         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1017                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1018
1019 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1020         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1021                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1022
1023 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1024                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1025                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1026
1027 /*
1028  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1029  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1030  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1031  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1032  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1033  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1034  */
1035 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1036 {
1037         return rq->__sector;
1038 }
1039
1040 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1041 {
1042         return rq->__data_len;
1043 }
1044
1045 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1046 {
1047         if (!rq->bio)
1048                 return 0;
1049         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1050                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1051         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1052 }
1053
1054 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1055 {
1056         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1057 }
1058
1059 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1060 {
1061         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1062 }
1063
1064 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1065 {
1066         return rq->stats_sectors;
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1071  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1072  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1073  * calculate the data transfer size.
1074  */
1075 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1076 {
1077         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1078                 return rq->special_vec.bv_len;
1079         return blk_rq_bytes(rq);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1084  * there are any bvecs before calling this helper.
1085  */
1086 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1087 {
1088         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1089                 return rq->special_vec;
1090         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1091 }
1092
1093 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1094 {
1095         unsigned int nr_bios = 0;
1096         struct bio *bio;
1097
1098         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1099                 nr_bios++;
1100
1101         return nr_bios;
1102 }
1103
1104 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1105
1106 /*
1107  * Request completion related functions.
1108  *
1109  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1110  * the request without completing it.
1111  */
1112 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1113                                unsigned int nr_bytes);
1114 void blk_abort_request(struct request *);
1115
1116 /*
1117  * Number of physical segments as sent to the device.
1118  *
1119  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1120  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1121  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1122  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1123  * special payload will be mapped.
1124  */
1125 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1126 {
1127         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1128                 return 1;
1129         return rq->nr_phys_segments;
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1134  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1135  */
1136 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1137 {
1138         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1139 }
1140
1141 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1142                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1143 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1144                 struct scatterlist *sglist)
1145 {
1146         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1147
1148         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1149 }
1150 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1151
1152 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1153 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1154 {
1155         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1156 }
1157
1158 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1159 {
1160         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1161 }
1162
1163 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1164 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1165 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1166 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1167
1168 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1169 {
1170         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1171                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1172 }
1173
1174 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1175 {
1176         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1177                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1178 }
1179
1180 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1181 {
1182         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1183                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1184 }
1185
1186 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1187 {
1188         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1189                 return true;
1190         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1191 }
1192 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1193 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1194 {
1195         return false;
1196 }
1197
1198 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1199 {
1200 }
1201
1202 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1203 {
1204 }
1205 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1206 {
1207         return false;
1208 }
1209
1210 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1211 {
1212         return true;
1213 }
1214 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1215
1216 #endif /* BLK_MQ_H */