Merge tag 'ubifs-for-linus-6.4-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[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 /* ->timeout has been called, don't expire again */
61 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
62 /* queue has elevator attached */
63 #define RQF_ELV                 ((__force req_flags_t)(1 << 22))
64 #define RQF_RESV                        ((__force req_flags_t)(1 << 23))
65
66 /* flags that prevent us from merging requests: */
67 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
68         (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
69
70 enum mq_rq_state {
71         MQ_RQ_IDLE              = 0,
72         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
73         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
74 };
75
76 /*
77  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
78  *
79  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
80  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
81  */
82 struct request {
83         struct request_queue *q;
84         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
85         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
86
87         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
88         req_flags_t rq_flags;
89
90         int tag;
91         int internal_tag;
92
93         unsigned int timeout;
94
95         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
96         unsigned int __data_len;        /* total data len */
97         sector_t __sector;              /* sector cursor */
98
99         struct bio *bio;
100         struct bio *biotail;
101
102         union {
103                 struct list_head queuelist;
104                 struct request *rq_next;
105         };
106
107         struct block_device *part;
108 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
109         /* Time that the first bio started allocating this request. */
110         u64 alloc_time_ns;
111 #endif
112         /* Time that this request was allocated for this IO. */
113         u64 start_time_ns;
114         /* Time that I/O was submitted to the device. */
115         u64 io_start_time_ns;
116
117 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
118         unsigned short wbt_flags;
119 #endif
120         /*
121          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
122          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
123          * by completion.
124          */
125         unsigned short stats_sectors;
126
127         /*
128          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
129          * physical address coalescing is performed.
130          */
131         unsigned short nr_phys_segments;
132
133 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
134         unsigned short nr_integrity_segments;
135 #endif
136
137 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
138         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
139         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
140 #endif
141
142         unsigned short ioprio;
143
144         enum mq_rq_state state;
145         atomic_t ref;
146
147         unsigned long deadline;
148
149         /*
150          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
151          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
152          * to queue the request for softirq completion, which is long
153          * after the request has been unhashed (and even removed from
154          * the dispatch list).
155          */
156         union {
157                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
158                 struct llist_node ipi_list;
159         };
160
161         /*
162          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
163          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
164          * completion_data share space with the rb_node.
165          */
166         union {
167                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
168                 struct bio_vec special_vec;
169                 void *completion_data;
170         };
171
172
173         /*
174          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
175          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
176          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
177          * space with the elevator data.
178          */
179         union {
180                 struct {
181                         struct io_cq            *icq;
182                         void                    *priv[2];
183                 } elv;
184
185                 struct {
186                         unsigned int            seq;
187                         struct list_head        list;
188                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
189                 } flush;
190         };
191
192         union {
193                 struct __call_single_data csd;
194                 u64 fifo_time;
195         };
196
197         /*
198          * completion callback.
199          */
200         rq_end_io_fn *end_io;
201         void *end_io_data;
202 };
203
204 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
205 {
206         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
207 }
208
209 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
210 {
211         return blk_op_is_passthrough(req_op(rq));
212 }
213
214 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
215 {
216         return req->ioprio;
217 }
218
219 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
220
221 #define rq_dma_dir(rq) \
222         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
223
224 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
225         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
226         *(listptr) = rq;                                \
227 } while (0)
228
229 #define rq_list_add_tail(lastpptr, rq)  do {            \
230         (rq)->rq_next = NULL;                           \
231         **(lastpptr) = rq;                              \
232         *(lastpptr) = &rq->rq_next;                     \
233 } while (0)
234
235 #define rq_list_pop(listptr)                            \
236 ({                                                      \
237         struct request *__req = NULL;                   \
238         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
239                 __req = *(listptr);                     \
240                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
241         }                                               \
242         __req;                                          \
243 })
244
245 #define rq_list_peek(listptr)                           \
246 ({                                                      \
247         struct request *__req = NULL;                   \
248         if ((listptr) && *(listptr))                    \
249                 __req = *(listptr);                     \
250         __req;                                          \
251 })
252
253 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
254         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
255
256 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
257         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
258                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
259
260 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
261 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
262
263 /**
264  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
265  * @src: The source list @rq is currently in
266  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
267  * @rq: The request to move
268  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
269  */
270 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
271                                 struct request *rq, struct request *prev)
272 {
273         if (prev)
274                 prev->rq_next = rq->rq_next;
275         else
276                 *src = rq->rq_next;
277         rq_list_add(dst, rq);
278 }
279
280 /**
281  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
282  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
283  *      a later time.
284  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
285  *      request to complete.
286  */
287 enum blk_eh_timer_return {
288         BLK_EH_DONE,
289         BLK_EH_RESET_TIMER,
290 };
291
292 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
293 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
294
295 /**
296  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
297  * block device
298  */
299 struct blk_mq_hw_ctx {
300         struct {
301                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
302                 spinlock_t              lock;
303                 /**
304                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
305                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
306                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
307                  * driver can send new requests, requests at this list will
308                  * be sent first for a fairer dispatch.
309                  */
310                 struct list_head        dispatch;
311                  /**
312                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
313                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
314                   */
315                 unsigned long           state;
316         } ____cacheline_aligned_in_smp;
317
318         /**
319          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
320          */
321         struct delayed_work     run_work;
322         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
323         cpumask_var_t           cpumask;
324         /**
325          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
326          * selection from @cpumask.
327          */
328         int                     next_cpu;
329         /**
330          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
331          * changing to the next CPU.
332          */
333         int                     next_cpu_batch;
334
335         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
336         unsigned long           flags;
337
338         /**
339          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
340          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
341          */
342         void                    *sched_data;
343         /**
344          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
345          */
346         struct request_queue    *queue;
347         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
348         struct blk_flush_queue  *fq;
349
350         /**
351          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
352          * this hctx
353          */
354         void                    *driver_data;
355
356         /**
357          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
358          * pending request in that software queue.
359          */
360         struct sbitmap          ctx_map;
361
362         /**
363          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
364          * selected.
365          */
366         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
367         /**
368          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
369          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
370          * Average algorithm.
371          */
372         unsigned int            dispatch_busy;
373
374         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
375         unsigned short          type;
376         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
377         unsigned short          nr_ctx;
378         /** @ctxs: Array of software queues. */
379         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
380
381         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
382         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
383         /**
384          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
385          * available at the moment, to wait for another try in the future.
386          */
387         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
388
389         /**
390          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
391          * requests.
392          */
393         atomic_t                wait_index;
394
395         /**
396          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
397          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
398          */
399         struct blk_mq_tags      *tags;
400         /**
401          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
402          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
403          * that request is allocated. Else, this member is not used.
404          */
405         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
406
407         /** @queued: Number of queued requests. */
408         unsigned long           queued;
409         /** @run: Number of dispatched requests. */
410         unsigned long           run;
411
412         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
413         unsigned int            numa_node;
414         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
415         unsigned int            queue_num;
416
417         /**
418          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
419          * shared across request queues.
420          */
421         atomic_t                nr_active;
422
423         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
424         struct hlist_node       cpuhp_online;
425         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
426         struct hlist_node       cpuhp_dead;
427         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
428         struct kobject          kobj;
429
430 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
431         /**
432          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
433          * as cpu<cpu_number>.
434          */
435         struct dentry           *debugfs_dir;
436         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
437         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
438 #endif
439
440         /**
441          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
442          * q->unused_hctx_list.
443          */
444         struct list_head        hctx_list;
445 };
446
447 /**
448  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
449  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
450  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
451  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
452  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
453  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
454  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
455  *      set of hardware queues.
456  */
457 struct blk_mq_queue_map {
458         unsigned int *mq_map;
459         unsigned int nr_queues;
460         unsigned int queue_offset;
461 };
462
463 /**
464  * enum hctx_type - Type of hardware queue
465  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
466  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
467  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
468  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
469  */
470 enum hctx_type {
471         HCTX_TYPE_DEFAULT,
472         HCTX_TYPE_READ,
473         HCTX_TYPE_POLL,
474
475         HCTX_MAX_TYPES,
476 };
477
478 /**
479  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
480  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
481  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
482  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
483  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
484  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
485  *                 types.
486  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
487  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
488  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
489  *                 owns this data structure.
490  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
491  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
492  *                 allocations.
493  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
494  *                 driver owns these additional bytes.
495  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
496  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
497  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
498  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
499  *                 tag set.
500  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
501  *                 elements.
502  * @shared_tags:
503  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
504  *                 shared by all @tags.
505  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
506  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
507  *                 request_queue.tag_set_list.
508  * @srcu:          Use as lock when type of the request queue is blocking
509  *                 (BLK_MQ_F_BLOCKING).
510  */
511 struct blk_mq_tag_set {
512         const struct blk_mq_ops *ops;
513         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
514         unsigned int            nr_maps;
515         unsigned int            nr_hw_queues;
516         unsigned int            queue_depth;
517         unsigned int            reserved_tags;
518         unsigned int            cmd_size;
519         int                     numa_node;
520         unsigned int            timeout;
521         unsigned int            flags;
522         void                    *driver_data;
523
524         struct blk_mq_tags      **tags;
525
526         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
527
528         struct mutex            tag_list_lock;
529         struct list_head        tag_list;
530         struct srcu_struct      *srcu;
531 };
532
533 /**
534  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
535  *
536  * @rq:   Request pointer.
537  * @last: If it is the last request in the queue.
538  */
539 struct blk_mq_queue_data {
540         struct request *rq;
541         bool last;
542 };
543
544 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
545
546 /**
547  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
548  * behaviour.
549  */
550 struct blk_mq_ops {
551         /**
552          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
553          */
554         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
555                                  const struct blk_mq_queue_data *);
556
557         /**
558          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
559          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
560          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
561          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
562          * would have done).
563          */
564         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
565
566         /**
567          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
568          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
569          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
570          * individually by the block layer upon return.
571          */
572         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
573
574         /**
575          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
576          * run, it is driver's responsibility to release the
577          * reserved budget. Also we have to handle failure case
578          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
579          */
580         int (*get_budget)(struct request_queue *);
581
582         /**
583          * @put_budget: Release the reserved budget.
584          */
585         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
586
587         /**
588          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
589          */
590         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
591         /**
592          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
593          */
594         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
595
596         /**
597          * @timeout: Called on request timeout.
598          */
599         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
600
601         /**
602          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
603          */
604         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
605
606         /**
607          * @complete: Mark the request as complete.
608          */
609         void (*complete)(struct request *);
610
611         /**
612          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
613          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
614          * structures.
615          */
616         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
617         /**
618          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
619          */
620         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
621
622         /**
623          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
624          * to allow the driver to set up driver specific data.
625          *
626          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
627          * flush request.
628          */
629         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
630                             unsigned int, unsigned int);
631         /**
632          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
633          */
634         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
635                              unsigned int);
636
637         /**
638          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
639          * yet, and usually for freeing the driver private data.
640          */
641         void (*cleanup_rq)(struct request *);
642
643         /**
644          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
645          */
646         bool (*busy)(struct request_queue *);
647
648         /**
649          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
650          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
651          */
652         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
653
654 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
655         /**
656          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
657          * information about a request.
658          */
659         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
660 #endif
661 };
662
663 enum {
664         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
665         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
666         /*
667          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
668          * completing IO:
669          */
670         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
671         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
672         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
673         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
674         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
675         /*
676          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
677          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
678          */
679         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
680         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
681         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
682
683         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
684         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
685         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
686
687         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
688         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
689
690         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
691
692         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
693 };
694 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
695         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
696                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
697 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
698         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
699                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
700
701 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
702
703 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
704                 struct lock_class_key *lkclass);
705 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
706 ({                                                                      \
707         static struct lock_class_key __key;                             \
708                                                                         \
709         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
710 })
711 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
712                 struct lock_class_key *lkclass);
713 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
714 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
715                 struct request_queue *q);
716 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
717
718 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
719 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
720                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
721                 unsigned int set_flags);
722 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
723
724 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
725
726 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
727
728 enum {
729         /* return when out of requests */
730         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
731         /* allocate from reserved pool */
732         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
733         /* set RQF_PM */
734         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
735 };
736
737 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
738                 blk_mq_req_flags_t flags);
739 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
740                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
741                 unsigned int hctx_idx);
742
743 /*
744  * Tag address space map.
745  */
746 struct blk_mq_tags {
747         unsigned int nr_tags;
748         unsigned int nr_reserved_tags;
749
750         atomic_t active_queues;
751
752         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
753         struct sbitmap_queue breserved_tags;
754
755         struct request **rqs;
756         struct request **static_rqs;
757         struct list_head page_list;
758
759         /*
760          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
761          * request pool
762          */
763         spinlock_t lock;
764 };
765
766 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
767                                                unsigned int tag)
768 {
769         if (tag < tags->nr_tags) {
770                 prefetch(tags->rqs[tag]);
771                 return tags->rqs[tag];
772         }
773
774         return NULL;
775 }
776
777 enum {
778         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
779         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
780 };
781
782 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
783
784 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
785 {
786         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
787 }
788
789 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
790 {
791         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
792 }
793
794 /**
795  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
796  * @rq: target request.
797  */
798 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
799 {
800         return READ_ONCE(rq->state);
801 }
802
803 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
804 {
805         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
806 }
807
808 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
809 {
810         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
811 }
812
813 /*
814  * 
815  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
816  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
817  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
818  * multipathing.
819  */
820 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
821 {
822         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
823 }
824
825 /*
826  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
827  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
828  */
829 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
830                    void (*complete)(struct request *rq))
831 {
832         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
833         complete(rq);
834 }
835
836 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
837 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
838 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
839 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
840
841 /*
842  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
843  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
844  */
845 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
846 {
847         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_ELV));
848 }
849
850 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
851 {
852         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
853 }
854
855 /*
856  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
857  * ->end_io handler.
858  */
859 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
860                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
861                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
862 {
863         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_ELV) || ioerror ||
864                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
865                 return false;
866
867         if (!iob->complete)
868                 iob->complete = complete;
869         else if (iob->complete != complete)
870                 return false;
871         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
872         rq_list_add(&iob->req_list, req);
873         return true;
874 }
875
876 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
877 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
878 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
879 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
880 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
881 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
882 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
883 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
884 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
885 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
886 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
887 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
888 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct blk_mq_tag_set *set);
889 void blk_mq_quiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
890 void blk_mq_unquiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
891 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
892 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
893 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
894 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
895 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
896 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
897                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
898 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
899 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
900 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
901 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
902 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
903 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
904                                      unsigned long timeout);
905
906 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
907 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
908
909 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
910
911 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
912
913 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
914 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
915 {
916         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
917             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
918                 return __blk_should_fake_timeout(q);
919         return false;
920 }
921
922 /**
923  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
924  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
925  *
926  * Return: request
927  *
928  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
929  * size to get back to the original request.
930  */
931 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
932 {
933         return pdu - sizeof(struct request);
934 }
935
936 /**
937  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
938  * @rq: the request to be casted
939  *
940  * Return: pointer to the PDU
941  *
942  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
943  * the PDU.
944  */
945 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
946 {
947         return rq + 1;
948 }
949
950 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
951         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
952
953 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
954         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
955              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
956
957 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
958 {
959         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
960                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
961 }
962
963 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
964                 unsigned int nr_segs)
965 {
966         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
967         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
968         rq->bio = rq->biotail = bio;
969         rq->ioprio = bio_prio(bio);
970 }
971
972 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
973                 struct lock_class_key *key);
974
975 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
976 {
977         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
978 }
979
980 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
981 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
982                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
983                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
984 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
985 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
986
987 struct rq_map_data {
988         struct page **pages;
989         unsigned long offset;
990         unsigned short page_order;
991         unsigned short nr_entries;
992         bool null_mapped;
993         bool from_user;
994 };
995
996 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
997                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
998 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
999                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
1000 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
1001                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
1002 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
1003 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
1004                 unsigned int, gfp_t);
1005 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
1006 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
1007 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
1008 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
1009
1010 struct req_iterator {
1011         struct bvec_iter iter;
1012         struct bio *bio;
1013 };
1014
1015 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1016         if ((rq->bio))                  \
1017                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1018
1019 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1020         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1021                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1022
1023 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1024         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1025                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1026
1027 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1028                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1029                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1030
1031 /*
1032  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1033  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1034  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1035  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1036  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1037  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1038  */
1039 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1040 {
1041         return rq->__sector;
1042 }
1043
1044 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1045 {
1046         return rq->__data_len;
1047 }
1048
1049 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1050 {
1051         if (!rq->bio)
1052                 return 0;
1053         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1054                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1055         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1056 }
1057
1058 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1059 {
1060         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1061 }
1062
1063 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1064 {
1065         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1066 }
1067
1068 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1069 {
1070         return rq->stats_sectors;
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1075  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1076  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1077  * calculate the data transfer size.
1078  */
1079 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1080 {
1081         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1082                 return rq->special_vec.bv_len;
1083         return blk_rq_bytes(rq);
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1088  * there are any bvecs before calling this helper.
1089  */
1090 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1091 {
1092         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1093                 return rq->special_vec;
1094         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1095 }
1096
1097 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1098 {
1099         unsigned int nr_bios = 0;
1100         struct bio *bio;
1101
1102         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1103                 nr_bios++;
1104
1105         return nr_bios;
1106 }
1107
1108 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1109
1110 /*
1111  * Request completion related functions.
1112  *
1113  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1114  * the request without completing it.
1115  */
1116 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1117                                unsigned int nr_bytes);
1118 void blk_abort_request(struct request *);
1119
1120 /*
1121  * Number of physical segments as sent to the device.
1122  *
1123  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1124  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1125  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1126  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1127  * special payload will be mapped.
1128  */
1129 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1130 {
1131         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1132                 return 1;
1133         return rq->nr_phys_segments;
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1138  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1139  */
1140 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1141 {
1142         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1143 }
1144
1145 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1146                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1147 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1148                 struct scatterlist *sglist)
1149 {
1150         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1151
1152         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1153 }
1154 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1155
1156 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1157 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1158 {
1159         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1160 }
1161
1162 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1163 {
1164         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1165 }
1166
1167 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1168 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1169 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1170 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1171
1172 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1173 {
1174         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1175                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1176 }
1177
1178 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1179 {
1180         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1181                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1182 }
1183
1184 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1185 {
1186         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1187                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1188 }
1189
1190 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1191 {
1192         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1193                 return true;
1194         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1195 }
1196 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1197 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1198 {
1199         return false;
1200 }
1201
1202 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1203 {
1204 }
1205
1206 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1207 {
1208 }
1209 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1210 {
1211         return false;
1212 }
1213
1214 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1215 {
1216         return true;
1217 }
1218 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1219
1220 #endif /* BLK_MQ_H */