Merge tag 'imx-dt64-6.1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/shawnguo...
[linux-block.git] / include / linux / blk-mq.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef BLK_MQ_H
3 #define BLK_MQ_H
4
5 #include <linux/blkdev.h>
6 #include <linux/sbitmap.h>
7 #include <linux/lockdep.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/prefetch.h>
10
11 struct blk_mq_tags;
12 struct blk_flush_queue;
13
14 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
15 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
16
17 typedef void (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
18
19 /*
20  * request flags */
21 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
22
23 /* drive already may have started this one */
24 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
25 /* may not be passed by ioscheduler */
26 #define RQF_SOFTBARRIER         ((__force req_flags_t)(1 << 3))
27 /* request for flush sequence */
28 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
29 /* merge of different types, fail separately */
30 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
31 /* track inflight for MQ */
32 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
33 /* don't call prep for this one */
34 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
35 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
36 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
37 /* don't warn about errors */
38 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
39 /* elevator private data attached */
40 #define RQF_ELVPRIV             ((__force req_flags_t)(1 << 12))
41 /* account into disk and partition IO statistics */
42 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
43 /* runtime pm request */
44 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
45 /* on IO scheduler merge hash */
46 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
47 /* track IO completion time */
48 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
49 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
50    bio chain. */
51 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
52 /* The per-zone write lock is held for this request */
53 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
54 /* already slept for hybrid poll */
55 #define RQF_MQ_POLL_SLEPT       ((__force req_flags_t)(1 << 20))
56 /* ->timeout has been called, don't expire again */
57 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
58 /* queue has elevator attached */
59 #define RQF_ELV                 ((__force req_flags_t)(1 << 22))
60 #define RQF_RESV                        ((__force req_flags_t)(1 << 23))
61
62 /* flags that prevent us from merging requests: */
63 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
64         (RQF_STARTED | RQF_SOFTBARRIER | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
65
66 enum mq_rq_state {
67         MQ_RQ_IDLE              = 0,
68         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
69         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
70 };
71
72 /*
73  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
74  *
75  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
76  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
77  */
78 struct request {
79         struct request_queue *q;
80         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
81         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
82
83         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
84         req_flags_t rq_flags;
85
86         int tag;
87         int internal_tag;
88
89         unsigned int timeout;
90
91         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
92         unsigned int __data_len;        /* total data len */
93         sector_t __sector;              /* sector cursor */
94
95         struct bio *bio;
96         struct bio *biotail;
97
98         union {
99                 struct list_head queuelist;
100                 struct request *rq_next;
101         };
102
103         struct block_device *part;
104 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
105         /* Time that the first bio started allocating this request. */
106         u64 alloc_time_ns;
107 #endif
108         /* Time that this request was allocated for this IO. */
109         u64 start_time_ns;
110         /* Time that I/O was submitted to the device. */
111         u64 io_start_time_ns;
112
113 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
114         unsigned short wbt_flags;
115 #endif
116         /*
117          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
118          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
119          * by completion.
120          */
121         unsigned short stats_sectors;
122
123         /*
124          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
125          * physical address coalescing is performed.
126          */
127         unsigned short nr_phys_segments;
128
129 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
130         unsigned short nr_integrity_segments;
131 #endif
132
133 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
134         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
135         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
136 #endif
137
138         unsigned short write_hint;
139         unsigned short ioprio;
140
141         enum mq_rq_state state;
142         atomic_t ref;
143
144         unsigned long deadline;
145
146         /*
147          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
148          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
149          * to queue the request for softirq completion, which is long
150          * after the request has been unhashed (and even removed from
151          * the dispatch list).
152          */
153         union {
154                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
155                 struct llist_node ipi_list;
156         };
157
158         /*
159          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
160          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
161          * completion_data share space with the rb_node.
162          */
163         union {
164                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
165                 struct bio_vec special_vec;
166                 void *completion_data;
167         };
168
169
170         /*
171          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
172          * more they have to dynamically allocate it.  Flush requests are
173          * never put on the IO scheduler. So let the flush fields share
174          * space with the elevator data.
175          */
176         union {
177                 struct {
178                         struct io_cq            *icq;
179                         void                    *priv[2];
180                 } elv;
181
182                 struct {
183                         unsigned int            seq;
184                         struct list_head        list;
185                         rq_end_io_fn            *saved_end_io;
186                 } flush;
187         };
188
189         union {
190                 struct __call_single_data csd;
191                 u64 fifo_time;
192         };
193
194         /*
195          * completion callback.
196          */
197         rq_end_io_fn *end_io;
198         void *end_io_data;
199 };
200
201 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
202 {
203         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
204 }
205
206 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
207 {
208         return blk_op_is_passthrough(req_op(rq));
209 }
210
211 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
212 {
213         return req->ioprio;
214 }
215
216 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
217
218 #define rq_dma_dir(rq) \
219         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
220
221 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
222         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
223         *(listptr) = rq;                                \
224 } while (0)
225
226 #define rq_list_pop(listptr)                            \
227 ({                                                      \
228         struct request *__req = NULL;                   \
229         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
230                 __req = *(listptr);                     \
231                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
232         }                                               \
233         __req;                                          \
234 })
235
236 #define rq_list_peek(listptr)                           \
237 ({                                                      \
238         struct request *__req = NULL;                   \
239         if ((listptr) && *(listptr))                    \
240                 __req = *(listptr);                     \
241         __req;                                          \
242 })
243
244 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
245         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
246
247 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
248         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
249                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
250
251 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
252 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
253
254 /**
255  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
256  * @src: The source list @rq is currently in
257  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
258  * @rq: The request to move
259  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
260  */
261 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
262                                 struct request *rq, struct request *prev)
263 {
264         if (prev)
265                 prev->rq_next = rq->rq_next;
266         else
267                 *src = rq->rq_next;
268         rq_list_add(dst, rq);
269 }
270
271 enum blk_eh_timer_return {
272         BLK_EH_DONE,            /* drivers has completed the command */
273         BLK_EH_RESET_TIMER,     /* reset timer and try again */
274 };
275
276 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
277 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
278
279 /**
280  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
281  * block device
282  */
283 struct blk_mq_hw_ctx {
284         struct {
285                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
286                 spinlock_t              lock;
287                 /**
288                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
289                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
290                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
291                  * driver can send new requests, requests at this list will
292                  * be sent first for a fairer dispatch.
293                  */
294                 struct list_head        dispatch;
295                  /**
296                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
297                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
298                   */
299                 unsigned long           state;
300         } ____cacheline_aligned_in_smp;
301
302         /**
303          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
304          */
305         struct delayed_work     run_work;
306         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
307         cpumask_var_t           cpumask;
308         /**
309          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
310          * selection from @cpumask.
311          */
312         int                     next_cpu;
313         /**
314          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
315          * changing to the next CPU.
316          */
317         int                     next_cpu_batch;
318
319         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
320         unsigned long           flags;
321
322         /**
323          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
324          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
325          */
326         void                    *sched_data;
327         /**
328          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
329          */
330         struct request_queue    *queue;
331         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
332         struct blk_flush_queue  *fq;
333
334         /**
335          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
336          * this hctx
337          */
338         void                    *driver_data;
339
340         /**
341          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
342          * pending request in that software queue.
343          */
344         struct sbitmap          ctx_map;
345
346         /**
347          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
348          * selected.
349          */
350         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
351         /**
352          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
353          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
354          * Average algorithm.
355          */
356         unsigned int            dispatch_busy;
357
358         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
359         unsigned short          type;
360         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
361         unsigned short          nr_ctx;
362         /** @ctxs: Array of software queues. */
363         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
364
365         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
366         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
367         /**
368          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
369          * available at the moment, to wait for another try in the future.
370          */
371         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
372
373         /**
374          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
375          * requests.
376          */
377         atomic_t                wait_index;
378
379         /**
380          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
381          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
382          */
383         struct blk_mq_tags      *tags;
384         /**
385          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
386          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
387          * that request is allocated. Else, this member is not used.
388          */
389         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
390
391         /** @queued: Number of queued requests. */
392         unsigned long           queued;
393         /** @run: Number of dispatched requests. */
394         unsigned long           run;
395
396         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
397         unsigned int            numa_node;
398         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
399         unsigned int            queue_num;
400
401         /**
402          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
403          * shared across request queues.
404          */
405         atomic_t                nr_active;
406
407         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
408         struct hlist_node       cpuhp_online;
409         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
410         struct hlist_node       cpuhp_dead;
411         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
412         struct kobject          kobj;
413
414 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
415         /**
416          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
417          * as cpu<cpu_number>.
418          */
419         struct dentry           *debugfs_dir;
420         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
421         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
422 #endif
423
424         /**
425          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
426          * q->unused_hctx_list.
427          */
428         struct list_head        hctx_list;
429 };
430
431 /**
432  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
433  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
434  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
435  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
436  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
437  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
438  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
439  *      set of hardware queues.
440  */
441 struct blk_mq_queue_map {
442         unsigned int *mq_map;
443         unsigned int nr_queues;
444         unsigned int queue_offset;
445 };
446
447 /**
448  * enum hctx_type - Type of hardware queue
449  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
450  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
451  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
452  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
453  */
454 enum hctx_type {
455         HCTX_TYPE_DEFAULT,
456         HCTX_TYPE_READ,
457         HCTX_TYPE_POLL,
458
459         HCTX_MAX_TYPES,
460 };
461
462 /**
463  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
464  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
465  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
466  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
467  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
468  *                 types.
469  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
470  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
471  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
472  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
473  *                 owns this data structure.
474  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
475  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
476  *                 allocations.
477  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
478  *                 driver owns these additional bytes.
479  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
480  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
481  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
482  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
483  *                 tag set.
484  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
485  *                 elements.
486  * @shared_tags:
487  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
488  *                 shared by all @tags.
489  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
490  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
491  *                 request_queue.tag_set_list.
492  */
493 struct blk_mq_tag_set {
494         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
495         unsigned int            nr_maps;
496         const struct blk_mq_ops *ops;
497         unsigned int            nr_hw_queues;
498         unsigned int            queue_depth;
499         unsigned int            reserved_tags;
500         unsigned int            cmd_size;
501         int                     numa_node;
502         unsigned int            timeout;
503         unsigned int            flags;
504         void                    *driver_data;
505
506         struct blk_mq_tags      **tags;
507
508         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
509
510         struct mutex            tag_list_lock;
511         struct list_head        tag_list;
512 };
513
514 /**
515  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
516  *
517  * @rq:   Request pointer.
518  * @last: If it is the last request in the queue.
519  */
520 struct blk_mq_queue_data {
521         struct request *rq;
522         bool last;
523 };
524
525 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
526
527 /**
528  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
529  * behaviour.
530  */
531 struct blk_mq_ops {
532         /**
533          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
534          */
535         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
536                                  const struct blk_mq_queue_data *);
537
538         /**
539          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
540          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
541          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
542          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
543          * would have done).
544          */
545         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
546
547         /**
548          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
549          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
550          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
551          * individually by the block layer upon return.
552          */
553         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
554
555         /**
556          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
557          * run, it is driver's responsibility to release the
558          * reserved budget. Also we have to handle failure case
559          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
560          */
561         int (*get_budget)(struct request_queue *);
562
563         /**
564          * @put_budget: Release the reserved budget.
565          */
566         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
567
568         /**
569          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
570          */
571         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
572         /**
573          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
574          */
575         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
576
577         /**
578          * @timeout: Called on request timeout.
579          */
580         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
581
582         /**
583          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
584          */
585         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
586
587         /**
588          * @complete: Mark the request as complete.
589          */
590         void (*complete)(struct request *);
591
592         /**
593          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
594          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
595          * structures.
596          */
597         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
598         /**
599          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
600          */
601         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
602
603         /**
604          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
605          * to allow the driver to set up driver specific data.
606          *
607          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
608          * flush request.
609          */
610         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
611                             unsigned int, unsigned int);
612         /**
613          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
614          */
615         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
616                              unsigned int);
617
618         /**
619          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
620          * yet, and usually for freeing the driver private data.
621          */
622         void (*cleanup_rq)(struct request *);
623
624         /**
625          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
626          */
627         bool (*busy)(struct request_queue *);
628
629         /**
630          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
631          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
632          */
633         int (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
634
635 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
636         /**
637          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
638          * information about a request.
639          */
640         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
641 #endif
642 };
643
644 enum {
645         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
646         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
647         /*
648          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
649          * completing IO:
650          */
651         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
652         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
653         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
654         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
655         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
656         /*
657          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
658          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
659          */
660         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
661         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
662         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
663
664         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
665         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
666         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
667
668         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
669         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
670
671         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
672
673         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
674 };
675 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
676         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
677                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
678 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
679         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
680                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
681
682 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
683
684 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
685                 struct lock_class_key *lkclass);
686 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
687 ({                                                                      \
688         static struct lock_class_key __key;                             \
689                                                                         \
690         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
691 })
692 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
693                 struct lock_class_key *lkclass);
694 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
695 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
696                 struct request_queue *q);
697 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
698
699 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
700 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
701                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
702                 unsigned int set_flags);
703 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
704
705 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
706
707 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
708
709 enum {
710         /* return when out of requests */
711         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
712         /* allocate from reserved pool */
713         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
714         /* set RQF_PM */
715         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
716 };
717
718 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
719                 blk_mq_req_flags_t flags);
720 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
721                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
722                 unsigned int hctx_idx);
723
724 /*
725  * Tag address space map.
726  */
727 struct blk_mq_tags {
728         unsigned int nr_tags;
729         unsigned int nr_reserved_tags;
730
731         atomic_t active_queues;
732
733         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
734         struct sbitmap_queue breserved_tags;
735
736         struct request **rqs;
737         struct request **static_rqs;
738         struct list_head page_list;
739
740         /*
741          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
742          * request pool
743          */
744         spinlock_t lock;
745 };
746
747 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
748                                                unsigned int tag)
749 {
750         if (tag < tags->nr_tags) {
751                 prefetch(tags->rqs[tag]);
752                 return tags->rqs[tag];
753         }
754
755         return NULL;
756 }
757
758 enum {
759         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
760         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
761 };
762
763 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
764
765 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
766 {
767         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
768 }
769
770 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
771 {
772         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
773 }
774
775 /**
776  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
777  * @rq: target request.
778  */
779 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
780 {
781         return READ_ONCE(rq->state);
782 }
783
784 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
785 {
786         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
787 }
788
789 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
790 {
791         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
792 }
793
794 /*
795  * 
796  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
797  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
798  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
799  * multipathing.
800  */
801 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
802 {
803         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
804 }
805
806 /*
807  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
808  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
809  */
810 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
811                    void (*complete)(struct request *rq))
812 {
813         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
814         complete(rq);
815 }
816
817 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
818 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
819 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
820 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
821
822 /*
823  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
824  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
825  */
826 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
827 {
828         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_ELV));
829 }
830
831 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
832 {
833         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
834 }
835
836 /*
837  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
838  * ->end_io handler.
839  */
840 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
841                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
842                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
843 {
844         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_ELV) || req->end_io || ioerror)
845                 return false;
846         if (!iob->complete)
847                 iob->complete = complete;
848         else if (iob->complete != complete)
849                 return false;
850         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
851         rq_list_add(&iob->req_list, req);
852         return true;
853 }
854
855 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
856 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
857 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
858 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
859 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
860 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
861 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
862 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
863 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
864 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
865 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
866 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
867 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct request_queue *q);
868 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
869 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
870 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
871 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
872 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
873 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
874                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
875 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
876 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
877 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
878 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
879 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
880 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
881                                      unsigned long timeout);
882
883 int blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
884 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
885
886 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
887
888 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
889
890 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
891 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
892 {
893         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
894             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
895                 return __blk_should_fake_timeout(q);
896         return false;
897 }
898
899 /**
900  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
901  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
902  *
903  * Return: request
904  *
905  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
906  * size to get back to the original request.
907  */
908 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
909 {
910         return pdu - sizeof(struct request);
911 }
912
913 /**
914  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
915  * @rq: the request to be casted
916  *
917  * Return: pointer to the PDU
918  *
919  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
920  * the PDU.
921  */
922 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
923 {
924         return rq + 1;
925 }
926
927 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
928         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
929
930 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
931         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
932              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
933
934 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
935 {
936         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
937                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
938 }
939
940 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
941                 unsigned int nr_segs)
942 {
943         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
944         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
945         rq->bio = rq->biotail = bio;
946         rq->ioprio = bio_prio(bio);
947 }
948
949 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
950                 struct lock_class_key *key);
951
952 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
953 {
954         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
955 }
956
957 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
958 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
959                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
960                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
961 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
962 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
963
964 struct rq_map_data {
965         struct page **pages;
966         int page_order;
967         int nr_entries;
968         unsigned long offset;
969         int null_mapped;
970         int from_user;
971 };
972
973 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
974                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
975 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
976                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
977 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
978 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
979                 unsigned int, gfp_t);
980 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
981 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
982 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
983
984 struct req_iterator {
985         struct bvec_iter iter;
986         struct bio *bio;
987 };
988
989 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
990         if ((rq->bio))                  \
991                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
992
993 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
994         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
995                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
996
997 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
998         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
999                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1000
1001 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1002                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1003                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1004
1005 /*
1006  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1007  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1008  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1009  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1010  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1011  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1012  */
1013 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1014 {
1015         return rq->__sector;
1016 }
1017
1018 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1019 {
1020         return rq->__data_len;
1021 }
1022
1023 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1024 {
1025         if (!rq->bio)
1026                 return 0;
1027         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1028                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1029         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1030 }
1031
1032 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1033 {
1034         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1035 }
1036
1037 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1038 {
1039         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1040 }
1041
1042 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1043 {
1044         return rq->stats_sectors;
1045 }
1046
1047 /*
1048  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1049  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1050  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1051  * calculate the data transfer size.
1052  */
1053 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1054 {
1055         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1056                 return rq->special_vec.bv_len;
1057         return blk_rq_bytes(rq);
1058 }
1059
1060 /*
1061  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1062  * there are any bvecs before calling this helper.
1063  */
1064 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1065 {
1066         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1067                 return rq->special_vec;
1068         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1069 }
1070
1071 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1072 {
1073         unsigned int nr_bios = 0;
1074         struct bio *bio;
1075
1076         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1077                 nr_bios++;
1078
1079         return nr_bios;
1080 }
1081
1082 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1083
1084 /*
1085  * Request completion related functions.
1086  *
1087  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1088  * the request without completing it.
1089  */
1090 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1091                                unsigned int nr_bytes);
1092 void blk_abort_request(struct request *);
1093
1094 /*
1095  * Number of physical segments as sent to the device.
1096  *
1097  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1098  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1099  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1100  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1101  * special payload will be mapped.
1102  */
1103 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1104 {
1105         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1106                 return 1;
1107         return rq->nr_phys_segments;
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1112  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1113  */
1114 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1115 {
1116         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1117 }
1118
1119 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1120                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1121 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1122                 struct scatterlist *sglist)
1123 {
1124         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1125
1126         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1127 }
1128 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1129
1130 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1131 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1132 {
1133         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1134 }
1135
1136 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1137 {
1138         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1139 }
1140
1141 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1142 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1143 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1144 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1145
1146 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1147 {
1148         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1149                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1150 }
1151
1152 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1153 {
1154         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1155                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1156 }
1157
1158 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1159 {
1160         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1161                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1162 }
1163
1164 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1165 {
1166         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1167                 return true;
1168         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1169 }
1170 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1171 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1172 {
1173         return false;
1174 }
1175
1176 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1177 {
1178 }
1179
1180 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1181 {
1182 }
1183 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1184 {
1185         return false;
1186 }
1187
1188 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1189 {
1190         return true;
1191 }
1192 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1193
1194 #endif /* BLK_MQ_H */