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