Merge branch 'for-6.10/block' into for-next

* for-6.10/block:
  block: use a per disk workqueue for zone write plugging

block: use a per disk workqueue for zone write plugging

A zone write plug BIO work function blk_zone_wplug_bio_work() calls
submit_bio_noacct_nocheck() to execute the next unplugged BIO. This
function may block. So executing zone plugs BIO works using the block
layer global kblockd workqueue can potentially lead to preformance or
latency issues as the number of concurrent work for a workqueue is
limited to WQ_DFL_ACTIVE (256).
1) For a system with a large number of zoned disks, issuing write
   requests to otherwise unused zones may be delayed wiating for a work
   thread to become available.
2) Requeue operations which use kblockd but are independent of zone
   write plugging may alsoi end up being delayed.

To avoid these potential performance issues, create a workqueue per
zoned device to execute zone plugs BIO work. The workqueue max active
parameter is set to the maximum number of zone write plugs allocated
with the zone write plug mempool. This limit is equal to the maximum
number of open zones of the disk and defaults to 128 for disks that do
not have a limit on the number of open zones.

Fixes: dd291d77cc90 ("block: Introduce zone write plugging")
Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240420075811.1276893-3-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/io_uring' into for-next

* for-6.10/io_uring:
  io_uring/notif: implement notification stacking
  io_uring/notif: simplify io_notif_flush()
  net: add callback for setting a ubuf_info to skb
  net: extend ubuf_info callback to ops structure

io_uring/notif: implement notification stacking

The network stack allows only one ubuf_info per skb, and unlike
MSG_ZEROCOPY, each io_uring zerocopy send will carry a separate
ubuf_info. That means that send requests can't reuse a previosly
allocated skb and need to get one more or more of new ones. That's fine
for large sends, but otherwise it would spam the stack with lots of skbs
carrying just a little data each.

To help with that implement linking notification (i.e. an io_uring wrapper
around ubuf_info) into a list. Each is refcounted by skbs and the stack
as usual. additionally all non head entries keep a reference to the
head, which they put down when their refcount hits 0. When the head have
no more users, it'll efficiently put all notifications in a batch.

As mentioned previously about ->io_link_skb, the callback implementation
always allows to bind to an skb without a ubuf_info.

Reviewed-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/bf1e7f9b72f9ecc99999fdc0d2cded5eea87fd0b.1713369317.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/notif: simplify io_notif_flush()

io_notif_flush() is partially duplicating io_tx_ubuf_complete(), so
instead of duplicating it, make the flush call io_tx_ubuf_complete.

Reviewed-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/19e41652c16718b946a5c80d2ad409df7682e47e.1713369317.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-uring-ubufops' of git://git./linux/kernel/git/kuba/linux into for-6.10/io_uring

Merge net changes required for the upcoming send zerocopy improvements.

* 'for-uring-ubufops' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kuba/linux:
  net: add callback for setting a ubuf_info to skb
  net: extend ubuf_info callback to ops structure

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

net: add callback for setting a ubuf_info to skb

At the moment an skb can only have one ubuf_info associated with it,
which might be a performance problem for zerocopy sends in cases like
TCP via io_uring. Add a callback for assigning ubuf_info to skb, this
way we will implement smarter assignment later like linking ubuf_info
together.

Note, it's an optional callback, which should be compatible with
skb_zcopy_set(), that's because the net stack might potentially decide
to clone an skb and take another reference to ubuf_info whenever it
wishes. Also, a correct implementation should always be able to bind to
an skb without prior ubuf_info, otherwise we could end up in a situation
when the send would not be able to progress.

Reviewed-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Reviewed-by: David Ahern <dsahern@kernel.org>
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Reviewed-by: Willem de Bruijn <willemb@google.com>
Link: https://lore.kernel.org/all/b7918aadffeb787c84c9e72e34c729dc04f3a45d.1713369317.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>

net: extend ubuf_info callback to ops structure

We'll need to associate additional callbacks with ubuf_info, introduce
a structure holding ubuf_info callbacks. Apart from a more smarter
io_uring notification management introduced in next patches, it can be
used to generalise msg_zerocopy_put_abort() and also store
->sg_from_iter, which is currently passed in struct msghdr.

Reviewed-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
Reviewed-by: David Ahern <dsahern@kernel.org>
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Reviewed-by: Willem de Bruijn <willemb@google.com>
Link: https://lore.kernel.org/all/a62015541de49c0e2a8a0377a1d5d0a5aeb07016.1713369317.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>

Merge branch 'for-6.10/io_uring' into for-next

* for-6.10/io_uring:
  io_uring/net: support bundles for recv
  io_uring/net: support bundles for send
  io_uring/kbuf: add helpers for getting/peeking multiple buffers
  io_uring/net: add provided buffer support for IORING_OP_SEND
  io_uring/net: add generic multishot retry helper

io_uring/net: support bundles for recv

If IORING_OP_RECV is used with provided buffers, the caller may also set
IORING_RECVSEND_BUNDLE to turn it into a multi-buffer recv. This grabs
buffers available and receives into them, posting a single completion for
all of it.

This can be used with multishot receive as well, or without it.

Now that both send and receive support bundles, add a feature flag for
it as well. If IORING_FEAT_RECVSEND_BUNDLE is set after registering the
ring, then the kernel supports bundles for recv and send.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: support bundles for send

If IORING_OP_SEND is used with provided buffers, the caller may also
set IORING_RECVSEND_BUNDLE to turn it into a multi-buffer send. The idea
is that an application can fill outgoing buffers in a provided buffer
group, and then arm a single send that will service them all. Once
there are no more buffers to send, or if the requested length has
been sent, the request posts a single completion for all the buffers.

This only enables it for IORING_OP_SEND, IORING_OP_SENDMSG is coming
in a separate patch. However, this patch does do a lot of the prep
work that makes wiring up the sendmsg variant pretty trivial. They
share the prep side.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/kbuf: add helpers for getting/peeking multiple buffers

Our provided buffer interface only allows selection of a single buffer.
Add an API that allows getting/peeking multiple buffers at the same time.

This is only implemented for the ring provided buffers. It could be added
for the legacy provided buffers as well, but since it's strongly
encouraged to use the new interface, let's keep it simpler and just
provide it for the new API. The legacy interface will always just select
a single buffer.

There are two new main functions:

io_buffers_select(), which selects up as many buffers as it can. The
caller supplies the iovec array, and io_buffers_select() may allocate a
bigger array if the 'out_len' being passed in is non-zero and bigger
than what fits in the provided iovec. Buffers grabbed with this helper
are permanently assigned.

io_buffers_peek(), which works like io_buffers_select(), except they can
be recycled, if needed. Callers using either of these functions should
call io_put_kbufs() rather than io_put_kbuf() at completion time. The
peek interface must be called with the ctx locked from peek to
completion.

This add a bit state for the request:

- REQ_F_BUFFERS_COMMIT, which means that the the buffers have been
  peeked and should be committed to the buffer ring head when they are
  put as part of completion. Prior to this, req->buf_list was cleared to
  NULL when committed.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: add provided buffer support for IORING_OP_SEND

It's pretty trivial to wire up provided buffer support for the send
side, just like how it's done the receive side. This enables setting up
a buffer ring that an application can use to push pending sends to,
and then have a send pick a buffer from that ring.

One of the challenges with async IO and networking sends is that you
can get into reordering conditions if you have more than one inflight
at the same time. Consider the following scenario where everything is
fine:

1) App queues sendA for socket1
2) App queues sendB for socket1
3) App does io_uring_submit()
4) sendA is issued, completes successfully, posts CQE
5) sendB is issued, completes successfully, posts CQE

All is fine. Requests are always issued in-order, and both complete
inline as most sends do.

However, if we're flooding socket1 with sends, the following could
also result from the same sequence:

1) App queues sendA for socket1
2) App queues sendB for socket1
3) App does io_uring_submit()
4) sendA is issued, socket1 is full, poll is armed for retry
5) Space frees up in socket1, this triggers sendA retry via task_work
6) sendB is issued, completes successfully, posts CQE
7) sendA is retried, completes successfully, posts CQE

Now we've sent sendB before sendA, which can make things unhappy. If
both sendA and sendB had been using provided buffers, then it would look
as follows instead:

1) App queues dataA for sendA, queues sendA for socket1
2) App queues dataB for sendB queues sendB for socket1
3) App does io_uring_submit()
4) sendA is issued, socket1 is full, poll is armed for retry
5) Space frees up in socket1, this triggers sendA retry via task_work
6) sendB is issued, picks first buffer (dataA), completes successfully,
   posts CQE (which says "I sent dataA")
7) sendA is retried, picks first buffer (dataB), completes successfully,
   posts CQE (which says "I sent dataB")

Now we've sent the data in order, and everybody is happy.

It's worth noting that this also opens the door for supporting multishot
sends, as provided buffers would be a prerequisite for that. Those can
trigger either when new buffers are added to the outgoing ring, or (if
stalled due to lack of space) when space frees up in the socket.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: add generic multishot retry helper

This is just moving io_recv_prep_retry() higher up so it can get used
for sends as well, and rename it to be generically useful for both
sends and receives.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/block' into for-next

* for-6.10/block:
  block/mq-deadline: Remove some unused functions

block/mq-deadline: Remove some unused functions

These functions are defined in the mq-deadline.c file, but not called
elsewhere, so delete these unused functions.

block/mq-deadline.c:134:1: warning: unused function 'deadline_earlier_request'.
block/mq-deadline.c:148:1: warning: unused function 'deadline_latter_request'.

Reported-by: Abaci Robot <abaci@linux.alibaba.com>
Closes: https://bugzilla.openanolis.cn/show_bug.cgi?id=8803
Signed-off-by: Jiapeng Chong <jiapeng.chong@linux.alibaba.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240419025610.34298-1-jiapeng.chong@linux.alibaba.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/io_uring' into for-next

* for-6.10/io_uring:
  io_uring/rw: ensure retry condition isn't lost

io_uring/rw: ensure retry condition isn't lost

A previous commit removed the checking on whether or not it was possible
to retry a request, since it's now possible to retry any of them. This
would previously have caused the request to have been ended with an error,
but now the retry condition can simply get lost instead.

Cleanup the retry handling and always just punt it to task_work, which
will queue it with io-wq appropriately.

Reported-by: Changhui Zhong <czhong@redhat.com>
Tested-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Fixes: cca6571381a0 ("io_uring/rw: cleanup retry path")
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/block' into for-next

* for-6.10/block: (31 commits)
  null_blk: Simplify null_zone_write()
  null_blk: Do zone resource management only if necessary
  null_blk: Have all null_handle_xxx() return a blk_status_t
  block: Do not special-case plugging of zone write operations
  block: Do not force select mq-deadline with CONFIG_BLK_DEV_ZONED
  block: Remove zone write locking
  block: Replace zone_wlock debugfs entry with zone_wplugs entry
  block: Move zone related debugfs attribute to blk-zoned.c
  block: Do not check zone type in blk_check_zone_append()
  block: Remove elevator required features
  block: mq-deadline: Remove support for zone write locking
  block: Simplify blk_revalidate_disk_zones() interface
  block: Remove BLK_STS_ZONE_RESOURCE
  nvmet: zns: Do not reference the gendisk conv_zones_bitmap
  null_blk: Introduce fua attribute
  null_blk: Introduce zone_append_max_sectors attribute
  null_blk: Do not request ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE elevator feature
  ublk_drv: Do not request ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE elevator feature
  scsi: sd: Use the block layer zone append emulation
  dm: Use the block layer zone append emulation
  ...

null_blk: Simplify null_zone_write()

In null_zone_write, we do not need to first check if the target zone
condition is FULL, READONLY or OFFLINE: for theses conditions, the check
of the command sector against the zone write pointer will always result
in the command failing. Remove these checks.

We still however need to check that the target zone write pointer is not
invalid for zone append operations. To do so, add the macro
NULL_ZONE_INVALID_WP and use it in null_set_zone_cond() when changing a
zone to READONLY or OFFLINE condition.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240411085502.728558-4-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: Do zone resource management only if necessary

For zoned null_blk devices setup without any limit on the maximum number
of open and active zones, there is no need to count the number of zones
that are implicitly open, explicitly open and closed. This is indicated
by the boolean field need_zone_res_mgmt of sturct nullb_device.

Modify the zone management functions null_reset_zone(),
null_finish_zone(), null_open_zone() and null_close_zone() to manage
the zone condition counters only if the device need_zone_res_mgmt field
is true. With this change, the function __null_close_zone() is removed
and integrated into the 2 caller sites directly, with the
null_close_imp_open_zone() call site greatly simplified as this function
closes zones that are known to be in the implicit open condition.

null_zone_write() is modified in a similar manner to do zone condition
accouting only when the device need_zone_res_mgmt field is true.

With these changes, the inline helpers null_lock_zone_res() and
null_unlock_zone_res() are removed and replaced with direct calls to
spin_lock()/spin_unlock().

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240411085502.728558-3-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: Have all null_handle_xxx() return a blk_status_t

Modify the null_handle_flush() and null_handle_rq() functions to return
a blk_status_t instead of an errno to simplify the call sites of these
functions and to be consistant with other null_handle_xxx() functions.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Nitesh Shetty <nj.shetty@samsung.com>
Reviewed-by: Chaitanya Kulkarni <kch@nvidia.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240411085502.728558-2-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Do not special-case plugging of zone write operations

With the block layer zone write plugging being automatically done for
any write operation to a zone of a zoned block device, a regular request
plugging handled through current->plug can only ever see at most a
single write request per zone. In such case, any potential reordering
of the plugged requests will be harmless. We can thus remove the special
casing for write operations to zones and have these requests plugged as
well. This allows removing the function blk_mq_plug and instead directly
using current->plug where needed.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-29-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Do not force select mq-deadline with CONFIG_BLK_DEV_ZONED

Now that zone block device write ordering control does not depend
anymore on mq-deadline and zone write locking, there is no need to force
select the mq-deadline scheduler when CONFIG_BLK_DEV_ZONED is enabled.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-28-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Remove zone write locking

Zone write locking is now unused and replaced with zone write plugging.
Remove all code that was implementing zone write locking, that is, the
various helper functions controlling request zone write locking and
the gendisk attached zone bitmaps.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-27-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Replace zone_wlock debugfs entry with zone_wplugs entry

In preparation to completely remove zone write locking, replace the
"zone_wlock" mq-debugfs entry that was listing zones that are
write-locked with the zone_wplugs entry which lists the zones that
currently have a write plug allocated.

The write plug information provided is: the zone number, the zone write
plug flags, the zone write plug write pointer offset and the number of
BIOs currently waiting for execution in the zone write plug BIO list.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-26-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Move zone related debugfs attribute to blk-zoned.c

block/blk-mq-debugfs-zone.c contains a single debugfs attribute
function. Defining this outside of block/blk-zoned.c does not really
help in any way, so move this zone related debugfs attribute to
block/blk-zoned.c and delete block/blk-mq-debugfs-zone.c.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-25-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Do not check zone type in blk_check_zone_append()

Zone append operations are only allowed to target sequential write
required zones. blk_check_zone_append() uses bio_zone_is_seq() to check
this. However, this check is not necessary because:
1) For NVMe ZNS namespace devices, only sequential write required zones
   exist, making the zone type check useless.
2) For null_blk, the driver will fail the request anyway, thus notifying
   the user that a conventional zone was targeted.
3) For all other zoned devices, zone append is now emulated using zone
   write plugging, which checks that a zone append operation does not
   target a conventional zone.

In preparation for the removal of zone write locking and its
conventional zone bitmap (used by bio_zone_is_seq()), remove the
bio_zone_is_seq() call from blk_check_zone_append().

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-24-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Remove elevator required features

The only elevator feature ever implemented is ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
for signaling that a scheduler implements zone write locking to tightly
control the dispatching order of write operations to zoned block
devices. With the removal of zone write locking support in mq-deadline
and the reliance of all block device drivers on the block layer zone
write plugging to control ordering of write operations to zones, the
elevator feature ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE is completely unused.
Remove it, and also remove the now unused code for filtering the
possible schedulers for a block device based on required features.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-23-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: mq-deadline: Remove support for zone write locking

With the block layer generic plugging of write operations for zoned
block devices, mq-deadline, or any other scheduler, can only ever
see at most one write operation per zone at any time. There is thus no
sequentiality requirements for these writes and thus no need to tightly
control the dispatching of write requests using zone write locking.

Remove all the code that implement this control in the mq-deadline
scheduler and remove advertizing support for the
ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE elevator feature.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-22-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Simplify blk_revalidate_disk_zones() interface

The only user of blk_revalidate_disk_zones() second argument was the
SCSI disk driver (sd). Now that this driver does not require this
update_driver_data argument, remove it to simplify the interface of
blk_revalidate_disk_zones(). Also update the function kdoc comment to
be more accurate (i.e. there is no gendisk ->revalidate method).

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-21-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Remove BLK_STS_ZONE_RESOURCE

The zone append emulation of the scsi disk driver was the only driver
using BLK_STS_ZONE_RESOURCE. With this code removed,
BLK_STS_ZONE_RESOURCE is now unused. Remove this macro definition and
simplify blk_mq_dispatch_rq_list() where this status code was handled.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-20-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

nvmet: zns: Do not reference the gendisk conv_zones_bitmap

The gendisk conventional zone bitmap is going away. So to check for the
presence of conventional zones on a zoned target device, always use
report zones.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Chaitanya Kulkarni <kch@nvidia.com>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-19-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: Introduce fua attribute

Add the fua configfs attribute and module parameter to allow
configuring if the device supports FUA or not. Using this attribute
has an effect on the null_blk device only if memory backing is enabled
together with a write cache (cache_size option).

This new attribute allows configuring a null_blk device with a write
cache but without FUA support. This is convenient to test the block
layer flush machinery.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Chaitanya Kulkarni <kch@nvidia.com>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-18-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: Introduce zone_append_max_sectors attribute

Add the zone_append_max_sectors configfs attribute and module parameter
to allow configuring the maximum number of 512B sectors of zone append
operations. This attribute is meaningful only for zoned null block
devices.

If not specified, the default is unchanged and the zoned device max
append sectors limit is set to the device max sectors limit.
If a non 0 value is used for this attribute, which is the default,
then native support for zone append operations is enabled.
Setting a 0 value disables native zone append operations support to
instead use the block layer emulation.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Chaitanya Kulkarni <kch@nvidia.com>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-17-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

null_blk: Do not request ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE elevator feature

With zone write plugging enabled at the block layer level, a zoned
device can only ever see at most a single write operation per zone.
There is thus no need to request a block scheduler with strick per-zone
sequential write ordering control through the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
feature. Removing this allows using a zoned null_blk device with any
scheduler, including "none".

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Chaitanya Kulkarni <kch@nvidia.com>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-16-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

ublk_drv: Do not request ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE elevator feature

With zone write plugging enabled at the block layer level, any zone
device can only ever see at most a single write operation per zone.
There is thus no need to request a block scheduler with strick per-zone
sequential write ordering control through the ELEVATOR_F_ZBD_SEQ_WRITE
feature. Removing this allows using a zoned ublk device with any
scheduler, including "none".

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-15-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

scsi: sd: Use the block layer zone append emulation

Set the request queue of a TYPE_ZBC device as needing zone append
emulation by setting the device queue max_zone_append_sectors limit to
0. This enables the block layer generic implementation provided by zone
write plugging. With this, the sd driver will never see a
REQ_OP_ZONE_APPEND request and the zone append emulation code
implemented in sd_zbc.c can be removed.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-14-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

dm: Use the block layer zone append emulation

For targets requiring zone append operation emulation with regular
writes (e.g. dm-crypt), we can use the block layer emulation provided by
zone write plugging. Remove DM implemented zone append emulation and
enable the block layer one.

This is done by setting the max_zone_append_sectors limit of the
mapped device queue to 0 for mapped devices that have a target table
that cannot support native zone append operations (e.g. dm-crypt).
Such mapped devices are flagged with the DMF_EMULATE_ZONE_APPEND flag.
dm_split_and_process_bio() is modified to execute
blk_zone_write_plug_bio() for such device to let the block layer
transform zone append operations into regular writes.  This is done
after ensuring that the submitted BIO is split if it straddles zone
boundaries. Both changes are implemented unsing the inline helpers
dm_zone_write_plug_bio() and dm_zone_bio_needs_split() respectively.

dm_revalidate_zones() is also modified to use the block layer provided
function blk_revalidate_disk_zones() so that all zone resources needed
for zone append emulation are initialized by the block layer without DM
core needing to do anything. Since the device table is not yet live when
dm_revalidate_zones() is executed, enabling the use of
blk_revalidate_disk_zones() requires adding a pointer to the device
table in struct mapped_device. This avoids errors in
dm_blk_report_zones() trying to get the table with dm_get_live_table().
The mapped device table pointer is set to the table passed as argument
to dm_revalidate_zones() before calling blk_revalidate_disk_zones() and
reset to NULL after this function returns to restore the live table
handling for user call of report zones.

All the code related to zone append emulation is removed from
dm-zone.c. This leads to simplifications of the functions __map_bio()
and dm_zone_endio(). This later function now only needs to deal with
completions of real zone append operations for targets that support it.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Mike Snitzer <snitzer@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-13-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Allow BIO-based drivers to use blk_revalidate_disk_zones()

In preparation for allowing BIO based device drivers to use zone write
plugging and its zone append emulation, allow these drivers to call
blk_revalidate_disk_zones() so that all zone resources necessary to zone
write plugging can be initialized.

To do so, remove the check in blk_revalidate_disk_zones() restricting
the use of this function to mq request-based drivers to allow also
BIO-based drivers to use it. This is safe to do as long as the
BIO-based block device queue is already setup and usable, as it should,
and can be safely frozen.

The helper function disk_need_zone_resources() is added to control the
allocation and initialization of the zone write plug hash table and
of the conventional zone bitmap only for mq devices and for BIO-based
devices that require zone append emulation.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-12-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Implement zone append emulation

Given that zone write plugging manages all writes to zones of a zoned
block device and tracks the write pointer position of all zones that are
not full nor empty, emulating zone append operations using regular
writes can be implemented generically, without relying on the underlying
device driver to implement such emulation. This is needed for devices
that do not natively support the zone append command (e.g. SMR
hard-disks).

A device may request zone append emulation by setting its
max_zone_append_sectors queue limit to 0. For such device, the function
blk_zone_wplug_prepare_bio() changes zone append BIOs into
non-mergeable regular write BIOs. Modified zone append BIOs are flagged
with the new BIO flag BIO_EMULATES_ZONE_APPEND. This flag is checked
on completion of the BIO in blk_zone_write_plug_bio_endio() to restore
the original REQ_OP_ZONE_APPEND operation code of the BIO.

The block layer internal inline helper function bio_is_zone_append() is
added to test if a BIO is either a native zone append operation
(REQ_OP_ZONE_APPEND operation code) or if it is flagged with
BIO_EMULATES_ZONE_APPEND. Given that both native and emulated zone
append BIO completion handling should be similar, The functions
blk_update_request() and blk_zone_complete_request_bio() are modified to
use bio_is_zone_append() to execute blk_zone_update_request_bio() for
both native and emulated zone append operations.

This commit contains contributions from Christoph Hellwig <hch@lst.de>.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-11-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Allow zero value of max_zone_append_sectors queue limit

In preparation for adding a generic zone append emulation using zone
write plugging, allow device drivers supporting zoned block device to
set a the max_zone_append_sectors queue limit of a device to 0 to
indicate the lack of native support for zone append operations and that
the block layer should emulate these operations using regular write
operations.

blk_queue_max_zone_append_sectors() is modified to allow passing 0 as
the max_zone_append_sectors argument. The function
queue_max_zone_append_sectors() is also modified to ensure that the
minimum of the max_hw_sectors and chunk_sectors limit is used whenever
the max_zone_append_sectors limit is 0. This minimum is consistent with
the value set for the max_zone_append_sectors limit by the function
blk_validate_zoned_limits() when limits for a queue are validated.

The helper functions queue_emulates_zone_append() and
bdev_emulates_zone_append() are added to test if a queue (or block
device) emulates zone append operations.

In order for blk_revalidate_disk_zones() to accept zoned block devices
relying on zone append emulation, the direct check to the
max_zone_append_sectors queue limit of the disk is replaced by a check
using the value returned by queue_max_zone_append_sectors(). Similarly,
queue_zone_append_max_show() is modified to use the same accessor so
that the sysfs attribute advertizes the non-zero limit that will be
used, regardless if it is for native or emulated commands.

For stacking drivers, a top device should not need to care if the
underlying devices have native or emulated zone append operations.
blk_stack_limits() is thus modified to set the top device
max_zone_append_sectors limit using the new accessor
queue_limits_max_zone_append_sectors(). queue_max_zone_append_sectors()
is modified to use this function as well. Stacking drivers that require
zone append emulation, e.g. dm-crypt, can still request this feature by
calling blk_queue_max_zone_append_sectors() with a 0 limit.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-10-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Fake max open zones limit when there is no limit

For a zoned block device that has no limit on the number of open zones
and no limit on the number of active zones, the zone write plug mempool
is created with a size of 128 zone write plugs. For such case, set the
device max_open_zones queue limit to this value to indicate to the user
the potential performance penalty that may happen when writing
simultaneously to more zones than the mempool size.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-9-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Introduce zone write plugging

Zone write plugging implements a per-zone "plug" for write operations
to control the submission and execution order of write operations to
sequential write required zones of a zoned block device. Per-zone
plugging guarantees that at any time there is at most only one write
request per zone being executed. This mechanism is intended to replace
zone write locking which implements a similar per-zone write throttling
at the scheduler level, but is implemented only by mq-deadline.

Unlike zone write locking which operates on requests, zone write
plugging operates on BIOs. A zone write plug is simply a BIO list that
is atomically manipulated using a spinlock and a kblockd submission
work. A write BIO to a zone is "plugged" to delay its execution if a
write BIO for the same zone was already issued, that is, if a write
request for the same zone is being executed. The next plugged BIO is
unplugged and issued once the write request completes.

This mechanism allows to:
 - Untangle zone write ordering from block IO schedulers. This allows
   removing the restriction on using mq-deadline for writing to zoned
   block devices. Any block IO scheduler, including "none" can be used.
 - Zone write plugging operates on BIOs instead of requests. Plugged
   BIOs waiting for execution thus do not hold scheduling tags and thus
   are not preventing other BIOs from executing (reads or writes to
   other zones). Depending on the workload, this can significantly
   improve the device use (higher queue depth operation) and
   performance.
 - Both blk-mq (request based) zoned devices and BIO-based zoned devices
   (e.g.  device mapper) can use zone write plugging. It is mandatory
   for the former but optional for the latter. BIO-based drivers can
   use zone write plugging to implement write ordering guarantees, or
   the drivers can implement their own if needed.
 - The code is less invasive in the block layer and is mostly limited to
   blk-zoned.c with some small changes in blk-mq.c, blk-merge.c and
   bio.c.

Zone write plugging is implemented using struct blk_zone_wplug. This
structure includes a spinlock, a BIO list and a work structure to
handle the submission of plugged BIOs. Zone write plugs structures are
managed using a per-disk hash table.

Plugging of zone write BIOs is done using the function
blk_zone_write_plug_bio() which returns false if a BIO execution does
not need to be delayed and true otherwise. This function is called
from blk_mq_submit_bio() after a BIO is split to avoid large BIOs
spanning multiple zones which would cause mishandling of zone write
plugs. This ichange enables by default zone write plugging for any mq
request-based block device. BIO-based device drivers can also use zone
write plugging by expliclty calling blk_zone_write_plug_bio() in their
->submit_bio method. For such devices, the driver must ensure that a
BIO passed to blk_zone_write_plug_bio() is already split and not
straddling zone boundaries.

Only write and write zeroes BIOs are plugged. Zone write plugging does
not introduce any significant overhead for other operations. A BIO that
is being handled through zone write plugging is flagged using the new
BIO flag BIO_ZONE_WRITE_PLUGGING. A request handling a BIO flagged with
this new flag is flagged with the new RQF_ZONE_WRITE_PLUGGING flag.
The completion of BIOs and requests flagged trigger respectively calls
to the functions blk_zone_write_bio_endio() and
blk_zone_write_complete_request(). The latter function is used to
trigger submission of the next plugged BIO using the zone plug work.
blk_zone_write_bio_endio() does the same for BIO-based devices.
This ensures that at any time, at most one request (blk-mq devices) or
one BIO (BIO-based devices) is being executed for any zone. The
handling of zone write plugs using a per-zone plug spinlock maximizes
parallelism and device usage by allowing multiple zones to be writen
simultaneously without lock contention.

Zone write plugging ignores flush BIOs without data. Hovever, any flush
BIO that has data is always plugged so that the write part of the flush
sequence is serialized with other regular writes.

Given that any BIO handled through zone write plugging will be the only
BIO in flight for the target zone when it is executed, the unplugging
and submission of a BIO will have no chance of successfully merging with
plugged requests or requests in the scheduler. To overcome this
potential performance degradation, blk_mq_submit_bio() calls the
function blk_zone_write_plug_attempt_merge() to try to merge other
plugged BIOs with the one just unplugged and submitted. Successful
merging is signaled using blk_zone_write_plug_bio_merged(), called from
bio_attempt_back_merge(). Furthermore, to avoid recalculating the number
of segments of plugged BIOs to attempt merging, the number of segments
of a plugged BIO is saved using the new struct bio field
__bi_nr_segments. To avoid growing the size of struct bio, this field is
added as a union with the bio_cookie field. This is safe to do as
polling is always disabled for plugged BIOs.

When BIOs are plugged in a zone write plug, the device request queue
usage counter is always incremented. This reference is kept and reused
for blk-mq devices when the plugged BIO is unplugged and submitted
again using submit_bio_noacct_nocheck(). For this case, the unplugged
BIO is already flagged with BIO_ZONE_WRITE_PLUGGING and
blk_mq_submit_bio() proceeds directly to allocating a new request for
the BIO, re-using the usage reference count taken when the BIO was
plugged. This extra reference count is dropped in
blk_zone_write_plug_attempt_merge() for any plugged BIO that is
successfully merged. Given that BIO-based devices will not take this
path, the extra reference is dropped after a plugged BIO is unplugged
and submitted.

Zone write plugs are dynamically allocated and managed using a hash
table (an array of struct hlist_head) with RCU protection.
A zone write plug is allocated when a write BIO is received for the
zone and not freed until the zone is fully written, reset or finished.
To detect when a zone write plug can be freed, the write state of each
zone is tracked using a write pointer offset which corresponds to the
offset of a zone write pointer relative to the zone start. Write
operations always increment this write pointer offset. Zone reset
operations set it to 0 and zone finish operations set it to the zone
size.

If a write error happens, the wp_offset value of a zone write plug may
become incorrect and out of sync with the device managed write pointer.
This is handled using the zone write plug flag BLK_ZONE_WPLUG_ERROR.
The function blk_zone_wplug_handle_error() is called from the new disk
zone write plug work when this flag is set. This function executes a
report zone to update the zone write pointer offset to the current
value as indicated by the device. The disk zone write plug work is
scheduled whenever a BIO flagged with BIO_ZONE_WRITE_PLUGGING completes
with an error or when bio_zone_wplug_prepare_bio() detects an unaligned
write. Once scheduled, the disk zone write plugs work keeps running
until all zone errors are handled.

To match the new data structures used for zoned disks, the function
disk_free_zone_bitmaps() is renamed to the more generic
disk_free_zone_resources(). The function disk_init_zone_resources() is
also introduced to initialize zone write plugs resources when a gendisk
is allocated.

In order to guarantee that the user can simultaneously write up to a
number of zones equal to a device max active zone limit or max open zone
limit, zone write plugs are allocated using a mempool sized to the
maximum of these 2 device limits. For a device that does not have
active and open zone limits, 128 is used as the default mempool size.

If a change to the device active and open zone limits is detected, the
disk mempool is resized when blk_revalidate_disk_zones() is executed.

This commit contains contributions from Christoph Hellwig <hch@lst.de>.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-8-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Remember zone capacity when revalidating zones

In preparation for adding zone write plugging, modify
blk_revalidate_disk_zones() to get the capacity of zones of a zoned
block device. This capacity value as a number of 512B sectors is stored
in the gendisk zone_capacity field.

Given that host-managed SMR disks (including zoned UFS drives) and all
known NVMe ZNS devices have the same zone capacity for all zones
blk_revalidate_disk_zones() returns an error if different capacities are
detected for different zones.

This also adds check to verify that the values reported by the device
for zone capacities are correct, that is, that the zone capacity is
never 0, does not exceed the zone size and is equal to the zone size for
conventional zones.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-7-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Allow using bio_attempt_back_merge() internally

Remove "static" from the definition of bio_attempt_back_merge() and
declare this function in block/blk.h to allow using it internally from
other block layer files. The definition of enum bio_merge_status is
also moved to block/blk.h.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-6-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Introduce bio_straddles_zones() and bio_offset_from_zone_start()

Implement the inline helper functions bio_straddles_zones() and
bio_offset_from_zone_start() to respectively test if a BIO crosses a
zone boundary (the start sector and last sector belong to different
zones) and to obtain the offset of a BIO from the start sector of its
target zone.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-5-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Introduce blk_zone_update_request_bio()

On completion of a zone append request, the request sector indicates the
location of the written data. This value must be returned to the user
through the BIO iter sector. This is done in 2 places: in
blk_complete_request() and in blk_update_request(). Introduce the inline
helper function blk_zone_update_request_bio() to avoid duplicating
this BIO update for zone append requests, and to compile out this
helper call when CONFIG_BLK_DEV_ZONED is not enabled.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-4-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Remove req_bio_endio()

Moving req_bio_endio() code into its only caller, blk_update_request(),
allows reducing accesses to and tests of bio and request fields. Also,
given that partial completions of zone append operations is not
possible and that zone append operations cannot be merged, the update
of the BIO sector using the request sector for these operations can be
moved directly before the call to bio_endio().

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-3-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

block: Restore sector of flush requests

On completion of a flush sequence, blk_flush_restore_request() restores
the bio of a request to the original submitted BIO. However, the last
use of the request in the flush sequence may have been for a POSTFLUSH
which does not have a sector. So make sure to restore the request sector
using the iter sector of the original BIO. This BIO has not changed yet
since the completions of the flush sequence intermediate steps use
requeueing of the request until all steps are completed.

Restoring the request sector ensures that blk_mq_end_request() will see
a valid sector as originally set when the flush BIO was submitted.

Signed-off-by: Damien Le Moal <dlemoal@kernel.org>
Reviewed-by: Hannes Reinecke <hare@suse.de>
Reviewed-by: Bart Van Assche <bvanassche@acm.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Tested-by: Hans Holmberg <hans.holmberg@wdc.com>
Tested-by: Dennis Maisenbacher <dennis.maisenbacher@wdc.com>
Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Reviewed-by: Johannes Thumshirn <johannes.thumshirn@wdc.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240408014128.205141-2-dlemoal@kernel.org
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/io_uring' into for-next

* for-6.10/io_uring:
  io-wq: Drop intermediate step between pending list and active work
  io-wq: write next_work before dropping acct_lock

io-wq: Drop intermediate step between pending list and active work

next_work is only used to make the work visible for
cancellation. Instead, we can just directly write to cur_work before
dropping the acct_lock and avoid the extra hop.

Signed-off-by: Gabriel Krisman Bertazi <krisman@suse.de>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240416021054.3940-3-krisman@suse.de
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io-wq: write next_work before dropping acct_lock

Commit 361aee450c6e ("io-wq: add intermediate work step between pending
list and active work") closed a race between a cancellation and the work
being removed from the wq for execution.  To ensure the request is
always reachable by the cancellation, we need to move it within the wq
lock, which also synchronizes the cancellation.  But commit
42abc95f05bf ("io-wq: decouple work_list protection from the big
wqe->lock") replaced the wq lock here and accidentally reintroduced the
race by releasing the acct_lock too early.

In other words:

        worker                |     cancellation
work = io_get_next_work()     |
raw_spin_unlock(&acct->lock); |
      |
                              | io_acct_cancel_pending_work
                              | io_wq_worker_cancel()
worker->next_work = work

Using acct_lock is still enough since we synchronize on it on
io_acct_cancel_pending_work.

Fixes: 42abc95f05bf ("io-wq: decouple work_list protection from the big wqe->lock")
Signed-off-by: Gabriel Krisman Bertazi <krisman@suse.de>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240416021054.3940-2-krisman@suse.de
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/io_uring' into for-next

* for-6.10/io_uring:
  io_uring/sqpoll: work around a potential audit memory leak

io_uring/sqpoll: work around a potential audit memory leak

kmemleak complains that there's a memory leak related to connect
handling:

unreferenced object 0xffff0001093bdf00 (size 128):
comm "iou-sqp-455", pid 457, jiffies 4294894164
hex dump (first 32 bytes):
02 00 fa ea 7f 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  ................
backtrace (crc 2e481b1a):
[<00000000c0a26af4>] kmemleak_alloc+0x30/0x38
[<000000009c30bb45>] kmalloc_trace+0x228/0x358
[<000000009da9d39f>] __audit_sockaddr+0xd0/0x138
[<0000000089a93e34>] move_addr_to_kernel+0x1a0/0x1f8
[<000000000b4e80e6>] io_connect_prep+0x1ec/0x2d4
[<00000000abfbcd99>] io_submit_sqes+0x588/0x1e48
[<00000000e7c25e07>] io_sq_thread+0x8a4/0x10e4
[<00000000d999b491>] ret_from_fork+0x10/0x20

which can can happen if:

1) The command type does something on the prep side that triggers an
   audit call.
2) The thread hasn't done any operations before this that triggered
   an audit call inside ->issue(), where we have audit_uring_entry()
   and audit_uring_exit().

Work around this by issuing a blanket NOP operation before the SQPOLL
does anything.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/block' into for-next

* for-6.10/block:
  block: Call blkdev_dio_unaligned() from blkdev_direct_IO()

block: Call blkdev_dio_unaligned() from blkdev_direct_IO()

blkdev_dio_unaligned() is called from __blkdev_direct_IO(),
__blkdev_direct_IO_simple(), and __blkdev_direct_IO_async(), and all these
are only called from blkdev_direct_IO().

Move the blkdev_dio_unaligned() call to the common callsite,
blkdev_direct_IO().

Pass those functions the bdev pointer from blkdev_direct_IO(), as it is
non-trivial to look up.

Reviewed-by: Keith Busch <kbusch@kernel.org>
Reviewed-by: Christoph Hellwig <hch@lst.de>
Reviewed-by: Luis Chamberlain <mcgrof@kernel.org>
Signed-off-by: John Garry <john.g.garry@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240415122020.1541594-1-john.g.garry@oracle.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

Merge branch 'for-6.10/io_uring' into for-next

* for-6.10/io_uring: (72 commits)
  io_uring/notif: shrink account_pages to u32
  io_uring/notif: remove ctx var from io_notif_tw_complete
  io_uring/notif: refactor io_tx_ubuf_complete()
  io_uring: ensure overflow entries are dropped when ring is exiting
  io_uring/timeout: remove duplicate initialization of the io_timeout list.
  io_uring: consolidate overflow flushing
  io_uring: always lock __io_cqring_overflow_flush
  io_uring: open code io_cqring_overflow_flush()
  io_uring: remove extra SQPOLL overflow flush
  io_uring: unexport io_req_cqe_overflow()
  io_uring: separate header for exported net bits
  io_uring/net: set MSG_ZEROCOPY for sendzc in advance
  io_uring/net: get rid of io_notif_complete_tw_ext
  io_uring/net: merge ubuf sendzc callbacks
  io_uring: return void from io_put_kbuf_comp()
  io_uring: remove io_req_put_rsrc_locked()
  io_uring: remove async request cache
  io_uring: turn implicit assumptions into a warning
  io_uring: kill dead code in io_req_complete_post
  io_uring/kbuf: remove dead define
  ...

Merge branch 'for-6.10/block' into for-next

* for-6.10/block:
  blk-cgroup: use group allocation/free of per-cpu counters API
  btrfs use bio_list_merge_init
  dm: use bio_list_merge_init
  blk-cgroup: use bio_list_merge_init
  block: add a bio_list_merge_init helper
  blk-throttle: Only use seq_printf() in tg_prfill_limit()
  blk-mq: don't schedule block kworker on isolated CPUs
  brd: Remove use of page->index

io_uring/notif: shrink account_pages to u32

->account_pages is the number of pages we account against the user
derived from unsigned len, it definitely fits into unsigned, which saves
some space in struct io_notif_data.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/19f2687fcb36daa74d86f4a27bfb3d35cffec318.1713185320.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/notif: remove ctx var from io_notif_tw_complete

We don't need ctx in the hottest path, i.e. registered buffers,
let's get it only when we need it.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/e7345e268ffaeaf79b4c8f3a5d019d6a87a3d1f1.1713185320.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/notif: refactor io_tx_ubuf_complete()

Flip the dec_and_test "if", that makes the function extension easier in
the future.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/43939e2b04dff03bff5d7227c98afedf951227b3.1713185320.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: ensure overflow entries are dropped when ring is exiting

A previous consolidation cleanup missed handling the case where the ring
is dying, and __io_cqring_overflow_flush() doesn't flush entries if the
CQ ring is already full. This is fine for the normal CQE overflow
flushing, but if the ring is going away, we need to flush everything,
even if it means simply freeing the overflown entries.

Fixes: 6c948ec44b29 ("io_uring: consolidate overflow flushing")
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/timeout: remove duplicate initialization of the io_timeout list.

In the __io_timeout_prep function, the io_timeout list is initialized
twice, removing the meaningless second initialization.

Signed-off-by: Ruyi Zhang <ruyi.zhang@samsung.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240411055953.2029218-1-ruyi.zhang@samsung.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: consolidate overflow flushing

Consolidate __io_cqring_overflow_flush and io_cqring_overflow_kill()
into a single function as it once was, it's easier to work with it this
way.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/986b42c35e76a6be7aa0cdcda0a236a2222da3a7.1712708261.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: always lock __io_cqring_overflow_flush

Conditional locking is never great, in case of
__io_cqring_overflow_flush(), which is a slow path, it's not justified.
Don't handle IOPOLL separately, always grab uring_lock for overflow
flushing.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/162947df299aa12693ac4b305dacedab32ec7976.1712708261.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: open code io_cqring_overflow_flush()

There is only one caller of io_cqring_overflow_flush(), open code it

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/a1fecd56d9dba923ed8d4d159727fa939d3baa2a.1712708261.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove extra SQPOLL overflow flush

c1edbf5f081be ("io_uring: flag SQPOLL busy condition to userspace")
added an extra overflowed CQE flush in the SQPOLL submission path due to
backpressure, which was later removed. Remove the flush and let
io_cqring_wait() / iopoll handle it.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/2a83b0724ca6ca9d16c7d79a51b77c81876b2e39.1712708261.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: unexport io_req_cqe_overflow()

There are no users of io_req_cqe_overflow() apart from io_uring.c, make
it static.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/f4295eb2f9eb98d5db38c0578f57f0b86bfe0d8c.1712708261.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: separate header for exported net bits

We're exporting some io_uring bits to networking, e.g. for implementing
a net callback for io_uring cmds, but we don't want to expose more than
needed. Add a separate header for networking.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: David Wei <dw@davidwei.uk>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240409210554.1878789-1-dw@davidwei.uk
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: set MSG_ZEROCOPY for sendzc in advance

We can set MSG_ZEROCOPY at the preparation step, do it so we don't have
to care about it later in the issue callback.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/c2c22aaa577624977f045979a6db2b9fb2e5648c.1712534031.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: get rid of io_notif_complete_tw_ext

io_notif_complete_tw_ext() can be removed and combined with
io_notif_complete_tw to make it simpler without sacrificing
anything.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/025a124a5e20e2474a57e2f04f16c422eb83063c.1712534031.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: merge ubuf sendzc callbacks

Splitting io_tx_ubuf_callback_ext from io_tx_ubuf_callback is a pre
mature optimisation that doesn't give us much. Merge the functions into
one and reclaim some simplicity back.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/d44d68f6f7add33a0dcf0b7fd7b73c2dc543604f.1712534031.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: return void from io_put_kbuf_comp()

The only caller doesn't handle the return value of io_put_kbuf_comp(), so
change its return type into void.

Also follow Jens's suggestion to rename it as io_put_kbuf_drop().

Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240407132759.4056167-1-ming.lei@redhat.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove io_req_put_rsrc_locked()

io_req_put_rsrc_locked() is a weird shim function around
io_req_put_rsrc(). All calls to io_req_put_rsrc() require holding
->uring_lock, so we can just use it directly.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/a195bc78ac3d2c6fbaea72976e982fe51e50ecdd.1712331455.git.asml.silence@gmail.com
Reviewed-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: remove async request cache

io_req_complete_post() was a sole user of ->locked_free_list, but
since we just gutted the function, the cache is not used anymore and
can be removed.

->locked_free_list served as an asynhronous counterpart of the main
request (i.e. struct io_kiocb) cache for all unlocked cases like io-wq.
Now they're all forced to be completed into the main cache directly,
off of the normal completion path or via io_free_req().

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/7bffccd213e370abd4de480e739d8b08ab6c1326.1712331455.git.asml.silence@gmail.com
Reviewed-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: turn implicit assumptions into a warning

io_req_complete_post() is now io-wq only and shouldn't be used outside
of it, i.e. it relies that io-wq holds a ref for the request as
explained in a comment below. Let's add a warning to enforce the
assumption and make sure nobody would try to do anything weird.

Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/1013b60c35d431d0698cafbc53c06f5917348c20.1712331455.git.asml.silence@gmail.com
Reviewed-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: kill dead code in io_req_complete_post

Since commit 8f6c829491fe ("io_uring: remove struct io_tw_state::locked"),
io_req_complete_post() is only called from io-wq submit work, where the
request reference is guaranteed to be grabbed and won't drop to zero
in io_req_complete_post().

Kill the dead code, meantime add req_ref_put() to put the reference.

Cc: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Ming Lei <ming.lei@redhat.com>
Reviewed-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Signed-off-by: Pavel Begunkov <asml.silence@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/1d8297e2046553153e763a52574f0e0f4d512f86.1712331455.git.asml.silence@gmail.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/kbuf: remove dead define

We no longer use IO_BUFFER_LIST_BUF_PER_PAGE, kill it.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: fix warnings on shadow variables

There are a few of those:

io_uring/fdinfo.c:170:16: warning: declaration shadows a local variable [-Wshadow]
  170 |                 struct file *f = io_file_from_index(&ctx->file_table, i);
      |                              ^
io_uring/fdinfo.c:53:67: note: previous declaration is here
   53 | __cold void io_uring_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *f)
      |                                                                   ^
io_uring/cancel.c:187:25: warning: declaration shadows a local variable [-Wshadow]
  187 |                 struct io_uring_task *tctx = node->task->io_uring;
      |                                       ^
io_uring/cancel.c:166:31: note: previous declaration is here
  166 |                              struct io_uring_task *tctx,
      |                                                    ^
io_uring/register.c:371:25: warning: declaration shadows a local variable [-Wshadow]
  371 |                 struct io_uring_task *tctx = node->task->io_uring;
      |                                       ^
io_uring/register.c:312:24: note: previous declaration is here
  312 |         struct io_uring_task *tctx = NULL;
      |                               ^

and a simple cleanup gets rid of them. For the fdinfo case, make a
distinction between the file being passed in (for the ring), and the
registered files we iterate. For the other two cases, just get rid of
shadowed variable, there's no reason to have a new one.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: move mapping/allocation helpers to a separate file

Move the related code from io_uring.c into memmap.c. No functional
changes in this patch, just cleaning it up a bit now that the full
transition is done.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use unpin_user_pages() where appropriate

There are a few cases of open-rolled loops around unpin_user_page(), use
the generic helper instead.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/kbuf: use vm_insert_pages() for mmap'ed pbuf ring

Rather than use remap_pfn_range() for this and manually free later,
switch to using vm_insert_page() and have it Just Work.

This requires a bit of effort on the mmap lookup side, as the ctx
uring_lock isn't held, which  otherwise protects buffer_lists from being
torn down, and it's not safe to grab from mmap context that would
introduce an ABBA deadlock between the mmap lock and the ctx uring_lock.
Instead, lookup the buffer_list under RCU, as the the list is RCU freed
already. Use the existing reference count to determine whether it's
possible to safely grab a reference to it (eg if it's not zero already),
and drop that reference when done with the mapping. If the mmap
reference is the last one, the buffer_list and the associated memory can
go away, since the vma insertion has references to the inserted pages at
that point.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/kbuf: vmap pinned buffer ring

This avoids needing to care about HIGHMEM, and it makes the buffer
indexing easier as both ring provided buffer methods are now virtually
mapped in a contigious fashion.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: unify io_pin_pages()

Move it into io_uring.c where it belongs, and use it in there as well
rather than have two implementations of this.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use vmap() for ring mapping

This is the last holdout which does odd page checking, convert it to
vmap just like what is done for the non-mmap path.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: get rid of remap_pfn_range() for mapping rings/sqes

Rather than use remap_pfn_range() for this and manually free later,
switch to using vm_insert_pages() and have it Just Work.

If possible, allocate a single compound page that covers the range that
is needed. If that works, then we can just use page_address() on that
page. If we fail to get a compound page, allocate single pages and use
vmap() to map them into the kernel virtual address space.

This just covers the rings/sqes, the other remaining user of the mmap
remap_pfn_range() user will be converted separately. Once that is done,
we can kill the old alloc/free code.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

mm: add nommu variant of vm_insert_pages()

An identical one exists for vm_insert_page(), add one for
vm_insert_pages() to avoid needing to check for CONFIG_MMU in code using
it.

Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: Avoid anonymous enums in io_uring uapi

While valid C, anonymous enums confuse Cython (Python to C translator),
as reported by Ritesh (YoSTEALTH) [1] .  Since people rely on it when
building against liburing and we want to keep this header in sync with
the library version, let's name the existing enums in the uapi header.

[1] https://github.com/cython/cython/issues/3240

Signed-off-by: Gabriel Krisman Bertazi <krisman@suse.de>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240328210935.25640-1-krisman@suse.de
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: use the right type for work_llist empty check

io_task_work_pending() uses wq_list_empty() on ctx->work_llist, but it's
not an io_wq_work_list, it's a struct llist_head. They both have
->first as head-of-list, and it turns out the checks are identical. But
be proper and use the right helper.

Fixes: dac6a0eae793 ("io_uring: ensure iopoll runs local task work as well")
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: Remove the now superfluous sentinel elements from ctl_table array

This commit comes at the tail end of a greater effort to remove the
empty elements at the end of the ctl_table arrays (sentinels) which will
reduce the overall build time size of the kernel and run time memory
bloat by ~64 bytes per sentinel (further information Link :
https://lore.kernel.org/all/ZO5Yx5JFogGi%2FcBo@bombadil.infradead.org/)

Remove sentinel element from kernel_io_uring_disabled_table

Signed-off-by: Joel Granados <j.granados@samsung.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240328-jag-sysctl_remset_misc-v1-6-47c1463b3af2@samsung.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: Remove unused function

The function are defined in the io_uring.c file, but not called
elsewhere, so delete the unused function.

io_uring/io_uring.c:646:20: warning: unused function '__io_cq_unlock'.

Reported-by: Abaci Robot <abaci@linux.alibaba.com>
Closes: https://bugzilla.openanolis.cn/show_bug.cgi?id=8660
Signed-off-by: Jiapeng Chong <jiapeng.chong@linux.alibaba.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20240328022324.78029-1-jiapeng.chong@linux.alibaba.com
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: re-arrange Makefile order

The object list is a bit of a mess, with core and opcode files mixed in.
Re-arrange it so that we have the core bits first, and then opcode
specific files after that.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: refill request cache in memory order

The allocator will generally return memory in order, but
__io_alloc_req_refill() then adds them to a stack and we'll extract them
in the opposite order. This obviously isn't a huge deal, but:

1) it makes debugging easier when they are in order
2) keeping them in-order is the right thing to do
3) reduces the code for adding them to the stack

Just add them in reverse to the stack.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/poll: shrink alloc cache size to 32

This should be plenty, rather than the default of 128, and matches what
we have on the rsrc and futex side as well.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/alloc_cache: switch to array based caching

Currently lists are being used to manage this, but best practice is
usually to have these in an array instead as that it cheaper to manage.

Outside of that detail, games are also played with KASAN as the list
is inside the cached entry itself.

Finally, all users of this need a struct io_cache_entry embedded in
their struct, which is union'ized with something else in there that
isn't used across the free -> realloc cycle.

Get rid of all of that, and simply have it be an array. This will not
change the memory used, as we're just trading an 8-byte member entry
for the per-elem array size.

This reduces the overhead of the recycled allocations, and it reduces
the amount of code code needed to support recycling to about half of
what it currently is.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring: drop ->prep_async()

It's now unused, drop the code related to it. This includes the
io_issue_defs->manual alloc field.

While in there, and since ->async_size is now being used a bit more
frequently and in the issue path, move it to io_issue_defs[].

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/uring_cmd: defer SQE copying until it's needed

The previous commit turned on async data for uring_cmd, and did the
basic conversion of setting everything up on the prep side. However, for
a lot of use cases, -EIOCBQUEUED will get returned on issue, as the
operation got successfully queued. For that case, a persistent SQE isn't
needed, as it's just used for issue.

Unless execution goes async immediately, defer copying the double SQE
until it's necessary.

This greatly reduces the overhead of such commands, as evidenced by
a perf diff from before and after this change:

    10.60%     -8.58%  [kernel.vmlinux]  [k] io_uring_cmd_prep

where the prep side drops from 10.60% to ~2%, which is more expected.
Performance also rises from ~113M IOPS to ~122M IOPS, bringing us back
to where it was before the async command prep.

Tested-by: Anuj Gupta <anuj20.g@samsung.com>
Reviewed-by: Anuj Gupta <anuj20.g@samsung.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/uring_cmd: switch to always allocating async data

Basic conversion ensuring async_data is allocated off the prep path. Adds
a basic alloc cache as well, as passthrough IO can be quite high in rate.

Tested-by: Anuj Gupta <anuj20.g@samsung.com>
Reviewed-by: Anuj Gupta <anuj20.g@samsung.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>

io_uring/net: move connect to always using async data

While doing that, get rid of io_async_connect and just use the generic
io_async_msghdr. Both of them have a struct sockaddr_storage in there,
and while io_async_msghdr is bigger, if the same type can be used then
the netmsg_cache can get reused for connect as well.

Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>