OSDN Git Service

Merge tag 'riscv-for-linus-6.2-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / block / bio.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
4  */
5 #include <linux/mm.h>
6 #include <linux/swap.h>
7 #include <linux/bio.h>
8 #include <linux/blkdev.h>
9 #include <linux/uio.h>
10 #include <linux/iocontext.h>
11 #include <linux/slab.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/export.h>
15 #include <linux/mempool.h>
16 #include <linux/workqueue.h>
17 #include <linux/cgroup.h>
18 #include <linux/highmem.h>
19 #include <linux/sched/sysctl.h>
20 #include <linux/blk-crypto.h>
21 #include <linux/xarray.h>
22
23 #include <trace/events/block.h>
24 #include "blk.h"
25 #include "blk-rq-qos.h"
26 #include "blk-cgroup.h"
27
28 #define ALLOC_CACHE_THRESHOLD   16
29 #define ALLOC_CACHE_SLACK       64
30 #define ALLOC_CACHE_MAX         256
31
32 struct bio_alloc_cache {
33         struct bio              *free_list;
34         struct bio              *free_list_irq;
35         unsigned int            nr;
36         unsigned int            nr_irq;
37 };
38
39 static struct biovec_slab {
40         int nr_vecs;
41         char *name;
42         struct kmem_cache *slab;
43 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
44         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
45         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
46         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
47         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
48 };
49
50 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
51 {
52         switch (nr_vecs) {
53         /* smaller bios use inline vecs */
54         case 5 ... 16:
55                 return &bvec_slabs[0];
56         case 17 ... 64:
57                 return &bvec_slabs[1];
58         case 65 ... 128:
59                 return &bvec_slabs[2];
60         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
61                 return &bvec_slabs[3];
62         default:
63                 BUG();
64                 return NULL;
65         }
66 }
67
68 /*
69  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
70  * IO code that does not need private memory pools.
71  */
72 struct bio_set fs_bio_set;
73 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
74
75 /*
76  * Our slab pool management
77  */
78 struct bio_slab {
79         struct kmem_cache *slab;
80         unsigned int slab_ref;
81         unsigned int slab_size;
82         char name[8];
83 };
84 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
85 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
86
87 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
88 {
89         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
90
91         if (!bslab)
92                 return NULL;
93
94         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
95         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
96                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
97                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
98         if (!bslab->slab)
99                 goto fail_alloc_slab;
100
101         bslab->slab_ref = 1;
102         bslab->slab_size = size;
103
104         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
105                 return bslab;
106
107         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
108
109 fail_alloc_slab:
110         kfree(bslab);
111         return NULL;
112 }
113
114 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
115 {
116         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
117 }
118
119 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
120 {
121         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
122         struct bio_slab *bslab;
123
124         mutex_lock(&bio_slab_lock);
125         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
126         if (bslab)
127                 bslab->slab_ref++;
128         else
129                 bslab = create_bio_slab(size);
130         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
131
132         if (bslab)
133                 return bslab->slab;
134         return NULL;
135 }
136
137 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
138 {
139         struct bio_slab *bslab = NULL;
140         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
141
142         mutex_lock(&bio_slab_lock);
143
144         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
145         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
146                 goto out;
147
148         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
149
150         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
151
152         if (--bslab->slab_ref)
153                 goto out;
154
155         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
156
157         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
158         kfree(bslab);
159
160 out:
161         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
162 }
163
164 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
165 {
166         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
167
168         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
169                 mempool_free(bv, pool);
170         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
171                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
172 }
173
174 /*
175  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
176  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
177  */
178 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
179 {
180         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
181                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
182 }
183
184 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
185                 gfp_t gfp_mask)
186 {
187         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
188
189         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
190                 return NULL;
191
192         /*
193          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
194          * We also rely on this in the bvec_free path.
195          */
196         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
197
198         /*
199          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
200          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
201          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
202          */
203         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
204                 struct bio_vec *bvl;
205
206                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
207                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
208                         return bvl;
209                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
210         }
211
212         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
213 }
214
215 void bio_uninit(struct bio *bio)
216 {
217 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
218         if (bio->bi_blkg) {
219                 blkg_put(bio->bi_blkg);
220                 bio->bi_blkg = NULL;
221         }
222 #endif
223         if (bio_integrity(bio))
224                 bio_integrity_free(bio);
225
226         bio_crypt_free_ctx(bio);
227 }
228 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
229
230 static void bio_free(struct bio *bio)
231 {
232         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
233         void *p = bio;
234
235         WARN_ON_ONCE(!bs);
236
237         bio_uninit(bio);
238         bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, bio->bi_max_vecs);
239         mempool_free(p - bs->front_pad, &bs->bio_pool);
240 }
241
242 /*
243  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
244  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
245  * when IO has completed, or when the bio is released.
246  */
247 void bio_init(struct bio *bio, struct block_device *bdev, struct bio_vec *table,
248               unsigned short max_vecs, blk_opf_t opf)
249 {
250         bio->bi_next = NULL;
251         bio->bi_bdev = bdev;
252         bio->bi_opf = opf;
253         bio->bi_flags = 0;
254         bio->bi_ioprio = 0;
255         bio->bi_status = 0;
256         bio->bi_iter.bi_sector = 0;
257         bio->bi_iter.bi_size = 0;
258         bio->bi_iter.bi_idx = 0;
259         bio->bi_iter.bi_bvec_done = 0;
260         bio->bi_end_io = NULL;
261         bio->bi_private = NULL;
262 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
263         bio->bi_blkg = NULL;
264         bio->bi_issue.value = 0;
265         if (bdev)
266                 bio_associate_blkg(bio);
267 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
268         bio->bi_iocost_cost = 0;
269 #endif
270 #endif
271 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
272         bio->bi_crypt_context = NULL;
273 #endif
274 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
275         bio->bi_integrity = NULL;
276 #endif
277         bio->bi_vcnt = 0;
278
279         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
280         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
281         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
282
283         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
284         bio->bi_io_vec = table;
285         bio->bi_pool = NULL;
286 }
287 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
288
289 /**
290  * bio_reset - reinitialize a bio
291  * @bio:        bio to reset
292  * @bdev:       block device to use the bio for
293  * @opf:        operation and flags for bio
294  *
295  * Description:
296  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
297  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
298  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
299  *   comment in struct bio.
300  */
301 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, blk_opf_t opf)
302 {
303         bio_uninit(bio);
304         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
305         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
306         bio->bi_bdev = bdev;
307         if (bio->bi_bdev)
308                 bio_associate_blkg(bio);
309         bio->bi_opf = opf;
310 }
311 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
312
313 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
314 {
315         struct bio *parent = bio->bi_private;
316
317         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
318                 parent->bi_status = bio->bi_status;
319         bio_put(bio);
320         return parent;
321 }
322
323 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
324 {
325         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
326 }
327
328 /**
329  * bio_chain - chain bio completions
330  * @bio: the target bio
331  * @parent: the parent bio of @bio
332  *
333  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
334  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
335  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
336  *
337  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
338  */
339 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
340 {
341         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
342
343         bio->bi_private = parent;
344         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
345         bio_inc_remaining(parent);
346 }
347 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
348
349 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
350                 unsigned int nr_pages, blk_opf_t opf, gfp_t gfp)
351 {
352         struct bio *new = bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp);
353
354         if (bio) {
355                 bio_chain(bio, new);
356                 submit_bio(bio);
357         }
358
359         return new;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
362
363 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
364 {
365         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
366         struct bio *bio;
367
368         while (1) {
369                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
370                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
371                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
372
373                 if (!bio)
374                         break;
375
376                 submit_bio_noacct(bio);
377         }
378 }
379
380 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
381 {
382         struct bio_list punt, nopunt;
383         struct bio *bio;
384
385         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
386                 return;
387         /*
388          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
389          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
390          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
391          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
392          * our own rescuer would be bad.
393          *
394          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
395          * remove from the middle of the list:
396          */
397
398         bio_list_init(&punt);
399         bio_list_init(&nopunt);
400
401         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
402                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
403         current->bio_list[0] = nopunt;
404
405         bio_list_init(&nopunt);
406         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
407                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
408         current->bio_list[1] = nopunt;
409
410         spin_lock(&bs->rescue_lock);
411         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
412         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
413
414         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
415 }
416
417 static void bio_alloc_irq_cache_splice(struct bio_alloc_cache *cache)
418 {
419         unsigned long flags;
420
421         /* cache->free_list must be empty */
422         if (WARN_ON_ONCE(cache->free_list))
423                 return;
424
425         local_irq_save(flags);
426         cache->free_list = cache->free_list_irq;
427         cache->free_list_irq = NULL;
428         cache->nr += cache->nr_irq;
429         cache->nr_irq = 0;
430         local_irq_restore(flags);
431 }
432
433 static struct bio *bio_alloc_percpu_cache(struct block_device *bdev,
434                 unsigned short nr_vecs, blk_opf_t opf, gfp_t gfp,
435                 struct bio_set *bs)
436 {
437         struct bio_alloc_cache *cache;
438         struct bio *bio;
439
440         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
441         if (!cache->free_list) {
442                 if (READ_ONCE(cache->nr_irq) >= ALLOC_CACHE_THRESHOLD)
443                         bio_alloc_irq_cache_splice(cache);
444                 if (!cache->free_list) {
445                         put_cpu();
446                         return NULL;
447                 }
448         }
449         bio = cache->free_list;
450         cache->free_list = bio->bi_next;
451         cache->nr--;
452         put_cpu();
453
454         bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs, opf);
455         bio->bi_pool = bs;
456         return bio;
457 }
458
459 /**
460  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
461  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
462  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
463  * @opf:        operation and flags for bio
464  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
465  * @bs:         the bio_set to allocate from.
466  *
467  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
468  *
469  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
470  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
471  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
472  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
473  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
474  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
475  *
476  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
477  * bios are not submitted until after you return - see the code in
478  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
479  * stack overflows.
480  *
481  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
482  * would be susceptible to deadlocks, but we have
483  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
484  * thread.
485  *
486  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
487  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
488  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
489  * for per bio allocations.
490  *
491  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
492  */
493 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
494                              blk_opf_t opf, gfp_t gfp_mask,
495                              struct bio_set *bs)
496 {
497         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
498         struct bio *bio;
499         void *p;
500
501         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
502         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
503                 return NULL;
504
505         if (opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
506                 if (bs->cache && nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
507                         bio = bio_alloc_percpu_cache(bdev, nr_vecs, opf,
508                                                      gfp_mask, bs);
509                         if (bio)
510                                 return bio;
511                         /*
512                          * No cached bio available, bio returned below marked with
513                          * REQ_ALLOC_CACHE to particpate in per-cpu alloc cache.
514                          */
515                 } else {
516                         opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
517                 }
518         }
519
520         /*
521          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
522          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
523          * submitted (and thus freed) until after we return.
524          *
525          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
526          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
527          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
528          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
529          * mempool's reserve.
530          *
531          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
532          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
533          * current->bio_list, we first try the allocation without
534          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
535          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
536          * gfp_flags.
537          */
538         if (current->bio_list &&
539             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
540              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
541             bs->rescue_workqueue)
542                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
543
544         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
545         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
546                 punt_bios_to_rescuer(bs);
547                 gfp_mask = saved_gfp;
548                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
549         }
550         if (unlikely(!p))
551                 return NULL;
552         if (!mempool_is_saturated(&bs->bio_pool))
553                 opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
554
555         bio = p + bs->front_pad;
556         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
557                 struct bio_vec *bvl = NULL;
558
559                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
560                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
561                         punt_bios_to_rescuer(bs);
562                         gfp_mask = saved_gfp;
563                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
564                 }
565                 if (unlikely(!bvl))
566                         goto err_free;
567
568                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
569         } else if (nr_vecs) {
570                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
571         } else {
572                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
573         }
574
575         bio->bi_pool = bs;
576         return bio;
577
578 err_free:
579         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
580         return NULL;
581 }
582 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
583
584 /**
585  * bio_kmalloc - kmalloc a bio
586  * @nr_vecs:    number of bio_vecs to allocate
587  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
588  *
589  * Use kmalloc to allocate a bio (including bvecs).  The bio must be initialized
590  * using bio_init() before use.  To free a bio returned from this function use
591  * kfree() after calling bio_uninit().  A bio returned from this function can
592  * be reused by calling bio_uninit() before calling bio_init() again.
593  *
594  * Note that unlike bio_alloc() or bio_alloc_bioset() allocations from this
595  * function are not backed by a mempool can fail.  Do not use this function
596  * for allocations in the file system I/O path.
597  *
598  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
599  */
600 struct bio *bio_kmalloc(unsigned short nr_vecs, gfp_t gfp_mask)
601 {
602         struct bio *bio;
603
604         if (nr_vecs > UIO_MAXIOV)
605                 return NULL;
606         return kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_vecs), gfp_mask);
607 }
608 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
609
610 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
611 {
612         struct bio_vec bv;
613         struct bvec_iter iter;
614
615         bio_for_each_segment(bv, bio, iter)
616                 memzero_bvec(&bv);
617 }
618 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
619
620 /**
621  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
622  * @bio:        the bio to be truncated
623  * @new_size:   new size for truncating the bio
624  *
625  * Description:
626  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
627  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
628  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
629  */
630 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
631 {
632         struct bio_vec bv;
633         struct bvec_iter iter;
634         unsigned int done = 0;
635         bool truncated = false;
636
637         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
638                 return;
639
640         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
641                 goto exit;
642
643         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
644                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
645                         unsigned offset;
646
647                         if (!truncated)
648                                 offset = new_size - done;
649                         else
650                                 offset = 0;
651                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
652                                   bv.bv_len - offset);
653                         truncated = true;
654                 }
655                 done += bv.bv_len;
656         }
657
658  exit:
659         /*
660          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
661          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
662          * in its .end_bio() callback.
663          *
664          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
665          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
666          */
667         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
668 }
669
670 /**
671  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
672  * @bio:        bio to truncate
673  *
674  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
675  * block size is some multiple of the physical sector size.
676  *
677  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
678  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
679  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
680  * sector" case.
681  */
682 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
683 {
684         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
685
686         if (!maxsector)
687                 return;
688
689         /*
690          * If the *whole* IO is past the end of the device,
691          * let it through, and the IO layer will turn it into
692          * an EIO.
693          */
694         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
695                 return;
696
697         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
698         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
699                 return;
700
701         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
702 }
703
704 static int __bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
705                                    unsigned int nr)
706 {
707         unsigned int i = 0;
708         struct bio *bio;
709
710         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
711                 cache->free_list = bio->bi_next;
712                 cache->nr--;
713                 bio_free(bio);
714                 if (++i == nr)
715                         break;
716         }
717         return i;
718 }
719
720 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
721                                   unsigned int nr)
722 {
723         nr -= __bio_alloc_cache_prune(cache, nr);
724         if (!READ_ONCE(cache->free_list)) {
725                 bio_alloc_irq_cache_splice(cache);
726                 __bio_alloc_cache_prune(cache, nr);
727         }
728 }
729
730 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
731 {
732         struct bio_set *bs;
733
734         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
735         if (bs->cache) {
736                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
737
738                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
739         }
740         return 0;
741 }
742
743 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
744 {
745         int cpu;
746
747         if (!bs->cache)
748                 return;
749
750         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
751         for_each_possible_cpu(cpu) {
752                 struct bio_alloc_cache *cache;
753
754                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
755                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
756         }
757         free_percpu(bs->cache);
758         bs->cache = NULL;
759 }
760
761 static inline void bio_put_percpu_cache(struct bio *bio)
762 {
763         struct bio_alloc_cache *cache;
764
765         cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
766         if (READ_ONCE(cache->nr_irq) + cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX) {
767                 put_cpu();
768                 bio_free(bio);
769                 return;
770         }
771
772         bio_uninit(bio);
773
774         if ((bio->bi_opf & REQ_POLLED) && !WARN_ON_ONCE(in_interrupt())) {
775                 bio->bi_next = cache->free_list;
776                 cache->free_list = bio;
777                 cache->nr++;
778         } else {
779                 unsigned long flags;
780
781                 local_irq_save(flags);
782                 bio->bi_next = cache->free_list_irq;
783                 cache->free_list_irq = bio;
784                 cache->nr_irq++;
785                 local_irq_restore(flags);
786         }
787         put_cpu();
788 }
789
790 /**
791  * bio_put - release a reference to a bio
792  * @bio:   bio to release reference to
793  *
794  * Description:
795  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
796  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
797  **/
798 void bio_put(struct bio *bio)
799 {
800         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
801                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
802                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
803                         return;
804         }
805         if (bio->bi_opf & REQ_ALLOC_CACHE)
806                 bio_put_percpu_cache(bio);
807         else
808                 bio_free(bio);
809 }
810 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
811
812 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
813 {
814         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
815         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
816         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
817
818         if (bio->bi_bdev) {
819                 if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
820                     bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
821                         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
822                 bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
823         }
824
825         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
826                 return -ENOMEM;
827         if (bio_integrity(bio_src) &&
828             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
829                 return -ENOMEM;
830         return 0;
831 }
832
833 /**
834  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
835  * @bdev: block_device to clone onto
836  * @bio_src: bio to clone from
837  * @gfp: allocation priority
838  * @bs: bio_set to allocate from
839  *
840  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
841  * bio, but not the actual data it points to.
842  *
843  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
844  */
845 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
846                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
847 {
848         struct bio *bio;
849
850         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
851         if (!bio)
852                 return NULL;
853
854         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
855                 bio_put(bio);
856                 return NULL;
857         }
858         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
859
860         return bio;
861 }
862 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
863
864 /**
865  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
866  * @bdev: block_device to clone onto
867  * @bio: bio to clone into
868  * @bio_src: bio to clone from
869  * @gfp: allocation priority
870  *
871  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
872  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
873  *
874  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
875  */
876 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
877                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
878 {
879         int ret;
880
881         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
882         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
883         if (ret)
884                 bio_uninit(bio);
885         return ret;
886 }
887 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
888
889 /**
890  * bio_full - check if the bio is full
891  * @bio:        bio to check
892  * @len:        length of one segment to be added
893  *
894  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
895  * added to the bio, otherwise return false
896  */
897 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
898 {
899         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
900                 return true;
901         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
902                 return true;
903         return false;
904 }
905
906 static inline bool page_is_mergeable(const struct bio_vec *bv,
907                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int off,
908                 bool *same_page)
909 {
910         size_t bv_end = bv->bv_offset + bv->bv_len;
911         phys_addr_t vec_end_addr = page_to_phys(bv->bv_page) + bv_end - 1;
912         phys_addr_t page_addr = page_to_phys(page);
913
914         if (vec_end_addr + 1 != page_addr + off)
915                 return false;
916         if (xen_domain() && !xen_biovec_phys_mergeable(bv, page))
917                 return false;
918         if (!zone_device_pages_have_same_pgmap(bv->bv_page, page))
919                 return false;
920
921         *same_page = ((vec_end_addr & PAGE_MASK) == page_addr);
922         if (*same_page)
923                 return true;
924         else if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN))
925                 return false;
926         return (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE) == (page + off / PAGE_SIZE);
927 }
928
929 /**
930  * __bio_try_merge_page - try appending data to an existing bvec.
931  * @bio: destination bio
932  * @page: start page to add
933  * @len: length of the data to add
934  * @off: offset of the data relative to @page
935  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
936  *
937  * Try to add the data at @page + @off to the last bvec of @bio.  This is a
938  * useful optimisation for file systems with a block size smaller than the
939  * page size.
940  *
941  * Warn if (@len, @off) crosses pages in case that @same_page is true.
942  *
943  * Return %true on success or %false on failure.
944  */
945 static bool __bio_try_merge_page(struct bio *bio, struct page *page,
946                 unsigned int len, unsigned int off, bool *same_page)
947 {
948         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
949                 return false;
950
951         if (bio->bi_vcnt > 0) {
952                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
953
954                 if (page_is_mergeable(bv, page, len, off, same_page)) {
955                         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len) {
956                                 *same_page = false;
957                                 return false;
958                         }
959                         bv->bv_len += len;
960                         bio->bi_iter.bi_size += len;
961                         return true;
962                 }
963         }
964         return false;
965 }
966
967 /*
968  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
969  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
970  * or Zone Append operations that we can't split.
971  */
972 static bool bio_try_merge_hw_seg(struct request_queue *q, struct bio *bio,
973                                  struct page *page, unsigned len,
974                                  unsigned offset, bool *same_page)
975 {
976         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
977         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
978         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
979         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
980
981         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
982                 return false;
983         if (bv->bv_len + len > queue_max_segment_size(q))
984                 return false;
985         return __bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, same_page);
986 }
987
988 /**
989  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
990  * @q: the target queue
991  * @bio: destination bio
992  * @page: page to add
993  * @len: vec entry length
994  * @offset: vec entry offset
995  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
996  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
997  *
998  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
999  * and gap limitations.
1000  */
1001 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1002                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
1003                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
1004 {
1005         struct bio_vec *bvec;
1006
1007         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
1008                 return 0;
1009
1010         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
1011                 return 0;
1012
1013         if (bio->bi_vcnt > 0) {
1014                 if (bio_try_merge_hw_seg(q, bio, page, len, offset, same_page))
1015                         return len;
1016
1017                 /*
1018                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
1019                  * would create a gap, disallow it.
1020                  */
1021                 bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
1022                 if (bvec_gap_to_prev(&q->limits, bvec, offset))
1023                         return 0;
1024         }
1025
1026         if (bio_full(bio, len))
1027                 return 0;
1028
1029         if (bio->bi_vcnt >= queue_max_segments(q))
1030                 return 0;
1031
1032         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
1033         bvec->bv_page = page;
1034         bvec->bv_len = len;
1035         bvec->bv_offset = offset;
1036         bio->bi_vcnt++;
1037         bio->bi_iter.bi_size += len;
1038         return len;
1039 }
1040
1041 /**
1042  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
1043  * @q: the target queue
1044  * @bio: destination bio
1045  * @page: page to add
1046  * @len: vec entry length
1047  * @offset: vec entry offset
1048  *
1049  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
1050  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
1051  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
1052  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
1053  *
1054  * This should only be used by passthrough bios.
1055  */
1056 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1057                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
1058 {
1059         bool same_page = false;
1060         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1061                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
1062 }
1063 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1064
1065 /**
1066  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
1067  * @bio: destination bio
1068  * @page: page to add
1069  * @len: vec entry length
1070  * @offset: vec entry offset
1071  *
1072  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
1073  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
1074  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
1075  * other limitations of the target block device. The target block device must
1076  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
1077  * to an empty bio.
1078  *
1079  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
1080  */
1081 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1082                              unsigned int len, unsigned int offset)
1083 {
1084         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1085         bool same_page = false;
1086
1087         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1088                 return 0;
1089
1090         if (WARN_ON_ONCE(!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev)))
1091                 return 0;
1092
1093         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1094                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1095 }
1096 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1097
1098 /**
1099  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1100  * @bio: destination bio
1101  * @page: start page to add
1102  * @len: length of the data to add, may cross pages
1103  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1104  *
1105  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1106  * that @bio has space for another bvec.
1107  */
1108 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1109                 unsigned int len, unsigned int off)
1110 {
1111         struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
1112
1113         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1114         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1115
1116         bv->bv_page = page;
1117         bv->bv_offset = off;
1118         bv->bv_len = len;
1119
1120         bio->bi_iter.bi_size += len;
1121         bio->bi_vcnt++;
1122 }
1123 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1124
1125 /**
1126  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1127  *      @bio: destination bio
1128  *      @page: start page to add
1129  *      @len: vec entry length, may cross pages
1130  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1131  *
1132  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1133  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1134  */
1135 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1136                  unsigned int len, unsigned int offset)
1137 {
1138         bool same_page = false;
1139
1140         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1141                 if (bio_full(bio, len))
1142                         return 0;
1143                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1144         }
1145         return len;
1146 }
1147 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1148
1149 /**
1150  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1151  * @bio: BIO to add to.
1152  * @folio: Folio to add.
1153  * @len: How many bytes from the folio to add.
1154  * @off: First byte in this folio to add.
1155  *
1156  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1157  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1158  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1159  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1160  *
1161  * Return: Whether the addition was successful.
1162  */
1163 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1164                    size_t off)
1165 {
1166         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1167                 return false;
1168         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1169 }
1170
1171 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1172 {
1173         struct bvec_iter_all iter_all;
1174         struct bio_vec *bvec;
1175
1176         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1177                 if (mark_dirty && !PageCompound(bvec->bv_page))
1178                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1179                 put_page(bvec->bv_page);
1180         }
1181 }
1182 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1183
1184 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1185 {
1186         size_t size = iov_iter_count(iter);
1187
1188         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1189
1190         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1191                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1192                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1193
1194                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1195         }
1196
1197         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1198         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1199         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1200         bio->bi_iter.bi_size = size;
1201         bio_set_flag(bio, BIO_NO_PAGE_REF);
1202         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1203 }
1204
1205 static int bio_iov_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1206                 unsigned int len, unsigned int offset)
1207 {
1208         bool same_page = false;
1209
1210         if (!__bio_try_merge_page(bio, page, len, offset, &same_page)) {
1211                 __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1212                 return 0;
1213         }
1214
1215         if (same_page)
1216                 put_page(page);
1217         return 0;
1218 }
1219
1220 static int bio_iov_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1221                 unsigned int len, unsigned int offset)
1222 {
1223         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1224         bool same_page = false;
1225
1226         if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1227                         queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page) != len)
1228                 return -EINVAL;
1229         if (same_page)
1230                 put_page(page);
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1235
1236 /**
1237  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1238  * @bio: bio to add pages to
1239  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1240  *
1241  * Pins pages from *iter and appends them to @bio's bvec array. The
1242  * pages will have to be released using put_page() when done.
1243  * For multi-segment *iter, this function only adds pages from the
1244  * next non-empty segment of the iov iterator.
1245  */
1246 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1247 {
1248         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1249         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1250         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1251         struct page **pages = (struct page **)bv;
1252         unsigned int gup_flags = 0;
1253         ssize_t size, left;
1254         unsigned len, i = 0;
1255         size_t offset, trim;
1256         int ret = 0;
1257
1258         /*
1259          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1260          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1261          * without overwriting the temporary page array.
1262          */
1263         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1264         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1265
1266         if (bio->bi_bdev && blk_queue_pci_p2pdma(bio->bi_bdev->bd_disk->queue))
1267                 gup_flags |= FOLL_PCI_P2PDMA;
1268
1269         /*
1270          * Each segment in the iov is required to be a block size multiple.
1271          * However, we may not be able to get the entire segment if it spans
1272          * more pages than bi_max_vecs allows, so we have to ALIGN_DOWN the
1273          * result to ensure the bio's total size is correct. The remainder of
1274          * the iov data will be picked up in the next bio iteration.
1275          */
1276         size = iov_iter_get_pages(iter, pages,
1277                                   UINT_MAX - bio->bi_iter.bi_size,
1278                                   nr_pages, &offset, gup_flags);
1279         if (unlikely(size <= 0))
1280                 return size ? size : -EFAULT;
1281
1282         nr_pages = DIV_ROUND_UP(offset + size, PAGE_SIZE);
1283
1284         trim = size & (bdev_logical_block_size(bio->bi_bdev) - 1);
1285         iov_iter_revert(iter, trim);
1286
1287         size -= trim;
1288         if (unlikely(!size)) {
1289                 ret = -EFAULT;
1290                 goto out;
1291         }
1292
1293         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1294                 struct page *page = pages[i];
1295
1296                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1297                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1298                         ret = bio_iov_add_zone_append_page(bio, page, len,
1299                                         offset);
1300                         if (ret)
1301                                 break;
1302                 } else
1303                         bio_iov_add_page(bio, page, len, offset);
1304
1305                 offset = 0;
1306         }
1307
1308         iov_iter_revert(iter, left);
1309 out:
1310         while (i < nr_pages)
1311                 put_page(pages[i++]);
1312
1313         return ret;
1314 }
1315
1316 /**
1317  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1318  * @bio: bio to add pages to
1319  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1320  *
1321  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1322  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1323  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1324  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1325  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1326  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1327  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1328  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1329  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1330  *
1331  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1332  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1333  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1334  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1335  */
1336 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1337 {
1338         int ret = 0;
1339
1340         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1341                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1342                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1343                 return 0;
1344         }
1345
1346         do {
1347                 ret = __bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
1348         } while (!ret && iov_iter_count(iter) && !bio_full(bio, 0));
1349
1350         return bio->bi_vcnt ? 0 : ret;
1351 }
1352 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_iov_iter_get_pages);
1353
1354 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio)
1355 {
1356         complete(bio->bi_private);
1357 }
1358
1359 /**
1360  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
1361  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
1362  *
1363  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
1364  * bio_endio() on failure.
1365  *
1366  * WARNING: Unlike to how submit_bio() is usually used, this function does not
1367  * result in bio reference to be consumed. The caller must drop the reference
1368  * on his own.
1369  */
1370 int submit_bio_wait(struct bio *bio)
1371 {
1372         DECLARE_COMPLETION_ONSTACK_MAP(done,
1373                         bio->bi_bdev->bd_disk->lockdep_map);
1374         unsigned long hang_check;
1375
1376         bio->bi_private = &done;
1377         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1378         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1379         submit_bio(bio);
1380
1381         /* Prevent hang_check timer from firing at us during very long I/O */
1382         hang_check = sysctl_hung_task_timeout_secs;
1383         if (hang_check)
1384                 while (!wait_for_completion_io_timeout(&done,
1385                                         hang_check * (HZ/2)))
1386                         ;
1387         else
1388                 wait_for_completion_io(&done);
1389
1390         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1391 }
1392 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1393
1394 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1395 {
1396         if (bio_integrity(bio))
1397                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1398
1399         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1400         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1401 }
1402 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1403
1404 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1405                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1406 {
1407         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1408                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1409                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1410                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1411                 void *src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1412                 void *dst_buf = bvec_kmap_local(&dst_bv);
1413
1414                 memcpy(dst_buf, src_buf, bytes);
1415
1416                 kunmap_local(dst_buf);
1417                 kunmap_local(src_buf);
1418
1419                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1420                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1421         }
1422 }
1423 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1424
1425 /**
1426  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1427  * @src: source bio
1428  * @dst: destination bio
1429  *
1430  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1431  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1432  */
1433 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1434 {
1435         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1436         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1437
1438         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1439 }
1440 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1441
1442 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1443 {
1444         struct bio_vec *bvec;
1445         struct bvec_iter_all iter_all;
1446
1447         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1448                 __free_page(bvec->bv_page);
1449 }
1450 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1451
1452 /*
1453  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1454  * for performing direct-IO in BIOs.
1455  *
1456  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1457  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1458  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1459  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1460  * in process context.
1461  *
1462  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1463  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1464  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1465  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1466  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1467  *
1468  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1469  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1470  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1471  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1472  * pagecache.
1473  *
1474  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1475  * deferred bio dirtying paths.
1476  */
1477
1478 /*
1479  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1480  */
1481 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1482 {
1483         struct bio_vec *bvec;
1484         struct bvec_iter_all iter_all;
1485
1486         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1487                 if (!PageCompound(bvec->bv_page))
1488                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1489         }
1490 }
1491
1492 /*
1493  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1494  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1495  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1496  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1497  *
1498  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1499  * here on.  It will run one put_page() against each page and will run one
1500  * bio_put() against the BIO.
1501  */
1502
1503 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1504
1505 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1506 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1507 static struct bio *bio_dirty_list;
1508
1509 /*
1510  * This runs in process context
1511  */
1512 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1513 {
1514         struct bio *bio, *next;
1515
1516         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1517         next = bio_dirty_list;
1518         bio_dirty_list = NULL;
1519         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1520
1521         while ((bio = next) != NULL) {
1522                 next = bio->bi_private;
1523
1524                 bio_release_pages(bio, true);
1525                 bio_put(bio);
1526         }
1527 }
1528
1529 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1530 {
1531         struct bio_vec *bvec;
1532         unsigned long flags;
1533         struct bvec_iter_all iter_all;
1534
1535         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all) {
1536                 if (!PageDirty(bvec->bv_page) && !PageCompound(bvec->bv_page))
1537                         goto defer;
1538         }
1539
1540         bio_release_pages(bio, false);
1541         bio_put(bio);
1542         return;
1543 defer:
1544         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1545         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1546         bio_dirty_list = bio;
1547         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1548         schedule_work(&bio_dirty_work);
1549 }
1550
1551 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1552 {
1553         /*
1554          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1555          * we always end io on the first invocation.
1556          */
1557         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1558                 return true;
1559
1560         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1561
1562         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1563                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1564                 return true;
1565         }
1566
1567         return false;
1568 }
1569
1570 /**
1571  * bio_endio - end I/O on a bio
1572  * @bio:        bio
1573  *
1574  * Description:
1575  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1576  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1577  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1578  *
1579  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1580  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1581  *   last time.
1582  **/
1583 void bio_endio(struct bio *bio)
1584 {
1585 again:
1586         if (!bio_remaining_done(bio))
1587                 return;
1588         if (!bio_integrity_endio(bio))
1589                 return;
1590
1591         rq_qos_done_bio(bio);
1592
1593         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1594                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1595                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1596         }
1597
1598         /*
1599          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1600          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1601          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1602          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1603          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1604          * gcc's sibling call optimization.
1605          */
1606         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1607                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1608                 goto again;
1609         }
1610
1611         blk_throtl_bio_endio(bio);
1612         /* release cgroup info */
1613         bio_uninit(bio);
1614         if (bio->bi_end_io)
1615                 bio->bi_end_io(bio);
1616 }
1617 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1618
1619 /**
1620  * bio_split - split a bio
1621  * @bio:        bio to split
1622  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1623  * @gfp:        gfp mask
1624  * @bs:         bio set to allocate from
1625  *
1626  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1627  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1628  *
1629  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1630  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1631  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1632  */
1633 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1634                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1635 {
1636         struct bio *split;
1637
1638         BUG_ON(sectors <= 0);
1639         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1640
1641         /* Zone append commands cannot be split */
1642         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1643                 return NULL;
1644
1645         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1646         if (!split)
1647                 return NULL;
1648
1649         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1650
1651         if (bio_integrity(split))
1652                 bio_integrity_trim(split);
1653
1654         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1655
1656         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1657                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1658
1659         return split;
1660 }
1661 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1662
1663 /**
1664  * bio_trim - trim a bio
1665  * @bio:        bio to trim
1666  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1667  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1668  *
1669  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1670  * to the underlying device in parts.
1671  */
1672 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1673 {
1674         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1675                          offset + size > bio_sectors(bio)))
1676                 return;
1677
1678         size <<= 9;
1679         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1680                 return;
1681
1682         bio_advance(bio, offset << 9);
1683         bio->bi_iter.bi_size = size;
1684
1685         if (bio_integrity(bio))
1686                 bio_integrity_trim(bio);
1687 }
1688 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1689
1690 /*
1691  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1692  * use the global biovec slabs created for general use.
1693  */
1694 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1695 {
1696         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1697
1698         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1699 }
1700
1701 /*
1702  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1703  *
1704  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1705  * kzalloc()).
1706  */
1707 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1708 {
1709         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1710         if (bs->rescue_workqueue)
1711                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1712         bs->rescue_workqueue = NULL;
1713
1714         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1715         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1716
1717         bioset_integrity_free(bs);
1718         if (bs->bio_slab)
1719                 bio_put_slab(bs);
1720         bs->bio_slab = NULL;
1721 }
1722 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1723
1724 /**
1725  * bioset_init - Initialize a bio_set
1726  * @bs:         pool to initialize
1727  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1728  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1729  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1730  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1731  *
1732  * Description:
1733  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1734  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1735  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1736  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1737  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1738  *    or things will break badly.
1739  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1740  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1741  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1742  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1743  *
1744  */
1745 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1746                 unsigned int pool_size,
1747                 unsigned int front_pad,
1748                 int flags)
1749 {
1750         bs->front_pad = front_pad;
1751         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1752                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1753         else
1754                 bs->back_pad = 0;
1755
1756         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1757         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1758         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1759
1760         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1761         if (!bs->bio_slab)
1762                 return -ENOMEM;
1763
1764         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1765                 goto bad;
1766
1767         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1768             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1769                 goto bad;
1770
1771         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1772                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1773                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1774                 if (!bs->rescue_workqueue)
1775                         goto bad;
1776         }
1777         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1778                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1779                 if (!bs->cache)
1780                         goto bad;
1781                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1782         }
1783
1784         return 0;
1785 bad:
1786         bioset_exit(bs);
1787         return -ENOMEM;
1788 }
1789 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1790
1791 static int __init init_bio(void)
1792 {
1793         int i;
1794
1795         bio_integrity_init();
1796
1797         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1798                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1799
1800                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1801                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1802                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1803         }
1804
1805         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1806                                         bio_cpu_dead);
1807
1808         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0,
1809                         BIOSET_NEED_BVECS | BIOSET_PERCPU_CACHE))
1810                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1811
1812         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1813                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1814
1815         return 0;
1816 }
1817 subsys_initcall(init_bio);