Merge tag 'md-6.9-20240305' of https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/song...
[sfrench/cifs-2.6.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/blk-crypto.h>
20 #include <linux/xarray.h>
21
22 #include <trace/events/block.h>
23 #include "blk.h"
24 #include "blk-rq-qos.h"
25 #include "blk-cgroup.h"
26
27 #define ALLOC_CACHE_THRESHOLD   16
28 #define ALLOC_CACHE_MAX         256
29
30 struct bio_alloc_cache {
31         struct bio              *free_list;
32         struct bio              *free_list_irq;
33         unsigned int            nr;
34         unsigned int            nr_irq;
35 };
36
37 static struct biovec_slab {
38         int nr_vecs;
39         char *name;
40         struct kmem_cache *slab;
41 } bvec_slabs[] __read_mostly = {
42         { .nr_vecs = 16, .name = "biovec-16" },
43         { .nr_vecs = 64, .name = "biovec-64" },
44         { .nr_vecs = 128, .name = "biovec-128" },
45         { .nr_vecs = BIO_MAX_VECS, .name = "biovec-max" },
46 };
47
48 static struct biovec_slab *biovec_slab(unsigned short nr_vecs)
49 {
50         switch (nr_vecs) {
51         /* smaller bios use inline vecs */
52         case 5 ... 16:
53                 return &bvec_slabs[0];
54         case 17 ... 64:
55                 return &bvec_slabs[1];
56         case 65 ... 128:
57                 return &bvec_slabs[2];
58         case 129 ... BIO_MAX_VECS:
59                 return &bvec_slabs[3];
60         default:
61                 BUG();
62                 return NULL;
63         }
64 }
65
66 /*
67  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
68  * IO code that does not need private memory pools.
69  */
70 struct bio_set fs_bio_set;
71 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
72
73 /*
74  * Our slab pool management
75  */
76 struct bio_slab {
77         struct kmem_cache *slab;
78         unsigned int slab_ref;
79         unsigned int slab_size;
80         char name[8];
81 };
82 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
83 static DEFINE_XARRAY(bio_slabs);
84
85 static struct bio_slab *create_bio_slab(unsigned int size)
86 {
87         struct bio_slab *bslab = kzalloc(sizeof(*bslab), GFP_KERNEL);
88
89         if (!bslab)
90                 return NULL;
91
92         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", size);
93         bslab->slab = kmem_cache_create(bslab->name, size,
94                         ARCH_KMALLOC_MINALIGN,
95                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU, NULL);
96         if (!bslab->slab)
97                 goto fail_alloc_slab;
98
99         bslab->slab_ref = 1;
100         bslab->slab_size = size;
101
102         if (!xa_err(xa_store(&bio_slabs, size, bslab, GFP_KERNEL)))
103                 return bslab;
104
105         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
106
107 fail_alloc_slab:
108         kfree(bslab);
109         return NULL;
110 }
111
112 static inline unsigned int bs_bio_slab_size(struct bio_set *bs)
113 {
114         return bs->front_pad + sizeof(struct bio) + bs->back_pad;
115 }
116
117 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(struct bio_set *bs)
118 {
119         unsigned int size = bs_bio_slab_size(bs);
120         struct bio_slab *bslab;
121
122         mutex_lock(&bio_slab_lock);
123         bslab = xa_load(&bio_slabs, size);
124         if (bslab)
125                 bslab->slab_ref++;
126         else
127                 bslab = create_bio_slab(size);
128         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
129
130         if (bslab)
131                 return bslab->slab;
132         return NULL;
133 }
134
135 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
136 {
137         struct bio_slab *bslab = NULL;
138         unsigned int slab_size = bs_bio_slab_size(bs);
139
140         mutex_lock(&bio_slab_lock);
141
142         bslab = xa_load(&bio_slabs, slab_size);
143         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
144                 goto out;
145
146         WARN_ON_ONCE(bslab->slab != bs->bio_slab);
147
148         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
149
150         if (--bslab->slab_ref)
151                 goto out;
152
153         xa_erase(&bio_slabs, slab_size);
154
155         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
156         kfree(bslab);
157
158 out:
159         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
160 }
161
162 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned short nr_vecs)
163 {
164         BUG_ON(nr_vecs > BIO_MAX_VECS);
165
166         if (nr_vecs == BIO_MAX_VECS)
167                 mempool_free(bv, pool);
168         else if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS)
169                 kmem_cache_free(biovec_slab(nr_vecs)->slab, bv);
170 }
171
172 /*
173  * Make the first allocation restricted and don't dump info on allocation
174  * failures, since we'll fall back to the mempool in case of failure.
175  */
176 static inline gfp_t bvec_alloc_gfp(gfp_t gfp)
177 {
178         return (gfp & ~(__GFP_DIRECT_RECLAIM | __GFP_IO)) |
179                 __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
180 }
181
182 struct bio_vec *bvec_alloc(mempool_t *pool, unsigned short *nr_vecs,
183                 gfp_t gfp_mask)
184 {
185         struct biovec_slab *bvs = biovec_slab(*nr_vecs);
186
187         if (WARN_ON_ONCE(!bvs))
188                 return NULL;
189
190         /*
191          * Upgrade the nr_vecs request to take full advantage of the allocation.
192          * We also rely on this in the bvec_free path.
193          */
194         *nr_vecs = bvs->nr_vecs;
195
196         /*
197          * Try a slab allocation first for all smaller allocations.  If that
198          * fails and __GFP_DIRECT_RECLAIM is set retry with the mempool.
199          * The mempool is sized to handle up to BIO_MAX_VECS entries.
200          */
201         if (*nr_vecs < BIO_MAX_VECS) {
202                 struct bio_vec *bvl;
203
204                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, bvec_alloc_gfp(gfp_mask));
205                 if (likely(bvl) || !(gfp_mask & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
206                         return bvl;
207                 *nr_vecs = BIO_MAX_VECS;
208         }
209
210         return mempool_alloc(pool, gfp_mask);
211 }
212
213 void bio_uninit(struct bio *bio)
214 {
215 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
216         if (bio->bi_blkg) {
217                 blkg_put(bio->bi_blkg);
218                 bio->bi_blkg = NULL;
219         }
220 #endif
221         if (bio_integrity(bio))
222                 bio_integrity_free(bio);
223
224         bio_crypt_free_ctx(bio);
225 }
226 EXPORT_SYMBOL(bio_uninit);
227
228 static void bio_free(struct bio *bio)
229 {
230         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
231         void *p = bio;
232
233         WARN_ON_ONCE(!bs);
234
235         bio_uninit(bio);
236         bvec_free(&bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, bio->bi_max_vecs);
237         mempool_free(p - bs->front_pad, &bs->bio_pool);
238 }
239
240 /*
241  * Users of this function have their own bio allocation. Subsequently,
242  * they must remember to pair any call to bio_init() with bio_uninit()
243  * when IO has completed, or when the bio is released.
244  */
245 void bio_init(struct bio *bio, struct block_device *bdev, struct bio_vec *table,
246               unsigned short max_vecs, blk_opf_t opf)
247 {
248         bio->bi_next = NULL;
249         bio->bi_bdev = bdev;
250         bio->bi_opf = opf;
251         bio->bi_flags = 0;
252         bio->bi_ioprio = 0;
253         bio->bi_status = 0;
254         bio->bi_iter.bi_sector = 0;
255         bio->bi_iter.bi_size = 0;
256         bio->bi_iter.bi_idx = 0;
257         bio->bi_iter.bi_bvec_done = 0;
258         bio->bi_end_io = NULL;
259         bio->bi_private = NULL;
260 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
261         bio->bi_blkg = NULL;
262         bio->bi_issue.value = 0;
263         if (bdev)
264                 bio_associate_blkg(bio);
265 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP_IOCOST
266         bio->bi_iocost_cost = 0;
267 #endif
268 #endif
269 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
270         bio->bi_crypt_context = NULL;
271 #endif
272 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
273         bio->bi_integrity = NULL;
274 #endif
275         bio->bi_vcnt = 0;
276
277         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
278         atomic_set(&bio->__bi_cnt, 1);
279         bio->bi_cookie = BLK_QC_T_NONE;
280
281         bio->bi_max_vecs = max_vecs;
282         bio->bi_io_vec = table;
283         bio->bi_pool = NULL;
284 }
285 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
286
287 /**
288  * bio_reset - reinitialize a bio
289  * @bio:        bio to reset
290  * @bdev:       block device to use the bio for
291  * @opf:        operation and flags for bio
292  *
293  * Description:
294  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
295  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
296  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
297  *   comment in struct bio.
298  */
299 void bio_reset(struct bio *bio, struct block_device *bdev, blk_opf_t opf)
300 {
301         bio_uninit(bio);
302         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
303         atomic_set(&bio->__bi_remaining, 1);
304         bio->bi_bdev = bdev;
305         if (bio->bi_bdev)
306                 bio_associate_blkg(bio);
307         bio->bi_opf = opf;
308 }
309 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
310
311 static struct bio *__bio_chain_endio(struct bio *bio)
312 {
313         struct bio *parent = bio->bi_private;
314
315         if (bio->bi_status && !parent->bi_status)
316                 parent->bi_status = bio->bi_status;
317         bio_put(bio);
318         return parent;
319 }
320
321 static void bio_chain_endio(struct bio *bio)
322 {
323         bio_endio(__bio_chain_endio(bio));
324 }
325
326 /**
327  * bio_chain - chain bio completions
328  * @bio: the target bio
329  * @parent: the parent bio of @bio
330  *
331  * The caller won't have a bi_end_io called when @bio completes - instead,
332  * @parent's bi_end_io won't be called until both @parent and @bio have
333  * completed; the chained bio will also be freed when it completes.
334  *
335  * The caller must not set bi_private or bi_end_io in @bio.
336  */
337 void bio_chain(struct bio *bio, struct bio *parent)
338 {
339         BUG_ON(bio->bi_private || bio->bi_end_io);
340
341         bio->bi_private = parent;
342         bio->bi_end_io  = bio_chain_endio;
343         bio_inc_remaining(parent);
344 }
345 EXPORT_SYMBOL(bio_chain);
346
347 struct bio *blk_next_bio(struct bio *bio, struct block_device *bdev,
348                 unsigned int nr_pages, blk_opf_t opf, gfp_t gfp)
349 {
350         struct bio *new = bio_alloc(bdev, nr_pages, opf, gfp);
351
352         if (bio) {
353                 bio_chain(bio, new);
354                 submit_bio(bio);
355         }
356
357         return new;
358 }
359 EXPORT_SYMBOL_GPL(blk_next_bio);
360
361 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
362 {
363         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
364         struct bio *bio;
365
366         while (1) {
367                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
368                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
369                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
370
371                 if (!bio)
372                         break;
373
374                 submit_bio_noacct(bio);
375         }
376 }
377
378 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
379 {
380         struct bio_list punt, nopunt;
381         struct bio *bio;
382
383         if (WARN_ON_ONCE(!bs->rescue_workqueue))
384                 return;
385         /*
386          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
387          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
388          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
389          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
390          * our own rescuer would be bad.
391          *
392          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
393          * remove from the middle of the list:
394          */
395
396         bio_list_init(&punt);
397         bio_list_init(&nopunt);
398
399         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[0])))
400                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
401         current->bio_list[0] = nopunt;
402
403         bio_list_init(&nopunt);
404         while ((bio = bio_list_pop(&current->bio_list[1])))
405                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
406         current->bio_list[1] = nopunt;
407
408         spin_lock(&bs->rescue_lock);
409         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
410         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
411
412         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
413 }
414
415 static void bio_alloc_irq_cache_splice(struct bio_alloc_cache *cache)
416 {
417         unsigned long flags;
418
419         /* cache->free_list must be empty */
420         if (WARN_ON_ONCE(cache->free_list))
421                 return;
422
423         local_irq_save(flags);
424         cache->free_list = cache->free_list_irq;
425         cache->free_list_irq = NULL;
426         cache->nr += cache->nr_irq;
427         cache->nr_irq = 0;
428         local_irq_restore(flags);
429 }
430
431 static struct bio *bio_alloc_percpu_cache(struct block_device *bdev,
432                 unsigned short nr_vecs, blk_opf_t opf, gfp_t gfp,
433                 struct bio_set *bs)
434 {
435         struct bio_alloc_cache *cache;
436         struct bio *bio;
437
438         cache = per_cpu_ptr(bs->cache, get_cpu());
439         if (!cache->free_list) {
440                 if (READ_ONCE(cache->nr_irq) >= ALLOC_CACHE_THRESHOLD)
441                         bio_alloc_irq_cache_splice(cache);
442                 if (!cache->free_list) {
443                         put_cpu();
444                         return NULL;
445                 }
446         }
447         bio = cache->free_list;
448         cache->free_list = bio->bi_next;
449         cache->nr--;
450         put_cpu();
451
452         bio_init(bio, bdev, nr_vecs ? bio->bi_inline_vecs : NULL, nr_vecs, opf);
453         bio->bi_pool = bs;
454         return bio;
455 }
456
457 /**
458  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
459  * @bdev:       block device to allocate the bio for (can be %NULL)
460  * @nr_vecs:    number of bvecs to pre-allocate
461  * @opf:        operation and flags for bio
462  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
463  * @bs:         the bio_set to allocate from.
464  *
465  * Allocate a bio from the mempools in @bs.
466  *
467  * If %__GFP_DIRECT_RECLAIM is set then bio_alloc will always be able to
468  * allocate a bio.  This is due to the mempool guarantees.  To make this work,
469  * callers must never allocate more than 1 bio at a time from the general pool.
470  * Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
471  * previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
472  * Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
473  *
474  * Note that when running under submit_bio_noacct() (i.e. any block driver),
475  * bios are not submitted until after you return - see the code in
476  * submit_bio_noacct() that converts recursion into iteration, to prevent
477  * stack overflows.
478  *
479  * This would normally mean allocating multiple bios under submit_bio_noacct()
480  * would be susceptible to deadlocks, but we have
481  * deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
482  * thread.
483  *
484  * However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
485  * mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
486  * submit_bio_noacct() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
487  * for per bio allocations.
488  *
489  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
490  */
491 struct bio *bio_alloc_bioset(struct block_device *bdev, unsigned short nr_vecs,
492                              blk_opf_t opf, gfp_t gfp_mask,
493                              struct bio_set *bs)
494 {
495         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
496         struct bio *bio;
497         void *p;
498
499         /* should not use nobvec bioset for nr_vecs > 0 */
500         if (WARN_ON_ONCE(!mempool_initialized(&bs->bvec_pool) && nr_vecs > 0))
501                 return NULL;
502
503         if (opf & REQ_ALLOC_CACHE) {
504                 if (bs->cache && nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
505                         bio = bio_alloc_percpu_cache(bdev, nr_vecs, opf,
506                                                      gfp_mask, bs);
507                         if (bio)
508                                 return bio;
509                         /*
510                          * No cached bio available, bio returned below marked with
511                          * REQ_ALLOC_CACHE to particpate in per-cpu alloc cache.
512                          */
513                 } else {
514                         opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
515                 }
516         }
517
518         /*
519          * submit_bio_noacct() converts recursion to iteration; this means if
520          * we're running beneath it, any bios we allocate and submit will not be
521          * submitted (and thus freed) until after we return.
522          *
523          * This exposes us to a potential deadlock if we allocate multiple bios
524          * from the same bio_set() while running underneath submit_bio_noacct().
525          * If we were to allocate multiple bios (say a stacking block driver
526          * that was splitting bios), we would deadlock if we exhausted the
527          * mempool's reserve.
528          *
529          * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
530          * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are bios on
531          * current->bio_list, we first try the allocation without
532          * __GFP_DIRECT_RECLAIM; if that fails, we punt those bios we would be
533          * blocking to the rescuer workqueue before we retry with the original
534          * gfp_flags.
535          */
536         if (current->bio_list &&
537             (!bio_list_empty(&current->bio_list[0]) ||
538              !bio_list_empty(&current->bio_list[1])) &&
539             bs->rescue_workqueue)
540                 gfp_mask &= ~__GFP_DIRECT_RECLAIM;
541
542         p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
543         if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
544                 punt_bios_to_rescuer(bs);
545                 gfp_mask = saved_gfp;
546                 p = mempool_alloc(&bs->bio_pool, gfp_mask);
547         }
548         if (unlikely(!p))
549                 return NULL;
550         if (!mempool_is_saturated(&bs->bio_pool))
551                 opf &= ~REQ_ALLOC_CACHE;
552
553         bio = p + bs->front_pad;
554         if (nr_vecs > BIO_INLINE_VECS) {
555                 struct bio_vec *bvl = NULL;
556
557                 bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
558                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
559                         punt_bios_to_rescuer(bs);
560                         gfp_mask = saved_gfp;
561                         bvl = bvec_alloc(&bs->bvec_pool, &nr_vecs, gfp_mask);
562                 }
563                 if (unlikely(!bvl))
564                         goto err_free;
565
566                 bio_init(bio, bdev, bvl, nr_vecs, opf);
567         } else if (nr_vecs) {
568                 bio_init(bio, bdev, bio->bi_inline_vecs, BIO_INLINE_VECS, opf);
569         } else {
570                 bio_init(bio, bdev, NULL, 0, opf);
571         }
572
573         bio->bi_pool = bs;
574         return bio;
575
576 err_free:
577         mempool_free(p, &bs->bio_pool);
578         return NULL;
579 }
580 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
581
582 /**
583  * bio_kmalloc - kmalloc a bio
584  * @nr_vecs:    number of bio_vecs to allocate
585  * @gfp_mask:   the GFP_* mask given to the slab allocator
586  *
587  * Use kmalloc to allocate a bio (including bvecs).  The bio must be initialized
588  * using bio_init() before use.  To free a bio returned from this function use
589  * kfree() after calling bio_uninit().  A bio returned from this function can
590  * be reused by calling bio_uninit() before calling bio_init() again.
591  *
592  * Note that unlike bio_alloc() or bio_alloc_bioset() allocations from this
593  * function are not backed by a mempool can fail.  Do not use this function
594  * for allocations in the file system I/O path.
595  *
596  * Returns: Pointer to new bio on success, NULL on failure.
597  */
598 struct bio *bio_kmalloc(unsigned short nr_vecs, gfp_t gfp_mask)
599 {
600         struct bio *bio;
601
602         if (nr_vecs > UIO_MAXIOV)
603                 return NULL;
604         return kmalloc(struct_size(bio, bi_inline_vecs, nr_vecs), gfp_mask);
605 }
606 EXPORT_SYMBOL(bio_kmalloc);
607
608 void zero_fill_bio_iter(struct bio *bio, struct bvec_iter start)
609 {
610         struct bio_vec bv;
611         struct bvec_iter iter;
612
613         __bio_for_each_segment(bv, bio, iter, start)
614                 memzero_bvec(&bv);
615 }
616 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio_iter);
617
618 /**
619  * bio_truncate - truncate the bio to small size of @new_size
620  * @bio:        the bio to be truncated
621  * @new_size:   new size for truncating the bio
622  *
623  * Description:
624  *   Truncate the bio to new size of @new_size. If bio_op(bio) is
625  *   REQ_OP_READ, zero the truncated part. This function should only
626  *   be used for handling corner cases, such as bio eod.
627  */
628 static void bio_truncate(struct bio *bio, unsigned new_size)
629 {
630         struct bio_vec bv;
631         struct bvec_iter iter;
632         unsigned int done = 0;
633         bool truncated = false;
634
635         if (new_size >= bio->bi_iter.bi_size)
636                 return;
637
638         if (bio_op(bio) != REQ_OP_READ)
639                 goto exit;
640
641         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
642                 if (done + bv.bv_len > new_size) {
643                         unsigned offset;
644
645                         if (!truncated)
646                                 offset = new_size - done;
647                         else
648                                 offset = 0;
649                         zero_user(bv.bv_page, bv.bv_offset + offset,
650                                   bv.bv_len - offset);
651                         truncated = true;
652                 }
653                 done += bv.bv_len;
654         }
655
656  exit:
657         /*
658          * Don't touch bvec table here and make it really immutable, since
659          * fs bio user has to retrieve all pages via bio_for_each_segment_all
660          * in its .end_bio() callback.
661          *
662          * It is enough to truncate bio by updating .bi_size since we can make
663          * correct bvec with the updated .bi_size for drivers.
664          */
665         bio->bi_iter.bi_size = new_size;
666 }
667
668 /**
669  * guard_bio_eod - truncate a BIO to fit the block device
670  * @bio:        bio to truncate
671  *
672  * This allows us to do IO even on the odd last sectors of a device, even if the
673  * block size is some multiple of the physical sector size.
674  *
675  * We'll just truncate the bio to the size of the device, and clear the end of
676  * the buffer head manually.  Truly out-of-range accesses will turn into actual
677  * I/O errors, this only handles the "we need to be able to do I/O at the final
678  * sector" case.
679  */
680 void guard_bio_eod(struct bio *bio)
681 {
682         sector_t maxsector = bdev_nr_sectors(bio->bi_bdev);
683
684         if (!maxsector)
685                 return;
686
687         /*
688          * If the *whole* IO is past the end of the device,
689          * let it through, and the IO layer will turn it into
690          * an EIO.
691          */
692         if (unlikely(bio->bi_iter.bi_sector >= maxsector))
693                 return;
694
695         maxsector -= bio->bi_iter.bi_sector;
696         if (likely((bio->bi_iter.bi_size >> 9) <= maxsector))
697                 return;
698
699         bio_truncate(bio, maxsector << 9);
700 }
701
702 static int __bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
703                                    unsigned int nr)
704 {
705         unsigned int i = 0;
706         struct bio *bio;
707
708         while ((bio = cache->free_list) != NULL) {
709                 cache->free_list = bio->bi_next;
710                 cache->nr--;
711                 bio_free(bio);
712                 if (++i == nr)
713                         break;
714         }
715         return i;
716 }
717
718 static void bio_alloc_cache_prune(struct bio_alloc_cache *cache,
719                                   unsigned int nr)
720 {
721         nr -= __bio_alloc_cache_prune(cache, nr);
722         if (!READ_ONCE(cache->free_list)) {
723                 bio_alloc_irq_cache_splice(cache);
724                 __bio_alloc_cache_prune(cache, nr);
725         }
726 }
727
728 static int bio_cpu_dead(unsigned int cpu, struct hlist_node *node)
729 {
730         struct bio_set *bs;
731
732         bs = hlist_entry_safe(node, struct bio_set, cpuhp_dead);
733         if (bs->cache) {
734                 struct bio_alloc_cache *cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
735
736                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
737         }
738         return 0;
739 }
740
741 static void bio_alloc_cache_destroy(struct bio_set *bs)
742 {
743         int cpu;
744
745         if (!bs->cache)
746                 return;
747
748         cpuhp_state_remove_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
749         for_each_possible_cpu(cpu) {
750                 struct bio_alloc_cache *cache;
751
752                 cache = per_cpu_ptr(bs->cache, cpu);
753                 bio_alloc_cache_prune(cache, -1U);
754         }
755         free_percpu(bs->cache);
756         bs->cache = NULL;
757 }
758
759 static inline void bio_put_percpu_cache(struct bio *bio)
760 {
761         struct bio_alloc_cache *cache;
762
763         cache = per_cpu_ptr(bio->bi_pool->cache, get_cpu());
764         if (READ_ONCE(cache->nr_irq) + cache->nr > ALLOC_CACHE_MAX)
765                 goto out_free;
766
767         if (in_task()) {
768                 bio_uninit(bio);
769                 bio->bi_next = cache->free_list;
770                 /* Not necessary but helps not to iopoll already freed bios */
771                 bio->bi_bdev = NULL;
772                 cache->free_list = bio;
773                 cache->nr++;
774         } else if (in_hardirq()) {
775                 lockdep_assert_irqs_disabled();
776
777                 bio_uninit(bio);
778                 bio->bi_next = cache->free_list_irq;
779                 cache->free_list_irq = bio;
780                 cache->nr_irq++;
781         } else {
782                 goto out_free;
783         }
784         put_cpu();
785         return;
786 out_free:
787         put_cpu();
788         bio_free(bio);
789 }
790
791 /**
792  * bio_put - release a reference to a bio
793  * @bio:   bio to release reference to
794  *
795  * Description:
796  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
797  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone_*. The last put of a bio will free it.
798  **/
799 void bio_put(struct bio *bio)
800 {
801         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_REFFED))) {
802                 BUG_ON(!atomic_read(&bio->__bi_cnt));
803                 if (!atomic_dec_and_test(&bio->__bi_cnt))
804                         return;
805         }
806         if (bio->bi_opf & REQ_ALLOC_CACHE)
807                 bio_put_percpu_cache(bio);
808         else
809                 bio_free(bio);
810 }
811 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
812
813 static int __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
814 {
815         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
816         bio->bi_ioprio = bio_src->bi_ioprio;
817         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
818
819         if (bio->bi_bdev) {
820                 if (bio->bi_bdev == bio_src->bi_bdev &&
821                     bio_flagged(bio_src, BIO_REMAPPED))
822                         bio_set_flag(bio, BIO_REMAPPED);
823                 bio_clone_blkg_association(bio, bio_src);
824         }
825
826         if (bio_crypt_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
827                 return -ENOMEM;
828         if (bio_integrity(bio_src) &&
829             bio_integrity_clone(bio, bio_src, gfp) < 0)
830                 return -ENOMEM;
831         return 0;
832 }
833
834 /**
835  * bio_alloc_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
836  * @bdev: block_device to clone onto
837  * @bio_src: bio to clone from
838  * @gfp: allocation priority
839  * @bs: bio_set to allocate from
840  *
841  * Allocate a new bio that is a clone of @bio_src. The caller owns the returned
842  * bio, but not the actual data it points to.
843  *
844  * The caller must ensure that the return bio is not freed before @bio_src.
845  */
846 struct bio *bio_alloc_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio_src,
847                 gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
848 {
849         struct bio *bio;
850
851         bio = bio_alloc_bioset(bdev, 0, bio_src->bi_opf, gfp, bs);
852         if (!bio)
853                 return NULL;
854
855         if (__bio_clone(bio, bio_src, gfp) < 0) {
856                 bio_put(bio);
857                 return NULL;
858         }
859         bio->bi_io_vec = bio_src->bi_io_vec;
860
861         return bio;
862 }
863 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_clone);
864
865 /**
866  * bio_init_clone - clone a bio that shares the original bio's biovec
867  * @bdev: block_device to clone onto
868  * @bio: bio to clone into
869  * @bio_src: bio to clone from
870  * @gfp: allocation priority
871  *
872  * Initialize a new bio in caller provided memory that is a clone of @bio_src.
873  * The caller owns the returned bio, but not the actual data it points to.
874  *
875  * The caller must ensure that @bio_src is not freed before @bio.
876  */
877 int bio_init_clone(struct block_device *bdev, struct bio *bio,
878                 struct bio *bio_src, gfp_t gfp)
879 {
880         int ret;
881
882         bio_init(bio, bdev, bio_src->bi_io_vec, 0, bio_src->bi_opf);
883         ret = __bio_clone(bio, bio_src, gfp);
884         if (ret)
885                 bio_uninit(bio);
886         return ret;
887 }
888 EXPORT_SYMBOL(bio_init_clone);
889
890 /**
891  * bio_full - check if the bio is full
892  * @bio:        bio to check
893  * @len:        length of one segment to be added
894  *
895  * Return true if @bio is full and one segment with @len bytes can't be
896  * added to the bio, otherwise return false
897  */
898 static inline bool bio_full(struct bio *bio, unsigned len)
899 {
900         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
901                 return true;
902         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
903                 return true;
904         return false;
905 }
906
907 static bool bvec_try_merge_page(struct bio_vec *bv, struct page *page,
908                 unsigned int len, unsigned int off, 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                 if (IS_ENABLED(CONFIG_KMSAN))
924                         return false;
925                 if (bv->bv_page + bv_end / PAGE_SIZE != page + off / PAGE_SIZE)
926                         return false;
927         }
928
929         bv->bv_len += len;
930         return true;
931 }
932
933 /*
934  * Try to merge a page into a segment, while obeying the hardware segment
935  * size limit.  This is not for normal read/write bios, but for passthrough
936  * or Zone Append operations that we can't split.
937  */
938 bool bvec_try_merge_hw_page(struct request_queue *q, struct bio_vec *bv,
939                 struct page *page, unsigned len, unsigned offset,
940                 bool *same_page)
941 {
942         unsigned long mask = queue_segment_boundary(q);
943         phys_addr_t addr1 = page_to_phys(bv->bv_page) + bv->bv_offset;
944         phys_addr_t addr2 = page_to_phys(page) + offset + len - 1;
945
946         if ((addr1 | mask) != (addr2 | mask))
947                 return false;
948         if (len > queue_max_segment_size(q) - bv->bv_len)
949                 return false;
950         return bvec_try_merge_page(bv, page, len, offset, same_page);
951 }
952
953 /**
954  * bio_add_hw_page - attempt to add a page to a bio with hw constraints
955  * @q: the target queue
956  * @bio: destination bio
957  * @page: page to add
958  * @len: vec entry length
959  * @offset: vec entry offset
960  * @max_sectors: maximum number of sectors that can be added
961  * @same_page: return if the segment has been merged inside the same page
962  *
963  * Add a page to a bio while respecting the hardware max_sectors, max_segment
964  * and gap limitations.
965  */
966 int bio_add_hw_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
967                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset,
968                 unsigned int max_sectors, bool *same_page)
969 {
970         unsigned int max_size = max_sectors << SECTOR_SHIFT;
971
972         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
973                 return 0;
974
975         len = min3(len, max_size, queue_max_segment_size(q));
976         if (len > max_size - bio->bi_iter.bi_size)
977                 return 0;
978
979         if (bio->bi_vcnt > 0) {
980                 struct bio_vec *bv = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
981
982                 if (bvec_try_merge_hw_page(q, bv, page, len, offset,
983                                 same_page)) {
984                         bio->bi_iter.bi_size += len;
985                         return len;
986                 }
987
988                 if (bio->bi_vcnt >=
989                     min(bio->bi_max_vecs, queue_max_segments(q)))
990                         return 0;
991
992                 /*
993                  * If the queue doesn't support SG gaps and adding this segment
994                  * would create a gap, disallow it.
995                  */
996                 if (bvec_gap_to_prev(&q->limits, bv, offset))
997                         return 0;
998         }
999
1000         bvec_set_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt], page, len, offset);
1001         bio->bi_vcnt++;
1002         bio->bi_iter.bi_size += len;
1003         return len;
1004 }
1005
1006 /**
1007  * bio_add_pc_page      - attempt to add page to passthrough bio
1008  * @q: the target queue
1009  * @bio: destination bio
1010  * @page: page to add
1011  * @len: vec entry length
1012  * @offset: vec entry offset
1013  *
1014  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
1015  * number of reasons, such as the bio being full or target block device
1016  * limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
1017  * so it is always possible to add a single page to an empty bio.
1018  *
1019  * This should only be used by passthrough bios.
1020  */
1021 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio,
1022                 struct page *page, unsigned int len, unsigned int offset)
1023 {
1024         bool same_page = false;
1025         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1026                         queue_max_hw_sectors(q), &same_page);
1027 }
1028 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
1029
1030 /**
1031  * bio_add_zone_append_page - attempt to add page to zone-append bio
1032  * @bio: destination bio
1033  * @page: page to add
1034  * @len: vec entry length
1035  * @offset: vec entry offset
1036  *
1037  * Attempt to add a page to the bio_vec maplist of a bio that will be submitted
1038  * for a zone-append request. This can fail for a number of reasons, such as the
1039  * bio being full or the target block device is not a zoned block device or
1040  * other limitations of the target block device. The target block device must
1041  * allow bio's up to PAGE_SIZE, so it is always possible to add a single page
1042  * to an empty bio.
1043  *
1044  * Returns: number of bytes added to the bio, or 0 in case of a failure.
1045  */
1046 int bio_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1047                              unsigned int len, unsigned int offset)
1048 {
1049         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1050         bool same_page = false;
1051
1052         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) != REQ_OP_ZONE_APPEND))
1053                 return 0;
1054
1055         if (WARN_ON_ONCE(!bdev_is_zoned(bio->bi_bdev)))
1056                 return 0;
1057
1058         return bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1059                                queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page);
1060 }
1061 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_add_zone_append_page);
1062
1063 /**
1064  * __bio_add_page - add page(s) to a bio in a new segment
1065  * @bio: destination bio
1066  * @page: start page to add
1067  * @len: length of the data to add, may cross pages
1068  * @off: offset of the data relative to @page, may cross pages
1069  *
1070  * Add the data at @page + @off to @bio as a new bvec.  The caller must ensure
1071  * that @bio has space for another bvec.
1072  */
1073 void __bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1074                 unsigned int len, unsigned int off)
1075 {
1076         WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED));
1077         WARN_ON_ONCE(bio_full(bio, len));
1078
1079         bvec_set_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt], page, len, off);
1080         bio->bi_iter.bi_size += len;
1081         bio->bi_vcnt++;
1082 }
1083 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_add_page);
1084
1085 /**
1086  *      bio_add_page    -       attempt to add page(s) to bio
1087  *      @bio: destination bio
1088  *      @page: start page to add
1089  *      @len: vec entry length, may cross pages
1090  *      @offset: vec entry offset relative to @page, may cross pages
1091  *
1092  *      Attempt to add page(s) to the bio_vec maplist. This will only fail
1093  *      if either bio->bi_vcnt == bio->bi_max_vecs or it's a cloned bio.
1094  */
1095 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1096                  unsigned int len, unsigned int offset)
1097 {
1098         bool same_page = false;
1099
1100         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
1101                 return 0;
1102         if (bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len)
1103                 return 0;
1104
1105         if (bio->bi_vcnt > 0 &&
1106             bvec_try_merge_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1],
1107                                 page, len, offset, &same_page)) {
1108                 bio->bi_iter.bi_size += len;
1109                 return len;
1110         }
1111
1112         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
1113                 return 0;
1114         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1115         return len;
1116 }
1117 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
1118
1119 void bio_add_folio_nofail(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1120                           size_t off)
1121 {
1122         WARN_ON_ONCE(len > UINT_MAX);
1123         WARN_ON_ONCE(off > UINT_MAX);
1124         __bio_add_page(bio, &folio->page, len, off);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * bio_add_folio - Attempt to add part of a folio to a bio.
1129  * @bio: BIO to add to.
1130  * @folio: Folio to add.
1131  * @len: How many bytes from the folio to add.
1132  * @off: First byte in this folio to add.
1133  *
1134  * Filesystems that use folios can call this function instead of calling
1135  * bio_add_page() for each page in the folio.  If @off is bigger than
1136  * PAGE_SIZE, this function can create a bio_vec that starts in a page
1137  * after the bv_page.  BIOs do not support folios that are 4GiB or larger.
1138  *
1139  * Return: Whether the addition was successful.
1140  */
1141 bool bio_add_folio(struct bio *bio, struct folio *folio, size_t len,
1142                    size_t off)
1143 {
1144         if (len > UINT_MAX || off > UINT_MAX)
1145                 return false;
1146         return bio_add_page(bio, &folio->page, len, off) > 0;
1147 }
1148 EXPORT_SYMBOL(bio_add_folio);
1149
1150 void __bio_release_pages(struct bio *bio, bool mark_dirty)
1151 {
1152         struct folio_iter fi;
1153
1154         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1155                 struct page *page;
1156                 size_t nr_pages;
1157
1158                 if (mark_dirty) {
1159                         folio_lock(fi.folio);
1160                         folio_mark_dirty(fi.folio);
1161                         folio_unlock(fi.folio);
1162                 }
1163                 page = folio_page(fi.folio, fi.offset / PAGE_SIZE);
1164                 nr_pages = (fi.offset + fi.length - 1) / PAGE_SIZE -
1165                            fi.offset / PAGE_SIZE + 1;
1166                 do {
1167                         bio_release_page(bio, page++);
1168                 } while (--nr_pages != 0);
1169         }
1170 }
1171 EXPORT_SYMBOL_GPL(__bio_release_pages);
1172
1173 void bio_iov_bvec_set(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1174 {
1175         size_t size = iov_iter_count(iter);
1176
1177         WARN_ON_ONCE(bio->bi_max_vecs);
1178
1179         if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1180                 struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1181                 size_t max_sectors = queue_max_zone_append_sectors(q);
1182
1183                 size = min(size, max_sectors << SECTOR_SHIFT);
1184         }
1185
1186         bio->bi_vcnt = iter->nr_segs;
1187         bio->bi_io_vec = (struct bio_vec *)iter->bvec;
1188         bio->bi_iter.bi_bvec_done = iter->iov_offset;
1189         bio->bi_iter.bi_size = size;
1190         bio_set_flag(bio, BIO_CLONED);
1191 }
1192
1193 static int bio_iov_add_page(struct bio *bio, struct page *page,
1194                 unsigned int len, unsigned int offset)
1195 {
1196         bool same_page = false;
1197
1198         if (WARN_ON_ONCE(bio->bi_iter.bi_size > UINT_MAX - len))
1199                 return -EIO;
1200
1201         if (bio->bi_vcnt > 0 &&
1202             bvec_try_merge_page(&bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1],
1203                                 page, len, offset, &same_page)) {
1204                 bio->bi_iter.bi_size += len;
1205                 if (same_page)
1206                         bio_release_page(bio, page);
1207                 return 0;
1208         }
1209         __bio_add_page(bio, page, len, offset);
1210         return 0;
1211 }
1212
1213 static int bio_iov_add_zone_append_page(struct bio *bio, struct page *page,
1214                 unsigned int len, unsigned int offset)
1215 {
1216         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
1217         bool same_page = false;
1218
1219         if (bio_add_hw_page(q, bio, page, len, offset,
1220                         queue_max_zone_append_sectors(q), &same_page) != len)
1221                 return -EINVAL;
1222         if (same_page)
1223                 bio_release_page(bio, page);
1224         return 0;
1225 }
1226
1227 #define PAGE_PTRS_PER_BVEC     (sizeof(struct bio_vec) / sizeof(struct page *))
1228
1229 /**
1230  * __bio_iov_iter_get_pages - pin user or kernel pages and add them to a bio
1231  * @bio: bio to add pages to
1232  * @iter: iov iterator describing the region to be mapped
1233  *
1234  * Extracts pages from *iter and appends them to @bio's bvec array.  The pages
1235  * will have to be cleaned up in the way indicated by the BIO_PAGE_PINNED flag.
1236  * For a multi-segment *iter, this function only adds pages from the next
1237  * non-empty segment of the iov iterator.
1238  */
1239 static int __bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1240 {
1241         iov_iter_extraction_t extraction_flags = 0;
1242         unsigned short nr_pages = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1243         unsigned short entries_left = bio->bi_max_vecs - bio->bi_vcnt;
1244         struct bio_vec *bv = bio->bi_io_vec + bio->bi_vcnt;
1245         struct page **pages = (struct page **)bv;
1246         ssize_t size, left;
1247         unsigned len, i = 0;
1248         size_t offset;
1249         int ret = 0;
1250
1251         /*
1252          * Move page array up in the allocated memory for the bio vecs as far as
1253          * possible so that we can start filling biovecs from the beginning
1254          * without overwriting the temporary page array.
1255          */
1256         BUILD_BUG_ON(PAGE_PTRS_PER_BVEC < 2);
1257         pages += entries_left * (PAGE_PTRS_PER_BVEC - 1);
1258
1259         if (bio->bi_bdev && blk_queue_pci_p2pdma(bio->bi_bdev->bd_disk->queue))
1260                 extraction_flags |= ITER_ALLOW_P2PDMA;
1261
1262         /*
1263          * Each segment in the iov is required to be a block size multiple.
1264          * However, we may not be able to get the entire segment if it spans
1265          * more pages than bi_max_vecs allows, so we have to ALIGN_DOWN the
1266          * result to ensure the bio's total size is correct. The remainder of
1267          * the iov data will be picked up in the next bio iteration.
1268          */
1269         size = iov_iter_extract_pages(iter, &pages,
1270                                       UINT_MAX - bio->bi_iter.bi_size,
1271                                       nr_pages, extraction_flags, &offset);
1272         if (unlikely(size <= 0))
1273                 return size ? size : -EFAULT;
1274
1275         nr_pages = DIV_ROUND_UP(offset + size, PAGE_SIZE);
1276
1277         if (bio->bi_bdev) {
1278                 size_t trim = size & (bdev_logical_block_size(bio->bi_bdev) - 1);
1279                 iov_iter_revert(iter, trim);
1280                 size -= trim;
1281         }
1282
1283         if (unlikely(!size)) {
1284                 ret = -EFAULT;
1285                 goto out;
1286         }
1287
1288         for (left = size, i = 0; left > 0; left -= len, i++) {
1289                 struct page *page = pages[i];
1290
1291                 len = min_t(size_t, PAGE_SIZE - offset, left);
1292                 if (bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
1293                         ret = bio_iov_add_zone_append_page(bio, page, len,
1294                                         offset);
1295                         if (ret)
1296                                 break;
1297                 } else
1298                         bio_iov_add_page(bio, page, len, offset);
1299
1300                 offset = 0;
1301         }
1302
1303         iov_iter_revert(iter, left);
1304 out:
1305         while (i < nr_pages)
1306                 bio_release_page(bio, pages[i++]);
1307
1308         return ret;
1309 }
1310
1311 /**
1312  * bio_iov_iter_get_pages - add user or kernel pages to a bio
1313  * @bio: bio to add pages to
1314  * @iter: iov iterator describing the region to be added
1315  *
1316  * This takes either an iterator pointing to user memory, or one pointing to
1317  * kernel pages (BVEC iterator). If we're adding user pages, we pin them and
1318  * map them into the kernel. On IO completion, the caller should put those
1319  * pages. For bvec based iterators bio_iov_iter_get_pages() uses the provided
1320  * bvecs rather than copying them. Hence anyone issuing kiocb based IO needs
1321  * to ensure the bvecs and pages stay referenced until the submitted I/O is
1322  * completed by a call to ->ki_complete() or returns with an error other than
1323  * -EIOCBQUEUED. The caller needs to check if the bio is flagged BIO_NO_PAGE_REF
1324  * on IO completion. If it isn't, then pages should be released.
1325  *
1326  * The function tries, but does not guarantee, to pin as many pages as
1327  * fit into the bio, or are requested in @iter, whatever is smaller. If
1328  * MM encounters an error pinning the requested pages, it stops. Error
1329  * is returned only if 0 pages could be pinned.
1330  */
1331 int bio_iov_iter_get_pages(struct bio *bio, struct iov_iter *iter)
1332 {
1333         int ret = 0;
1334
1335         if (WARN_ON_ONCE(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
1336                 return -EIO;
1337
1338         if (iov_iter_is_bvec(iter)) {
1339                 bio_iov_bvec_set(bio, iter);
1340                 iov_iter_advance(iter, bio->bi_iter.bi_size);
1341                 return 0;
1342         }
1343
1344         if (iov_iter_extract_will_pin(iter))
1345                 bio_set_flag(bio, BIO_PAGE_PINNED);
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
1375         bio->bi_private = &done;
1376         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
1377         bio->bi_opf |= REQ_SYNC;
1378         submit_bio(bio);
1379         blk_wait_io(&done);
1380
1381         return blk_status_to_errno(bio->bi_status);
1382 }
1383 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
1384
1385 void __bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
1386 {
1387         if (bio_integrity(bio))
1388                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
1389
1390         bio_crypt_advance(bio, bytes);
1391         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
1392 }
1393 EXPORT_SYMBOL(__bio_advance);
1394
1395 void bio_copy_data_iter(struct bio *dst, struct bvec_iter *dst_iter,
1396                         struct bio *src, struct bvec_iter *src_iter)
1397 {
1398         while (src_iter->bi_size && dst_iter->bi_size) {
1399                 struct bio_vec src_bv = bio_iter_iovec(src, *src_iter);
1400                 struct bio_vec dst_bv = bio_iter_iovec(dst, *dst_iter);
1401                 unsigned int bytes = min(src_bv.bv_len, dst_bv.bv_len);
1402                 void *src_buf = bvec_kmap_local(&src_bv);
1403                 void *dst_buf = bvec_kmap_local(&dst_bv);
1404
1405                 memcpy(dst_buf, src_buf, bytes);
1406
1407                 kunmap_local(dst_buf);
1408                 kunmap_local(src_buf);
1409
1410                 bio_advance_iter_single(src, src_iter, bytes);
1411                 bio_advance_iter_single(dst, dst_iter, bytes);
1412         }
1413 }
1414 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data_iter);
1415
1416 /**
1417  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one bio to another
1418  * @src: source bio
1419  * @dst: destination bio
1420  *
1421  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
1422  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
1423  */
1424 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
1425 {
1426         struct bvec_iter src_iter = src->bi_iter;
1427         struct bvec_iter dst_iter = dst->bi_iter;
1428
1429         bio_copy_data_iter(dst, &dst_iter, src, &src_iter);
1430 }
1431 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
1432
1433 void bio_free_pages(struct bio *bio)
1434 {
1435         struct bio_vec *bvec;
1436         struct bvec_iter_all iter_all;
1437
1438         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, iter_all)
1439                 __free_page(bvec->bv_page);
1440 }
1441 EXPORT_SYMBOL(bio_free_pages);
1442
1443 /*
1444  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1445  * for performing direct-IO in BIOs.
1446  *
1447  * The problem is that we cannot run folio_mark_dirty() from interrupt context
1448  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1449  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1450  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1451  * in process context.
1452  *
1453  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1454  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1455  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1456  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1457  * pagecache.
1458  *
1459  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1460  * deferred bio dirtying paths.
1461  */
1462
1463 /*
1464  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1465  */
1466 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1467 {
1468         struct folio_iter fi;
1469
1470         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1471                 folio_lock(fi.folio);
1472                 folio_mark_dirty(fi.folio);
1473                 folio_unlock(fi.folio);
1474         }
1475 }
1476 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_set_pages_dirty);
1477
1478 /*
1479  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1480  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1481  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1482  * the BIO and re-dirty the pages in process context.
1483  *
1484  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1485  * here on.  It will unpin each page and will run one bio_put() against the
1486  * BIO.
1487  */
1488
1489 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1490
1491 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1492 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1493 static struct bio *bio_dirty_list;
1494
1495 /*
1496  * This runs in process context
1497  */
1498 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1499 {
1500         struct bio *bio, *next;
1501
1502         spin_lock_irq(&bio_dirty_lock);
1503         next = bio_dirty_list;
1504         bio_dirty_list = NULL;
1505         spin_unlock_irq(&bio_dirty_lock);
1506
1507         while ((bio = next) != NULL) {
1508                 next = bio->bi_private;
1509
1510                 bio_release_pages(bio, true);
1511                 bio_put(bio);
1512         }
1513 }
1514
1515 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1516 {
1517         struct folio_iter fi;
1518         unsigned long flags;
1519
1520         bio_for_each_folio_all(fi, bio) {
1521                 if (!folio_test_dirty(fi.folio))
1522                         goto defer;
1523         }
1524
1525         bio_release_pages(bio, false);
1526         bio_put(bio);
1527         return;
1528 defer:
1529         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1530         bio->bi_private = bio_dirty_list;
1531         bio_dirty_list = bio;
1532         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1533         schedule_work(&bio_dirty_work);
1534 }
1535 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_check_pages_dirty);
1536
1537 static inline bool bio_remaining_done(struct bio *bio)
1538 {
1539         /*
1540          * If we're not chaining, then ->__bi_remaining is always 1 and
1541          * we always end io on the first invocation.
1542          */
1543         if (!bio_flagged(bio, BIO_CHAIN))
1544                 return true;
1545
1546         BUG_ON(atomic_read(&bio->__bi_remaining) <= 0);
1547
1548         if (atomic_dec_and_test(&bio->__bi_remaining)) {
1549                 bio_clear_flag(bio, BIO_CHAIN);
1550                 return true;
1551         }
1552
1553         return false;
1554 }
1555
1556 /**
1557  * bio_endio - end I/O on a bio
1558  * @bio:        bio
1559  *
1560  * Description:
1561  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the preferred
1562  *   way to end I/O on a bio. No one should call bi_end_io() directly on a
1563  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io function.
1564  *
1565  *   bio_endio() can be called several times on a bio that has been chained
1566  *   using bio_chain().  The ->bi_end_io() function will only be called the
1567  *   last time.
1568  **/
1569 void bio_endio(struct bio *bio)
1570 {
1571 again:
1572         if (!bio_remaining_done(bio))
1573                 return;
1574         if (!bio_integrity_endio(bio))
1575                 return;
1576
1577         rq_qos_done_bio(bio);
1578
1579         if (bio->bi_bdev && bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION)) {
1580                 trace_block_bio_complete(bdev_get_queue(bio->bi_bdev), bio);
1581                 bio_clear_flag(bio, BIO_TRACE_COMPLETION);
1582         }
1583
1584         /*
1585          * Need to have a real endio function for chained bios, otherwise
1586          * various corner cases will break (like stacking block devices that
1587          * save/restore bi_end_io) - however, we want to avoid unbounded
1588          * recursion and blowing the stack. Tail call optimization would
1589          * handle this, but compiling with frame pointers also disables
1590          * gcc's sibling call optimization.
1591          */
1592         if (bio->bi_end_io == bio_chain_endio) {
1593                 bio = __bio_chain_endio(bio);
1594                 goto again;
1595         }
1596
1597         blk_throtl_bio_endio(bio);
1598         /* release cgroup info */
1599         bio_uninit(bio);
1600         if (bio->bi_end_io)
1601                 bio->bi_end_io(bio);
1602 }
1603 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1604
1605 /**
1606  * bio_split - split a bio
1607  * @bio:        bio to split
1608  * @sectors:    number of sectors to split from the front of @bio
1609  * @gfp:        gfp mask
1610  * @bs:         bio set to allocate from
1611  *
1612  * Allocates and returns a new bio which represents @sectors from the start of
1613  * @bio, and updates @bio to represent the remaining sectors.
1614  *
1615  * Unless this is a discard request the newly allocated bio will point
1616  * to @bio's bi_io_vec. It is the caller's responsibility to ensure that
1617  * neither @bio nor @bs are freed before the split bio.
1618  */
1619 struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors,
1620                       gfp_t gfp, struct bio_set *bs)
1621 {
1622         struct bio *split;
1623
1624         BUG_ON(sectors <= 0);
1625         BUG_ON(sectors >= bio_sectors(bio));
1626
1627         /* Zone append commands cannot be split */
1628         if (WARN_ON_ONCE(bio_op(bio) == REQ_OP_ZONE_APPEND))
1629                 return NULL;
1630
1631         split = bio_alloc_clone(bio->bi_bdev, bio, gfp, bs);
1632         if (!split)
1633                 return NULL;
1634
1635         split->bi_iter.bi_size = sectors << 9;
1636
1637         if (bio_integrity(split))
1638                 bio_integrity_trim(split);
1639
1640         bio_advance(bio, split->bi_iter.bi_size);
1641
1642         if (bio_flagged(bio, BIO_TRACE_COMPLETION))
1643                 bio_set_flag(split, BIO_TRACE_COMPLETION);
1644
1645         return split;
1646 }
1647 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1648
1649 /**
1650  * bio_trim - trim a bio
1651  * @bio:        bio to trim
1652  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1653  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1654  *
1655  * This function is typically used for bios that are cloned and submitted
1656  * to the underlying device in parts.
1657  */
1658 void bio_trim(struct bio *bio, sector_t offset, sector_t size)
1659 {
1660         if (WARN_ON_ONCE(offset > BIO_MAX_SECTORS || size > BIO_MAX_SECTORS ||
1661                          offset + size > bio_sectors(bio)))
1662                 return;
1663
1664         size <<= 9;
1665         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1666                 return;
1667
1668         bio_advance(bio, offset << 9);
1669         bio->bi_iter.bi_size = size;
1670
1671         if (bio_integrity(bio))
1672                 bio_integrity_trim(bio);
1673 }
1674 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1675
1676 /*
1677  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1678  * use the global biovec slabs created for general use.
1679  */
1680 int biovec_init_pool(mempool_t *pool, int pool_entries)
1681 {
1682         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + ARRAY_SIZE(bvec_slabs) - 1;
1683
1684         return mempool_init_slab_pool(pool, pool_entries, bp->slab);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * bioset_exit - exit a bioset initialized with bioset_init()
1689  *
1690  * May be called on a zeroed but uninitialized bioset (i.e. allocated with
1691  * kzalloc()).
1692  */
1693 void bioset_exit(struct bio_set *bs)
1694 {
1695         bio_alloc_cache_destroy(bs);
1696         if (bs->rescue_workqueue)
1697                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1698         bs->rescue_workqueue = NULL;
1699
1700         mempool_exit(&bs->bio_pool);
1701         mempool_exit(&bs->bvec_pool);
1702
1703         bioset_integrity_free(bs);
1704         if (bs->bio_slab)
1705                 bio_put_slab(bs);
1706         bs->bio_slab = NULL;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL(bioset_exit);
1709
1710 /**
1711  * bioset_init - Initialize a bio_set
1712  * @bs:         pool to initialize
1713  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1714  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1715  * @flags:      Flags to modify behavior, currently %BIOSET_NEED_BVECS
1716  *              and %BIOSET_NEED_RESCUER
1717  *
1718  * Description:
1719  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1720  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1721  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1722  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1723  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1724  *    or things will break badly.
1725  *    If %BIOSET_NEED_BVECS is set in @flags, a separate pool will be allocated
1726  *    for allocating iovecs.  This pool is not needed e.g. for bio_init_clone().
1727  *    If %BIOSET_NEED_RESCUER is set, a workqueue is created which can be used
1728  *    to dispatch queued requests when the mempool runs out of space.
1729  *
1730  */
1731 int bioset_init(struct bio_set *bs,
1732                 unsigned int pool_size,
1733                 unsigned int front_pad,
1734                 int flags)
1735 {
1736         bs->front_pad = front_pad;
1737         if (flags & BIOSET_NEED_BVECS)
1738                 bs->back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1739         else
1740                 bs->back_pad = 0;
1741
1742         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1743         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1744         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1745
1746         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(bs);
1747         if (!bs->bio_slab)
1748                 return -ENOMEM;
1749
1750         if (mempool_init_slab_pool(&bs->bio_pool, pool_size, bs->bio_slab))
1751                 goto bad;
1752
1753         if ((flags & BIOSET_NEED_BVECS) &&
1754             biovec_init_pool(&bs->bvec_pool, pool_size))
1755                 goto bad;
1756
1757         if (flags & BIOSET_NEED_RESCUER) {
1758                 bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset",
1759                                                         WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1760                 if (!bs->rescue_workqueue)
1761                         goto bad;
1762         }
1763         if (flags & BIOSET_PERCPU_CACHE) {
1764                 bs->cache = alloc_percpu(struct bio_alloc_cache);
1765                 if (!bs->cache)
1766                         goto bad;
1767                 cpuhp_state_add_instance_nocalls(CPUHP_BIO_DEAD, &bs->cpuhp_dead);
1768         }
1769
1770         return 0;
1771 bad:
1772         bioset_exit(bs);
1773         return -ENOMEM;
1774 }
1775 EXPORT_SYMBOL(bioset_init);
1776
1777 static int __init init_bio(void)
1778 {
1779         int i;
1780
1781         BUILD_BUG_ON(BIO_FLAG_LAST > 8 * sizeof_field(struct bio, bi_flags));
1782
1783         bio_integrity_init();
1784
1785         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(bvec_slabs); i++) {
1786                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1787
1788                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name,
1789                                 bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec), 0,
1790                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
1791         }
1792
1793         cpuhp_setup_state_multi(CPUHP_BIO_DEAD, "block/bio:dead", NULL,
1794                                         bio_cpu_dead);
1795
1796         if (bioset_init(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE, 0,
1797                         BIOSET_NEED_BVECS | BIOSET_PERCPU_CACHE))
1798                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1799
1800         if (bioset_integrity_create(&fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1801                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1802
1803         return 0;
1804 }
1805 subsys_initcall(init_bio);