block: Convert some code to bio_for_each_segment_all()
[linux-3.10.git] / fs / bio.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
6  * published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
11  * GNU General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
14  * along with this program; if not, write to the Free Software
15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
16  *
17  */
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/bio.h>
21 #include <linux/blkdev.h>
22 #include <linux/iocontext.h>
23 #include <linux/slab.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/export.h>
27 #include <linux/mempool.h>
28 #include <linux/workqueue.h>
29 #include <linux/cgroup.h>
30 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
31
32 #include <trace/events/block.h>
33
34 /*
35  * Test patch to inline a certain number of bi_io_vec's inside the bio
36  * itself, to shrink a bio data allocation from two mempool calls to one
37  */
38 #define BIO_INLINE_VECS         4
39
40 static mempool_t *bio_split_pool __read_mostly;
41
42 /*
43  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
44  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
45  * unsigned short
46  */
47 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
48 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
49         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
50 };
51 #undef BV
52
53 /*
54  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
55  * IO code that does not need private memory pools.
56  */
57 struct bio_set *fs_bio_set;
58 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
59
60 /*
61  * Our slab pool management
62  */
63 struct bio_slab {
64         struct kmem_cache *slab;
65         unsigned int slab_ref;
66         unsigned int slab_size;
67         char name[8];
68 };
69 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
70 static struct bio_slab *bio_slabs;
71 static unsigned int bio_slab_nr, bio_slab_max;
72
73 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(unsigned int extra_size)
74 {
75         unsigned int sz = sizeof(struct bio) + extra_size;
76         struct kmem_cache *slab = NULL;
77         struct bio_slab *bslab, *new_bio_slabs;
78         unsigned int new_bio_slab_max;
79         unsigned int i, entry = -1;
80
81         mutex_lock(&bio_slab_lock);
82
83         i = 0;
84         while (i < bio_slab_nr) {
85                 bslab = &bio_slabs[i];
86
87                 if (!bslab->slab && entry == -1)
88                         entry = i;
89                 else if (bslab->slab_size == sz) {
90                         slab = bslab->slab;
91                         bslab->slab_ref++;
92                         break;
93                 }
94                 i++;
95         }
96
97         if (slab)
98                 goto out_unlock;
99
100         if (bio_slab_nr == bio_slab_max && entry == -1) {
101                 new_bio_slab_max = bio_slab_max << 1;
102                 new_bio_slabs = krealloc(bio_slabs,
103                                          new_bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab),
104                                          GFP_KERNEL);
105                 if (!new_bio_slabs)
106                         goto out_unlock;
107                 bio_slab_max = new_bio_slab_max;
108                 bio_slabs = new_bio_slabs;
109         }
110         if (entry == -1)
111                 entry = bio_slab_nr++;
112
113         bslab = &bio_slabs[entry];
114
115         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", entry);
116         slab = kmem_cache_create(bslab->name, sz, 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
117         if (!slab)
118                 goto out_unlock;
119
120         printk(KERN_INFO "bio: create slab <%s> at %d\n", bslab->name, entry);
121         bslab->slab = slab;
122         bslab->slab_ref = 1;
123         bslab->slab_size = sz;
124 out_unlock:
125         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
126         return slab;
127 }
128
129 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
130 {
131         struct bio_slab *bslab = NULL;
132         unsigned int i;
133
134         mutex_lock(&bio_slab_lock);
135
136         for (i = 0; i < bio_slab_nr; i++) {
137                 if (bs->bio_slab == bio_slabs[i].slab) {
138                         bslab = &bio_slabs[i];
139                         break;
140                 }
141         }
142
143         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
144                 goto out;
145
146         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
147
148         if (--bslab->slab_ref)
149                 goto out;
150
151         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
152         bslab->slab = NULL;
153
154 out:
155         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
156 }
157
158 unsigned int bvec_nr_vecs(unsigned short idx)
159 {
160         return bvec_slabs[idx].nr_vecs;
161 }
162
163 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned int idx)
164 {
165         BIO_BUG_ON(idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
166
167         if (idx == BIOVEC_MAX_IDX)
168                 mempool_free(bv, pool);
169         else {
170                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + idx;
171
172                 kmem_cache_free(bvs->slab, bv);
173         }
174 }
175
176 struct bio_vec *bvec_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx,
177                            mempool_t *pool)
178 {
179         struct bio_vec *bvl;
180
181         /*
182          * see comment near bvec_array define!
183          */
184         switch (nr) {
185         case 1:
186                 *idx = 0;
187                 break;
188         case 2 ... 4:
189                 *idx = 1;
190                 break;
191         case 5 ... 16:
192                 *idx = 2;
193                 break;
194         case 17 ... 64:
195                 *idx = 3;
196                 break;
197         case 65 ... 128:
198                 *idx = 4;
199                 break;
200         case 129 ... BIO_MAX_PAGES:
201                 *idx = 5;
202                 break;
203         default:
204                 return NULL;
205         }
206
207         /*
208          * idx now points to the pool we want to allocate from. only the
209          * 1-vec entry pool is mempool backed.
210          */
211         if (*idx == BIOVEC_MAX_IDX) {
212 fallback:
213                 bvl = mempool_alloc(pool, gfp_mask);
214         } else {
215                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + *idx;
216                 gfp_t __gfp_mask = gfp_mask & ~(__GFP_WAIT | __GFP_IO);
217
218                 /*
219                  * Make this allocation restricted and don't dump info on
220                  * allocation failures, since we'll fallback to the mempool
221                  * in case of failure.
222                  */
223                 __gfp_mask |= __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
224
225                 /*
226                  * Try a slab allocation. If this fails and __GFP_WAIT
227                  * is set, retry with the 1-entry mempool
228                  */
229                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, __gfp_mask);
230                 if (unlikely(!bvl && (gfp_mask & __GFP_WAIT))) {
231                         *idx = BIOVEC_MAX_IDX;
232                         goto fallback;
233                 }
234         }
235
236         return bvl;
237 }
238
239 static void __bio_free(struct bio *bio)
240 {
241         bio_disassociate_task(bio);
242
243         if (bio_integrity(bio))
244                 bio_integrity_free(bio);
245 }
246
247 static void bio_free(struct bio *bio)
248 {
249         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
250         void *p;
251
252         __bio_free(bio);
253
254         if (bs) {
255                 if (bio_has_allocated_vec(bio))
256                         bvec_free(bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, BIO_POOL_IDX(bio));
257
258                 /*
259                  * If we have front padding, adjust the bio pointer before freeing
260                  */
261                 p = bio;
262                 p -= bs->front_pad;
263
264                 mempool_free(p, bs->bio_pool);
265         } else {
266                 /* Bio was allocated by bio_kmalloc() */
267                 kfree(bio);
268         }
269 }
270
271 void bio_init(struct bio *bio)
272 {
273         memset(bio, 0, sizeof(*bio));
274         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
275         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
276 }
277 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
278
279 /**
280  * bio_reset - reinitialize a bio
281  * @bio:        bio to reset
282  *
283  * Description:
284  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
285  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
286  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
287  *   comment in struct bio.
288  */
289 void bio_reset(struct bio *bio)
290 {
291         unsigned long flags = bio->bi_flags & (~0UL << BIO_RESET_BITS);
292
293         __bio_free(bio);
294
295         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
296         bio->bi_flags = flags|(1 << BIO_UPTODATE);
297 }
298 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
299
300 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
301 {
302         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
303         struct bio *bio;
304
305         while (1) {
306                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
307                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
308                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
309
310                 if (!bio)
311                         break;
312
313                 generic_make_request(bio);
314         }
315 }
316
317 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
318 {
319         struct bio_list punt, nopunt;
320         struct bio *bio;
321
322         /*
323          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
324          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
325          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
326          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
327          * our own rescuer would be bad.
328          *
329          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
330          * remove from the middle of the list:
331          */
332
333         bio_list_init(&punt);
334         bio_list_init(&nopunt);
335
336         while ((bio = bio_list_pop(current->bio_list)))
337                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
338
339         *current->bio_list = nopunt;
340
341         spin_lock(&bs->rescue_lock);
342         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
343         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
344
345         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
346 }
347
348 /**
349  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
350  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
351  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
352  * @bs:         the bio_set to allocate from.
353  *
354  * Description:
355  *   If @bs is NULL, uses kmalloc() to allocate the bio; else the allocation is
356  *   backed by the @bs's mempool.
357  *
358  *   When @bs is not NULL, if %__GFP_WAIT is set then bio_alloc will always be
359  *   able to allocate a bio. This is due to the mempool guarantees. To make this
360  *   work, callers must never allocate more than 1 bio at a time from this pool.
361  *   Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
362  *   previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
363  *   Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
364  *
365  *   Note that when running under generic_make_request() (i.e. any block
366  *   driver), bios are not submitted until after you return - see the code in
367  *   generic_make_request() that converts recursion into iteration, to prevent
368  *   stack overflows.
369  *
370  *   This would normally mean allocating multiple bios under
371  *   generic_make_request() would be susceptible to deadlocks, but we have
372  *   deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
373  *   thread.
374  *
375  *   However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
376  *   mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
377  *   generic_make_request() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
378  *   for per bio allocations.
379  *
380  *   RETURNS:
381  *   Pointer to new bio on success, NULL on failure.
382  */
383 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
384 {
385         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
386         unsigned front_pad;
387         unsigned inline_vecs;
388         unsigned long idx = BIO_POOL_NONE;
389         struct bio_vec *bvl = NULL;
390         struct bio *bio;
391         void *p;
392
393         if (!bs) {
394                 if (nr_iovecs > UIO_MAXIOV)
395                         return NULL;
396
397                 p = kmalloc(sizeof(struct bio) +
398                             nr_iovecs * sizeof(struct bio_vec),
399                             gfp_mask);
400                 front_pad = 0;
401                 inline_vecs = nr_iovecs;
402         } else {
403                 /*
404                  * generic_make_request() converts recursion to iteration; this
405                  * means if we're running beneath it, any bios we allocate and
406                  * submit will not be submitted (and thus freed) until after we
407                  * return.
408                  *
409                  * This exposes us to a potential deadlock if we allocate
410                  * multiple bios from the same bio_set() while running
411                  * underneath generic_make_request(). If we were to allocate
412                  * multiple bios (say a stacking block driver that was splitting
413                  * bios), we would deadlock if we exhausted the mempool's
414                  * reserve.
415                  *
416                  * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
417                  * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are
418                  * bios on current->bio_list, we first try the allocation
419                  * without __GFP_WAIT; if that fails, we punt those bios we
420                  * would be blocking to the rescuer workqueue before we retry
421                  * with the original gfp_flags.
422                  */
423
424                 if (current->bio_list && !bio_list_empty(current->bio_list))
425                         gfp_mask &= ~__GFP_WAIT;
426
427                 p = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
428                 if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
429                         punt_bios_to_rescuer(bs);
430                         gfp_mask = saved_gfp;
431                         p = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
432                 }
433
434                 front_pad = bs->front_pad;
435                 inline_vecs = BIO_INLINE_VECS;
436         }
437
438         if (unlikely(!p))
439                 return NULL;
440
441         bio = p + front_pad;
442         bio_init(bio);
443
444         if (nr_iovecs > inline_vecs) {
445                 bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs->bvec_pool);
446                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
447                         punt_bios_to_rescuer(bs);
448                         gfp_mask = saved_gfp;
449                         bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs->bvec_pool);
450                 }
451
452                 if (unlikely(!bvl))
453                         goto err_free;
454         } else if (nr_iovecs) {
455                 bvl = bio->bi_inline_vecs;
456         }
457
458         bio->bi_pool = bs;
459         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
460         bio->bi_max_vecs = nr_iovecs;
461         bio->bi_io_vec = bvl;
462         return bio;
463
464 err_free:
465         mempool_free(p, bs->bio_pool);
466         return NULL;
467 }
468 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
469
470 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
471 {
472         unsigned long flags;
473         struct bio_vec *bv;
474         int i;
475
476         bio_for_each_segment(bv, bio, i) {
477                 char *data = bvec_kmap_irq(bv, &flags);
478                 memset(data, 0, bv->bv_len);
479                 flush_dcache_page(bv->bv_page);
480                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
481         }
482 }
483 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
484
485 /**
486  * bio_put - release a reference to a bio
487  * @bio:   bio to release reference to
488  *
489  * Description:
490  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
491  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone. The last put of a bio will free it.
492  **/
493 void bio_put(struct bio *bio)
494 {
495         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
496
497         /*
498          * last put frees it
499          */
500         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt))
501                 bio_free(bio);
502 }
503 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
504
505 inline int bio_phys_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
506 {
507         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
508                 blk_recount_segments(q, bio);
509
510         return bio->bi_phys_segments;
511 }
512 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
513
514 /**
515  *      __bio_clone     -       clone a bio
516  *      @bio: destination bio
517  *      @bio_src: bio to clone
518  *
519  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
520  *      the actual data it points to. Reference count of returned
521  *      bio will be one.
522  */
523 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
524 {
525         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
526                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
527
528         /*
529          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
530          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
531          */
532         bio->bi_sector = bio_src->bi_sector;
533         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
534         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
535         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
536         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
537         bio->bi_size = bio_src->bi_size;
538         bio->bi_idx = bio_src->bi_idx;
539 }
540 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
541
542 /**
543  *      bio_clone_bioset -      clone a bio
544  *      @bio: bio to clone
545  *      @gfp_mask: allocation priority
546  *      @bs: bio_set to allocate from
547  *
548  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
549  */
550 struct bio *bio_clone_bioset(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask,
551                              struct bio_set *bs)
552 {
553         struct bio *b;
554
555         b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, bs);
556         if (!b)
557                 return NULL;
558
559         __bio_clone(b, bio);
560
561         if (bio_integrity(bio)) {
562                 int ret;
563
564                 ret = bio_integrity_clone(b, bio, gfp_mask);
565
566                 if (ret < 0) {
567                         bio_put(b);
568                         return NULL;
569                 }
570         }
571
572         return b;
573 }
574 EXPORT_SYMBOL(bio_clone_bioset);
575
576 /**
577  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
578  *      @bdev:  I/O target
579  *
580  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
581  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
582  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
583  *      on offset.
584  */
585 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
586 {
587         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
588         int nr_pages;
589
590         nr_pages = min_t(unsigned,
591                      queue_max_segments(q),
592                      queue_max_sectors(q) / (PAGE_SIZE >> 9) + 1);
593
594         return min_t(unsigned, nr_pages, BIO_MAX_PAGES);
595
596 }
597 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
598
599 static int __bio_add_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page
600                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
601                           unsigned short max_sectors)
602 {
603         int retried_segments = 0;
604         struct bio_vec *bvec;
605
606         /*
607          * cloned bio must not modify vec list
608          */
609         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
610                 return 0;
611
612         if (((bio->bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
613                 return 0;
614
615         /*
616          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
617          * we will often be called with the same page as last time and
618          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
619          */
620         if (bio->bi_vcnt > 0) {
621                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
622
623                 if (page == prev->bv_page &&
624                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
625                         unsigned int prev_bv_len = prev->bv_len;
626                         prev->bv_len += len;
627
628                         if (q->merge_bvec_fn) {
629                                 struct bvec_merge_data bvm = {
630                                         /* prev_bvec is already charged in
631                                            bi_size, discharge it in order to
632                                            simulate merging updated prev_bvec
633                                            as new bvec. */
634                                         .bi_bdev = bio->bi_bdev,
635                                         .bi_sector = bio->bi_sector,
636                                         .bi_size = bio->bi_size - prev_bv_len,
637                                         .bi_rw = bio->bi_rw,
638                                 };
639
640                                 if (q->merge_bvec_fn(q, &bvm, prev) < prev->bv_len) {
641                                         prev->bv_len -= len;
642                                         return 0;
643                                 }
644                         }
645
646                         goto done;
647                 }
648         }
649
650         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
651                 return 0;
652
653         /*
654          * we might lose a segment or two here, but rather that than
655          * make this too complex.
656          */
657
658         while (bio->bi_phys_segments >= queue_max_segments(q)) {
659
660                 if (retried_segments)
661                         return 0;
662
663                 retried_segments = 1;
664                 blk_recount_segments(q, bio);
665         }
666
667         /*
668          * setup the new entry, we might clear it again later if we
669          * cannot add the page
670          */
671         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
672         bvec->bv_page = page;
673         bvec->bv_len = len;
674         bvec->bv_offset = offset;
675
676         /*
677          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
678          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
679          * queue to get further control
680          */
681         if (q->merge_bvec_fn) {
682                 struct bvec_merge_data bvm = {
683                         .bi_bdev = bio->bi_bdev,
684                         .bi_sector = bio->bi_sector,
685                         .bi_size = bio->bi_size,
686                         .bi_rw = bio->bi_rw,
687                 };
688
689                 /*
690                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
691                  * at this offset
692                  */
693                 if (q->merge_bvec_fn(q, &bvm, bvec) < bvec->bv_len) {
694                         bvec->bv_page = NULL;
695                         bvec->bv_len = 0;
696                         bvec->bv_offset = 0;
697                         return 0;
698                 }
699         }
700
701         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
702         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
703                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
704
705         bio->bi_vcnt++;
706         bio->bi_phys_segments++;
707  done:
708         bio->bi_size += len;
709         return len;
710 }
711
712 /**
713  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
714  *      @q: the target queue
715  *      @bio: destination bio
716  *      @page: page to add
717  *      @len: vec entry length
718  *      @offset: vec entry offset
719  *
720  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
721  *      number of reasons, such as the bio being full or target block device
722  *      limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
723  *      so it is always possible to add a single page to an empty bio.
724  *
725  *      This should only be used by REQ_PC bios.
726  */
727 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page *page,
728                     unsigned int len, unsigned int offset)
729 {
730         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset,
731                               queue_max_hw_sectors(q));
732 }
733 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
734
735 /**
736  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
737  *      @bio: destination bio
738  *      @page: page to add
739  *      @len: vec entry length
740  *      @offset: vec entry offset
741  *
742  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
743  *      number of reasons, such as the bio being full or target block device
744  *      limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
745  *      so it is always possible to add a single page to an empty bio.
746  */
747 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
748                  unsigned int offset)
749 {
750         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
751         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, queue_max_sectors(q));
752 }
753 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
754
755 struct submit_bio_ret {
756         struct completion event;
757         int error;
758 };
759
760 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio, int error)
761 {
762         struct submit_bio_ret *ret = bio->bi_private;
763
764         ret->error = error;
765         complete(&ret->event);
766 }
767
768 /**
769  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
770  * @rw: whether to %READ or %WRITE, or maybe to %READA (read ahead)
771  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
772  *
773  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
774  * bio_endio() on failure.
775  */
776 int submit_bio_wait(int rw, struct bio *bio)
777 {
778         struct submit_bio_ret ret;
779
780         rw |= REQ_SYNC;
781         init_completion(&ret.event);
782         bio->bi_private = &ret;
783         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
784         submit_bio(rw, bio);
785         wait_for_completion(&ret.event);
786
787         return ret.error;
788 }
789 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
790
791 /**
792  * bio_advance - increment/complete a bio by some number of bytes
793  * @bio:        bio to advance
794  * @bytes:      number of bytes to complete
795  *
796  * This updates bi_sector, bi_size and bi_idx; if the number of bytes to
797  * complete doesn't align with a bvec boundary, then bv_len and bv_offset will
798  * be updated on the last bvec as well.
799  *
800  * @bio will then represent the remaining, uncompleted portion of the io.
801  */
802 void bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
803 {
804         if (bio_integrity(bio))
805                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
806
807         bio->bi_sector += bytes >> 9;
808         bio->bi_size -= bytes;
809
810         if (bio->bi_rw & BIO_NO_ADVANCE_ITER_MASK)
811                 return;
812
813         while (bytes) {
814                 if (unlikely(bio->bi_idx >= bio->bi_vcnt)) {
815                         WARN_ONCE(1, "bio idx %d >= vcnt %d\n",
816                                   bio->bi_idx, bio->bi_vcnt);
817                         break;
818                 }
819
820                 if (bytes >= bio_iovec(bio)->bv_len) {
821                         bytes -= bio_iovec(bio)->bv_len;
822                         bio->bi_idx++;
823                 } else {
824                         bio_iovec(bio)->bv_len -= bytes;
825                         bio_iovec(bio)->bv_offset += bytes;
826                         bytes = 0;
827                 }
828         }
829 }
830 EXPORT_SYMBOL(bio_advance);
831
832 /**
833  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one chain of bios to
834  * another
835  * @src: source bio list
836  * @dst: destination bio list
837  *
838  * If @src and @dst are single bios, bi_next must be NULL - otherwise, treats
839  * @src and @dst as linked lists of bios.
840  *
841  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
842  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
843  */
844 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
845 {
846         struct bio_vec *src_bv, *dst_bv;
847         unsigned src_offset, dst_offset, bytes;
848         void *src_p, *dst_p;
849
850         src_bv = bio_iovec(src);
851         dst_bv = bio_iovec(dst);
852
853         src_offset = src_bv->bv_offset;
854         dst_offset = dst_bv->bv_offset;
855
856         while (1) {
857                 if (src_offset == src_bv->bv_offset + src_bv->bv_len) {
858                         src_bv++;
859                         if (src_bv == bio_iovec_idx(src, src->bi_vcnt)) {
860                                 src = src->bi_next;
861                                 if (!src)
862                                         break;
863
864                                 src_bv = bio_iovec(src);
865                         }
866
867                         src_offset = src_bv->bv_offset;
868                 }
869
870                 if (dst_offset == dst_bv->bv_offset + dst_bv->bv_len) {
871                         dst_bv++;
872                         if (dst_bv == bio_iovec_idx(dst, dst->bi_vcnt)) {
873                                 dst = dst->bi_next;
874                                 if (!dst)
875                                         break;
876
877                                 dst_bv = bio_iovec(dst);
878                         }
879
880                         dst_offset = dst_bv->bv_offset;
881                 }
882
883                 bytes = min(dst_bv->bv_offset + dst_bv->bv_len - dst_offset,
884                             src_bv->bv_offset + src_bv->bv_len - src_offset);
885
886                 src_p = kmap_atomic(src_bv->bv_page);
887                 dst_p = kmap_atomic(dst_bv->bv_page);
888
889                 memcpy(dst_p + dst_bv->bv_offset,
890                        src_p + src_bv->bv_offset,
891                        bytes);
892
893                 kunmap_atomic(dst_p);
894                 kunmap_atomic(src_p);
895
896                 src_offset += bytes;
897                 dst_offset += bytes;
898         }
899 }
900 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
901
902 struct bio_map_data {
903         struct bio_vec *iovecs;
904         struct sg_iovec *sgvecs;
905         int nr_sgvecs;
906         int is_our_pages;
907 };
908
909 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio,
910                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
911                              int is_our_pages)
912 {
913         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
914         memcpy(bmd->sgvecs, iov, sizeof(struct sg_iovec) * iov_count);
915         bmd->nr_sgvecs = iov_count;
916         bmd->is_our_pages = is_our_pages;
917         bio->bi_private = bmd;
918 }
919
920 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
921 {
922         kfree(bmd->iovecs);
923         kfree(bmd->sgvecs);
924         kfree(bmd);
925 }
926
927 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs,
928                                                unsigned int iov_count,
929                                                gfp_t gfp_mask)
930 {
931         struct bio_map_data *bmd;
932
933         if (iov_count > UIO_MAXIOV)
934                 return NULL;
935
936         bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), gfp_mask);
937         if (!bmd)
938                 return NULL;
939
940         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, gfp_mask);
941         if (!bmd->iovecs) {
942                 kfree(bmd);
943                 return NULL;
944         }
945
946         bmd->sgvecs = kmalloc(sizeof(struct sg_iovec) * iov_count, gfp_mask);
947         if (bmd->sgvecs)
948                 return bmd;
949
950         kfree(bmd->iovecs);
951         kfree(bmd);
952         return NULL;
953 }
954
955 static int __bio_copy_iov(struct bio *bio, struct bio_vec *iovecs,
956                           struct sg_iovec *iov, int iov_count,
957                           int to_user, int from_user, int do_free_page)
958 {
959         int ret = 0, i;
960         struct bio_vec *bvec;
961         int iov_idx = 0;
962         unsigned int iov_off = 0;
963
964         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
965                 char *bv_addr = page_address(bvec->bv_page);
966                 unsigned int bv_len = iovecs[i].bv_len;
967
968                 while (bv_len && iov_idx < iov_count) {
969                         unsigned int bytes;
970                         char __user *iov_addr;
971
972                         bytes = min_t(unsigned int,
973                                       iov[iov_idx].iov_len - iov_off, bv_len);
974                         iov_addr = iov[iov_idx].iov_base + iov_off;
975
976                         if (!ret) {
977                                 if (to_user)
978                                         ret = copy_to_user(iov_addr, bv_addr,
979                                                            bytes);
980
981                                 if (from_user)
982                                         ret = copy_from_user(bv_addr, iov_addr,
983                                                              bytes);
984
985                                 if (ret)
986                                         ret = -EFAULT;
987                         }
988
989                         bv_len -= bytes;
990                         bv_addr += bytes;
991                         iov_addr += bytes;
992                         iov_off += bytes;
993
994                         if (iov[iov_idx].iov_len == iov_off) {
995                                 iov_idx++;
996                                 iov_off = 0;
997                         }
998                 }
999
1000                 if (do_free_page)
1001                         __free_page(bvec->bv_page);
1002         }
1003
1004         return ret;
1005 }
1006
1007 /**
1008  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
1009  *      @bio: bio being terminated
1010  *
1011  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
1012  *      to user space in case of a read.
1013  */
1014 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
1015 {
1016         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
1017         int ret = 0;
1018
1019         if (!bio_flagged(bio, BIO_NULL_MAPPED))
1020                 ret = __bio_copy_iov(bio, bmd->iovecs, bmd->sgvecs,
1021                                      bmd->nr_sgvecs, bio_data_dir(bio) == READ,
1022                                      0, bmd->is_our_pages);
1023         bio_free_map_data(bmd);
1024         bio_put(bio);
1025         return ret;
1026 }
1027 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1028
1029 /**
1030  *      bio_copy_user_iov       -       copy user data to bio
1031  *      @q: destination block queue
1032  *      @map_data: pointer to the rq_map_data holding pages (if necessary)
1033  *      @iov:   the iovec.
1034  *      @iov_count: number of elements in the iovec
1035  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1036  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1037  *
1038  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
1039  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
1040  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
1041  */
1042 struct bio *bio_copy_user_iov(struct request_queue *q,
1043                               struct rq_map_data *map_data,
1044                               struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1045                               int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1046 {
1047         struct bio_map_data *bmd;
1048         struct bio_vec *bvec;
1049         struct page *page;
1050         struct bio *bio;
1051         int i, ret;
1052         int nr_pages = 0;
1053         unsigned int len = 0;
1054         unsigned int offset = map_data ? map_data->offset & ~PAGE_MASK : 0;
1055
1056         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1057                 unsigned long uaddr;
1058                 unsigned long end;
1059                 unsigned long start;
1060
1061                 uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1062                 end = (uaddr + iov[i].iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1063                 start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1064
1065                 /*
1066                  * Overflow, abort
1067                  */
1068                 if (end < start)
1069                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1070
1071                 nr_pages += end - start;
1072                 len += iov[i].iov_len;
1073         }
1074
1075         if (offset)
1076                 nr_pages++;
1077
1078         bmd = bio_alloc_map_data(nr_pages, iov_count, gfp_mask);
1079         if (!bmd)
1080                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1081
1082         ret = -ENOMEM;
1083         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1084         if (!bio)
1085                 goto out_bmd;
1086
1087         if (!write_to_vm)
1088                 bio->bi_rw |= REQ_WRITE;
1089
1090         ret = 0;
1091
1092         if (map_data) {
1093                 nr_pages = 1 << map_data->page_order;
1094                 i = map_data->offset / PAGE_SIZE;
1095         }
1096         while (len) {
1097                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
1098
1099                 bytes -= offset;
1100
1101                 if (bytes > len)
1102                         bytes = len;
1103
1104                 if (map_data) {
1105                         if (i == map_data->nr_entries * nr_pages) {
1106                                 ret = -ENOMEM;
1107                                 break;
1108                         }
1109
1110                         page = map_data->pages[i / nr_pages];
1111                         page += (i % nr_pages);
1112
1113                         i++;
1114                 } else {
1115                         page = alloc_page(q->bounce_gfp | gfp_mask);
1116                         if (!page) {
1117                                 ret = -ENOMEM;
1118                                 break;
1119                         }
1120                 }
1121
1122                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, offset) < bytes)
1123                         break;
1124
1125                 len -= bytes;
1126                 offset = 0;
1127         }
1128
1129         if (ret)
1130                 goto cleanup;
1131
1132         /*
1133          * success
1134          */
1135         if ((!write_to_vm && (!map_data || !map_data->null_mapped)) ||
1136             (map_data && map_data->from_user)) {
1137                 ret = __bio_copy_iov(bio, bio->bi_io_vec, iov, iov_count, 0, 1, 0);
1138                 if (ret)
1139                         goto cleanup;
1140         }
1141
1142         bio_set_map_data(bmd, bio, iov, iov_count, map_data ? 0 : 1);
1143         return bio;
1144 cleanup:
1145         if (!map_data)
1146                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i)
1147                         __free_page(bvec->bv_page);
1148
1149         bio_put(bio);
1150 out_bmd:
1151         bio_free_map_data(bmd);
1152         return ERR_PTR(ret);
1153 }
1154
1155 /**
1156  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
1157  *      @q: destination block queue
1158  *      @map_data: pointer to the rq_map_data holding pages (if necessary)
1159  *      @uaddr: start of user address
1160  *      @len: length in bytes
1161  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1162  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1163  *
1164  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
1165  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
1166  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
1167  */
1168 struct bio *bio_copy_user(struct request_queue *q, struct rq_map_data *map_data,
1169                           unsigned long uaddr, unsigned int len,
1170                           int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1171 {
1172         struct sg_iovec iov;
1173
1174         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
1175         iov.iov_len = len;
1176
1177         return bio_copy_user_iov(q, map_data, &iov, 1, write_to_vm, gfp_mask);
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1180
1181 static struct bio *__bio_map_user_iov(struct request_queue *q,
1182                                       struct block_device *bdev,
1183                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1184                                       int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1185 {
1186         int i, j;
1187         int nr_pages = 0;
1188         struct page **pages;
1189         struct bio *bio;
1190         int cur_page = 0;
1191         int ret, offset;
1192
1193         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1194                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1195                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
1196                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1197                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1198
1199                 /*
1200                  * Overflow, abort
1201                  */
1202                 if (end < start)
1203                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1204
1205                 nr_pages += end - start;
1206                 /*
1207                  * buffer must be aligned to at least hardsector size for now
1208                  */
1209                 if (uaddr & queue_dma_alignment(q))
1210                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1211         }
1212
1213         if (!nr_pages)
1214                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1215
1216         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1217         if (!bio)
1218                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1219
1220         ret = -ENOMEM;
1221         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), gfp_mask);
1222         if (!pages)
1223                 goto out;
1224
1225         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1226                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1227                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
1228                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1229                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1230                 const int local_nr_pages = end - start;
1231                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
1232
1233                 ret = get_user_pages_fast(uaddr, local_nr_pages,
1234                                 write_to_vm, &pages[cur_page]);
1235                 if (ret < local_nr_pages) {
1236                         ret = -EFAULT;
1237                         goto out_unmap;
1238                 }
1239
1240                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
1241                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
1242                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
1243
1244                         if (len <= 0)
1245                                 break;
1246                         
1247                         if (bytes > len)
1248                                 bytes = len;
1249
1250                         /*
1251                          * sorry...
1252                          */
1253                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
1254                                             bytes)
1255                                 break;
1256
1257                         len -= bytes;
1258                         offset = 0;
1259                 }
1260
1261                 cur_page = j;
1262                 /*
1263                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
1264                  */
1265                 while (j < page_limit)
1266                         page_cache_release(pages[j++]);
1267         }
1268
1269         kfree(pages);
1270
1271         /*
1272          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
1273          */
1274         if (!write_to_vm)
1275                 bio->bi_rw |= REQ_WRITE;
1276
1277         bio->bi_bdev = bdev;
1278         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
1279         return bio;
1280
1281  out_unmap:
1282         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1283                 if(!pages[i])
1284                         break;
1285                 page_cache_release(pages[i]);
1286         }
1287  out:
1288         kfree(pages);
1289         bio_put(bio);
1290         return ERR_PTR(ret);
1291 }
1292
1293 /**
1294  *      bio_map_user    -       map user address into bio
1295  *      @q: the struct request_queue for the bio
1296  *      @bdev: destination block device
1297  *      @uaddr: start of user address
1298  *      @len: length in bytes
1299  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1300  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1301  *
1302  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
1303  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1304  */
1305 struct bio *bio_map_user(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
1306                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm,
1307                          gfp_t gfp_mask)
1308 {
1309         struct sg_iovec iov;
1310
1311         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
1312         iov.iov_len = len;
1313
1314         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm, gfp_mask);
1315 }
1316 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1317
1318 /**
1319  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
1320  *      @q: the struct request_queue for the bio
1321  *      @bdev: destination block device
1322  *      @iov:   the iovec.
1323  *      @iov_count: number of elements in the iovec
1324  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1325  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1326  *
1327  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
1328  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1329  */
1330 struct bio *bio_map_user_iov(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
1331                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1332                              int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1333 {
1334         struct bio *bio;
1335
1336         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm,
1337                                  gfp_mask);
1338         if (IS_ERR(bio))
1339                 return bio;
1340
1341         /*
1342          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
1343          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
1344          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
1345          * reference to it
1346          */
1347         bio_get(bio);
1348
1349         return bio;
1350 }
1351
1352 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
1353 {
1354         struct bio_vec *bvec;
1355         int i;
1356
1357         /*
1358          * make sure we dirty pages we wrote to
1359          */
1360         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1361                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
1362                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1363
1364                 page_cache_release(bvec->bv_page);
1365         }
1366
1367         bio_put(bio);
1368 }
1369
1370 /**
1371  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
1372  *      @bio:           the bio being unmapped
1373  *
1374  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
1375  *      a process context.
1376  *
1377  *      bio_unmap_user() may sleep.
1378  */
1379 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
1380 {
1381         __bio_unmap_user(bio);
1382         bio_put(bio);
1383 }
1384 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1385
1386 static void bio_map_kern_endio(struct bio *bio, int err)
1387 {
1388         bio_put(bio);
1389 }
1390
1391 static struct bio *__bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data,
1392                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
1393 {
1394         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
1395         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1396         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
1397         const int nr_pages = end - start;
1398         int offset, i;
1399         struct bio *bio;
1400
1401         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1402         if (!bio)
1403                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1404
1405         offset = offset_in_page(kaddr);
1406         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1407                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
1408
1409                 if (len <= 0)
1410                         break;
1411
1412                 if (bytes > len)
1413                         bytes = len;
1414
1415                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
1416                                     offset) < bytes)
1417                         break;
1418
1419                 data += bytes;
1420                 len -= bytes;
1421                 offset = 0;
1422         }
1423
1424         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
1425         return bio;
1426 }
1427
1428 /**
1429  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
1430  *      @q: the struct request_queue for the bio
1431  *      @data: pointer to buffer to map
1432  *      @len: length in bytes
1433  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
1434  *
1435  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
1436  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1437  */
1438 struct bio *bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
1439                          gfp_t gfp_mask)
1440 {
1441         struct bio *bio;
1442
1443         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
1444         if (IS_ERR(bio))
1445                 return bio;
1446
1447         if (bio->bi_size == len)
1448                 return bio;
1449
1450         /*
1451          * Don't support partial mappings.
1452          */
1453         bio_put(bio);
1454         return ERR_PTR(-EINVAL);
1455 }
1456 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1457
1458 static void bio_copy_kern_endio(struct bio *bio, int err)
1459 {
1460         struct bio_vec *bvec;
1461         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
1462         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
1463         int i;
1464         char *p = bmd->sgvecs[0].iov_base;
1465
1466         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1467                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
1468                 int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
1469
1470                 if (read)
1471                         memcpy(p, addr, len);
1472
1473                 __free_page(bvec->bv_page);
1474                 p += len;
1475         }
1476
1477         bio_free_map_data(bmd);
1478         bio_put(bio);
1479 }
1480
1481 /**
1482  *      bio_copy_kern   -       copy kernel address into bio
1483  *      @q: the struct request_queue for the bio
1484  *      @data: pointer to buffer to copy
1485  *      @len: length in bytes
1486  *      @gfp_mask: allocation flags for bio and page allocation
1487  *      @reading: data direction is READ
1488  *
1489  *      copy the kernel address into a bio suitable for io to a block
1490  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1491  */
1492 struct bio *bio_copy_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
1493                           gfp_t gfp_mask, int reading)
1494 {
1495         struct bio *bio;
1496         struct bio_vec *bvec;
1497         int i;
1498
1499         bio = bio_copy_user(q, NULL, (unsigned long)data, len, 1, gfp_mask);
1500         if (IS_ERR(bio))
1501                 return bio;
1502
1503         if (!reading) {
1504                 void *p = data;
1505
1506                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1507                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
1508
1509                         memcpy(addr, p, bvec->bv_len);
1510                         p += bvec->bv_len;
1511                 }
1512         }
1513
1514         bio->bi_end_io = bio_copy_kern_endio;
1515
1516         return bio;
1517 }
1518 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_kern);
1519
1520 /*
1521  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1522  * for performing direct-IO in BIOs.
1523  *
1524  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1525  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1526  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1527  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1528  * in process context.
1529  *
1530  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1531  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1532  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1533  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1534  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1535  *
1536  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1537  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1538  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1539  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1540  * pagecache.
1541  *
1542  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1543  * deferred bio dirtying paths.
1544  */
1545
1546 /*
1547  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1548  */
1549 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1550 {
1551         struct bio_vec *bvec;
1552         int i;
1553
1554         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1555                 struct page *page = bvec->bv_page;
1556
1557                 if (page && !PageCompound(page))
1558                         set_page_dirty_lock(page);
1559         }
1560 }
1561
1562 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
1563 {
1564         struct bio_vec *bvec;
1565         int i;
1566
1567         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1568                 struct page *page = bvec->bv_page;
1569
1570                 if (page)
1571                         put_page(page);
1572         }
1573 }
1574
1575 /*
1576  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1577  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1578  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1579  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
1580  *
1581  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1582  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
1583  * run one bio_put() against the BIO.
1584  */
1585
1586 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1587
1588 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1589 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1590 static struct bio *bio_dirty_list;
1591
1592 /*
1593  * This runs in process context
1594  */
1595 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1596 {
1597         unsigned long flags;
1598         struct bio *bio;
1599
1600         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1601         bio = bio_dirty_list;
1602         bio_dirty_list = NULL;
1603         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1604
1605         while (bio) {
1606                 struct bio *next = bio->bi_private;
1607
1608                 bio_set_pages_dirty(bio);
1609                 bio_release_pages(bio);
1610                 bio_put(bio);
1611                 bio = next;
1612         }
1613 }
1614
1615 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1616 {
1617         struct bio_vec *bvec;
1618         int nr_clean_pages = 0;
1619         int i;
1620
1621         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1622                 struct page *page = bvec->bv_page;
1623
1624                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
1625                         page_cache_release(page);
1626                         bvec->bv_page = NULL;
1627                 } else {
1628                         nr_clean_pages++;
1629                 }
1630         }
1631
1632         if (nr_clean_pages) {
1633                 unsigned long flags;
1634
1635                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1636                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
1637                 bio_dirty_list = bio;
1638                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1639                 schedule_work(&bio_dirty_work);
1640         } else {
1641                 bio_put(bio);
1642         }
1643 }
1644
1645 #if ARCH_IMPLEMENTS_FLUSH_DCACHE_PAGE
1646 void bio_flush_dcache_pages(struct bio *bi)
1647 {
1648         int i;
1649         struct bio_vec *bvec;
1650
1651         bio_for_each_segment(bvec, bi, i)
1652                 flush_dcache_page(bvec->bv_page);
1653 }
1654 EXPORT_SYMBOL(bio_flush_dcache_pages);
1655 #endif
1656
1657 /**
1658  * bio_endio - end I/O on a bio
1659  * @bio:        bio
1660  * @error:      error, if any
1661  *
1662  * Description:
1663  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the
1664  *   preferred way to end I/O on a bio, it takes care of clearing
1665  *   BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and and one of the
1666  *   established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in case
1667  *   something went wrong. No one should call bi_end_io() directly on a
1668  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io
1669  *   function.
1670  **/
1671 void bio_endio(struct bio *bio, int error)
1672 {
1673         if (error)
1674                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1675         else if (!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
1676                 error = -EIO;
1677
1678         trace_block_bio_complete(bio, error);
1679
1680         if (bio->bi_end_io)
1681                 bio->bi_end_io(bio, error);
1682 }
1683 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1684
1685 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1686 {
1687         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1688                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1689
1690                 bio_endio(master, bp->error);
1691                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1692         }
1693 }
1694 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1695
1696 static void bio_pair_end_1(struct bio *bi, int err)
1697 {
1698         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1699
1700         if (err)
1701                 bp->error = err;
1702
1703         bio_pair_release(bp);
1704 }
1705
1706 static void bio_pair_end_2(struct bio *bi, int err)
1707 {
1708         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1709
1710         if (err)
1711                 bp->error = err;
1712
1713         bio_pair_release(bp);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * split a bio - only worry about a bio with a single page in its iovec
1718  */
1719 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, int first_sectors)
1720 {
1721         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(bio_split_pool, GFP_NOIO);
1722
1723         if (!bp)
1724                 return bp;
1725
1726         trace_block_split(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), bi,
1727                                 bi->bi_sector + first_sectors);
1728
1729         BUG_ON(bio_segments(bi) > 1);
1730         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1731         bp->error = 0;
1732         bp->bio1 = *bi;
1733         bp->bio2 = *bi;
1734         bp->bio2.bi_sector += first_sectors;
1735         bp->bio2.bi_size -= first_sectors << 9;
1736         bp->bio1.bi_size = first_sectors << 9;
1737
1738         if (bi->bi_vcnt != 0) {
1739                 bp->bv1 = *bio_iovec(bi);
1740                 bp->bv2 = *bio_iovec(bi);
1741
1742                 if (bio_is_rw(bi)) {
1743                         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1744                         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1745                         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1746                 }
1747
1748                 bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1749                 bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1750
1751                 bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1752                 bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1753         }
1754
1755         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1756         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1757
1758         bp->bio1.bi_private = bi;
1759         bp->bio2.bi_private = bio_split_pool;
1760
1761         if (bio_integrity(bi))
1762                 bio_integrity_split(bi, bp, first_sectors);
1763
1764         return bp;
1765 }
1766 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1767
1768 /**
1769  *      bio_sector_offset - Find hardware sector offset in bio
1770  *      @bio:           bio to inspect
1771  *      @index:         bio_vec index
1772  *      @offset:        offset in bv_page
1773  *
1774  *      Return the number of hardware sectors between beginning of bio
1775  *      and an end point indicated by a bio_vec index and an offset
1776  *      within that vector's page.
1777  */
1778 sector_t bio_sector_offset(struct bio *bio, unsigned short index,
1779                            unsigned int offset)
1780 {
1781         unsigned int sector_sz;
1782         struct bio_vec *bv;
1783         sector_t sectors;
1784         int i;
1785
1786         sector_sz = queue_logical_block_size(bio->bi_bdev->bd_disk->queue);
1787         sectors = 0;
1788
1789         if (index >= bio->bi_idx)
1790                 index = bio->bi_vcnt - 1;
1791
1792         bio_for_each_segment_all(bv, bio, i) {
1793                 if (i == index) {
1794                         if (offset > bv->bv_offset)
1795                                 sectors += (offset - bv->bv_offset) / sector_sz;
1796                         break;
1797                 }
1798
1799                 sectors += bv->bv_len / sector_sz;
1800         }
1801
1802         return sectors;
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL(bio_sector_offset);
1805
1806 /*
1807  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1808  * use the global biovec slabs created for general use.
1809  */
1810 mempool_t *biovec_create_pool(struct bio_set *bs, int pool_entries)
1811 {
1812         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + BIOVEC_MAX_IDX;
1813
1814         return mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1815 }
1816
1817 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1818 {
1819         if (bs->rescue_workqueue)
1820                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1821
1822         if (bs->bio_pool)
1823                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1824
1825         if (bs->bvec_pool)
1826                 mempool_destroy(bs->bvec_pool);
1827
1828         bioset_integrity_free(bs);
1829         bio_put_slab(bs);
1830
1831         kfree(bs);
1832 }
1833 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1834
1835 /**
1836  * bioset_create  - Create a bio_set
1837  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1838  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1839  *
1840  * Description:
1841  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1842  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1843  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1844  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1845  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1846  *    or things will break badly.
1847  */
1848 struct bio_set *bioset_create(unsigned int pool_size, unsigned int front_pad)
1849 {
1850         unsigned int back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1851         struct bio_set *bs;
1852
1853         bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1854         if (!bs)
1855                 return NULL;
1856
1857         bs->front_pad = front_pad;
1858
1859         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1860         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1861         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1862
1863         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(front_pad + back_pad);
1864         if (!bs->bio_slab) {
1865                 kfree(bs);
1866                 return NULL;
1867         }
1868
1869         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(pool_size, bs->bio_slab);
1870         if (!bs->bio_pool)
1871                 goto bad;
1872
1873         bs->bvec_pool = biovec_create_pool(bs, pool_size);
1874         if (!bs->bvec_pool)
1875                 goto bad;
1876
1877         bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1878         if (!bs->rescue_workqueue)
1879                 goto bad;
1880
1881         return bs;
1882 bad:
1883         bioset_free(bs);
1884         return NULL;
1885 }
1886 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1887
1888 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1889 /**
1890  * bio_associate_current - associate a bio with %current
1891  * @bio: target bio
1892  *
1893  * Associate @bio with %current if it hasn't been associated yet.  Block
1894  * layer will treat @bio as if it were issued by %current no matter which
1895  * task actually issues it.
1896  *
1897  * This function takes an extra reference of @task's io_context and blkcg
1898  * which will be put when @bio is released.  The caller must own @bio,
1899  * ensure %current->io_context exists, and is responsible for synchronizing
1900  * calls to this function.
1901  */
1902 int bio_associate_current(struct bio *bio)
1903 {
1904         struct io_context *ioc;
1905         struct cgroup_subsys_state *css;
1906
1907         if (bio->bi_ioc)
1908                 return -EBUSY;
1909
1910         ioc = current->io_context;
1911         if (!ioc)
1912                 return -ENOENT;
1913
1914         /* acquire active ref on @ioc and associate */
1915         get_io_context_active(ioc);
1916         bio->bi_ioc = ioc;
1917
1918         /* associate blkcg if exists */
1919         rcu_read_lock();
1920         css = task_subsys_state(current, blkio_subsys_id);
1921         if (css && css_tryget(css))
1922                 bio->bi_css = css;
1923         rcu_read_unlock();
1924
1925         return 0;
1926 }
1927
1928 /**
1929  * bio_disassociate_task - undo bio_associate_current()
1930  * @bio: target bio
1931  */
1932 void bio_disassociate_task(struct bio *bio)
1933 {
1934         if (bio->bi_ioc) {
1935                 put_io_context(bio->bi_ioc);
1936                 bio->bi_ioc = NULL;
1937         }
1938         if (bio->bi_css) {
1939                 css_put(bio->bi_css);
1940                 bio->bi_css = NULL;
1941         }
1942 }
1943
1944 #endif /* CONFIG_BLK_CGROUP */
1945
1946 static void __init biovec_init_slabs(void)
1947 {
1948         int i;
1949
1950         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
1951                 int size;
1952                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
1953
1954                 if (bvs->nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
1955                         bvs->slab = NULL;
1956                         continue;
1957                 }
1958
1959                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
1960                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
1961                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
1962         }
1963 }
1964
1965 static int __init init_bio(void)
1966 {
1967         bio_slab_max = 2;
1968         bio_slab_nr = 0;
1969         bio_slabs = kzalloc(bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab), GFP_KERNEL);
1970         if (!bio_slabs)
1971                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1972
1973         bio_integrity_init();
1974         biovec_init_slabs();
1975
1976         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, 0);
1977         if (!fs_bio_set)
1978                 panic("bio: can't allocate bios\n");
1979
1980         if (bioset_integrity_create(fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
1981                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
1982
1983         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
1984                                                      sizeof(struct bio_pair));
1985         if (!bio_split_pool)
1986                 panic("bio: can't create split pool\n");
1987
1988         return 0;
1989 }
1990 subsys_initcall(init_bio);