Quelle  dm-zone.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (C) 2021 Western Digital Corporation or its affiliates.
 */

#include <linux/blkdev.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched/mm.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/bitmap.h>

#include "dm-core.h"

#define DM_MSG_PREFIX "zone"

/*
 * For internal zone reports bypassing the top BIO submission path.
 */
static int dm_blk_do_report_zones(struct mapped_device *md, struct dm_table *t,
      sector_t sector, unsigned int nr_zones,
      report_zones_cb cb, void *data)
{
 struct gendisk *disk = md->disk;
 int ret;
 struct dm_report_zones_args args = {
  .next_sector = sector,
  .orig_data = data,
  .orig_cb = cb,
 };

 do {
  struct dm_target *tgt;

  tgt = dm_table_find_target(t, args.next_sector);
  if (WARN_ON_ONCE(!tgt->type->report_zones))
   return -EIO;

  args.tgt = tgt;
  ret = tgt->type->report_zones(tgt, &args,
           nr_zones - args.zone_idx);
  if (ret < 0)
   return ret;
 } while (args.zone_idx < nr_zones &&
   args.next_sector < get_capacity(disk));

 return args.zone_idx;
}

/*
 * User facing dm device block device report zone operation. This calls the
 * report_zones operation for each target of a device table. This operation is
 * generally implemented by targets using dm_report_zones().
 */
int dm_blk_report_zones(struct gendisk *disk, sector_t sector,
   unsigned int nr_zones, report_zones_cb cb, void *data)
{
 struct mapped_device *md = disk->private_data;
 struct dm_table *map;
 struct dm_table *zone_revalidate_map = md->zone_revalidate_map;
 int srcu_idx, ret = -EIO;
 bool put_table = false;

 if (!zone_revalidate_map || md->revalidate_map_task != current) {
  /*
   * Regular user context or
   * Zone revalidation during __bind() is in progress, but this
   * call is from a different process
 */
  if (dm_suspended_md(md))
   return -EAGAIN;

  map = dm_get_live_table(md, &srcu_idx);
  put_table = true;
 } else {
  /* Zone revalidation during __bind() */
  map = zone_revalidate_map;
 }

 if (map)
  ret = dm_blk_do_report_zones(md, map, sector, nr_zones, cb,
          data);

 if (put_table)
  dm_put_live_table(md, srcu_idx);

 return ret;
}

static int dm_report_zones_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
         void *data)
{
 struct dm_report_zones_args *args = data;
 sector_t sector_diff = args->tgt->begin - args->start;

 /*
  * Ignore zones beyond the target range.
 */
 if (zone->start >= args->start + args->tgt->len)
  return 0;

 /*
  * Remap the start sector and write pointer position of the zone
  * to match its position in the target range.
 */
 zone->start += sector_diff;
 if (zone->type != BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL) {
  if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_FULL)
   zone->wp = zone->start + zone->len;
  else if (zone->cond == BLK_ZONE_COND_EMPTY)
   zone->wp = zone->start;
  else
   zone->wp += sector_diff;
 }

 args->next_sector = zone->start + zone->len;
 return args->orig_cb(zone, args->zone_idx++, args->orig_data);
}

/*
 * Helper for drivers of zoned targets to implement struct target_type
 * report_zones operation.
 */
int dm_report_zones(struct block_device *bdev, sector_t start, sector_t sector,
      struct dm_report_zones_args *args, unsigned int nr_zones)
{
 /*
  * Set the target mapping start sector first so that
  * dm_report_zones_cb() can correctly remap zone information.
 */
 args->start = start;

 return blkdev_report_zones(bdev, sector, nr_zones,
       dm_report_zones_cb, args);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(dm_report_zones);

bool dm_is_zone_write(struct mapped_device *md, struct bio *bio)
{
 struct request_queue *q = md->queue;

 if (!blk_queue_is_zoned(q))
  return false;

 switch (bio_op(bio)) {
 case REQ_OP_WRITE_ZEROES:
 case REQ_OP_WRITE:
  return !op_is_flush(bio->bi_opf) && bio_sectors(bio);
 default:
  return false;
 }
}

/*
 * Revalidate the zones of a mapped device to initialize resource necessary
 * for zone append emulation. Note that we cannot simply use the block layer
 * blk_revalidate_disk_zones() function here as the mapped device is suspended
 * (this is called from __bind() context).
 */
int dm_revalidate_zones(struct dm_table *t, struct request_queue *q)
{
 struct mapped_device *md = t->md;
 struct gendisk *disk = md->disk;
 unsigned int nr_zones = disk->nr_zones;
 int ret;

 if (!get_capacity(disk))
  return 0;

 /*
  * Do not revalidate if zone write plug resources have already
  * been allocated.
 */
 if (dm_has_zone_plugs(md))
  return 0;

 DMINFO("%s using %s zone append", disk->disk_name,
        queue_emulates_zone_append(q) ? "emulated" : "native");

 /*
  * Our table is not live yet. So the call to dm_get_live_table()
  * in dm_blk_report_zones() will fail. Set a temporary pointer to
  * our table for dm_blk_report_zones() to use directly.
 */
 md->zone_revalidate_map = t;
 md->revalidate_map_task = current;
 ret = blk_revalidate_disk_zones(disk);
 md->revalidate_map_task = NULL;
 md->zone_revalidate_map = NULL;

 if (ret) {
  DMERR("Revalidate zones failed %d", ret);
  disk->nr_zones = nr_zones;
  return ret;
 }

 md->nr_zones = disk->nr_zones;

 return 0;
}

static int device_not_zone_append_capable(struct dm_target *ti,
       struct dm_dev *dev, sector_t start,
       sector_t len, void *data)
{
 return !bdev_is_zoned(dev->bdev);
}

static bool dm_table_supports_zone_append(struct dm_table *t)
{
 for (unsigned int i = 0; i < t->num_targets; i++) {
  struct dm_target *ti = dm_table_get_target(t, i);

  if (ti->emulate_zone_append)
   return false;

  if (!ti->type->iterate_devices ||
      ti->type->iterate_devices(ti, device_not_zone_append_capable, NULL))
   return false;
 }

 return true;
}

struct dm_device_zone_count {
 sector_t start;
 sector_t len;
 unsigned int total_nr_seq_zones;
 unsigned int target_nr_seq_zones;
};

/*
 * Count the total number of and the number of mapped sequential zones of a
 * target zoned device.
 */
static int dm_device_count_zones_cb(struct blk_zone *zone,
        unsigned int idx, void *data)
{
 struct dm_device_zone_count *zc = data;

 if (zone->type != BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL) {
  zc->total_nr_seq_zones++;
  if (zone->start >= zc->start &&
      zone->start < zc->start + zc->len)
   zc->target_nr_seq_zones++;
 }

 return 0;
}

static int dm_device_count_zones(struct dm_dev *dev,
     struct dm_device_zone_count *zc)
{
 int ret;

 ret = blkdev_report_zones(dev->bdev, 0, BLK_ALL_ZONES,
      dm_device_count_zones_cb, zc);
 if (ret < 0)
  return ret;
 if (!ret)
  return -EIO;
 return 0;
}

struct dm_zone_resource_limits {
 unsigned int mapped_nr_seq_zones;
 struct queue_limits *lim;
 bool reliable_limits;
};

static int device_get_zone_resource_limits(struct dm_target *ti,
        struct dm_dev *dev, sector_t start,
        sector_t len, void *data)
{
 struct dm_zone_resource_limits *zlim = data;
 struct gendisk *disk = dev->bdev->bd_disk;
 unsigned int max_open_zones, max_active_zones;
 int ret;
 struct dm_device_zone_count zc = {
  .start = start,
  .len = len,
 };

 /*
  * If the target is not the whole device, the device zone resources may
  * be shared between different targets. Check this by counting the
  * number of mapped sequential zones: if this number is smaller than the
  * total number of sequential zones of the target device, then resource
  * sharing may happen and the zone limits will not be reliable.
 */
 ret = dm_device_count_zones(dev, &zc);
 if (ret) {
  DMERR("Count %s zones failed %d", disk->disk_name, ret);
  return ret;
 }

 /*
  * If the target does not map any sequential zones, then we do not need
  * any zone resource limits.
 */
 if (!zc.target_nr_seq_zones)
  return 0;

 /*
  * If the target does not map all sequential zones, the limits
  * will not be reliable and we cannot use REQ_OP_ZONE_RESET_ALL.
 */
 if (zc.target_nr_seq_zones < zc.total_nr_seq_zones) {
  zlim->reliable_limits = false;
  ti->zone_reset_all_supported = false;
 }

 /*
  * If the target maps less sequential zones than the limit values, then
  * we do not have limits for this target.
 */
 max_active_zones = disk->queue->limits.max_active_zones;
 if (max_active_zones >= zc.target_nr_seq_zones)
  max_active_zones = 0;
 zlim->lim->max_active_zones =
  min_not_zero(max_active_zones, zlim->lim->max_active_zones);

 max_open_zones = disk->queue->limits.max_open_zones;
 if (max_open_zones >= zc.target_nr_seq_zones)
  max_open_zones = 0;
 zlim->lim->max_open_zones =
  min_not_zero(max_open_zones, zlim->lim->max_open_zones);

 /*
  * Also count the total number of sequential zones for the mapped
  * device so that when we are done inspecting all its targets, we are
  * able to check if the mapped device actually has any sequential zones.
 */
 zlim->mapped_nr_seq_zones += zc.target_nr_seq_zones;

 return 0;
}

int dm_set_zones_restrictions(struct dm_table *t, struct request_queue *q,
  struct queue_limits *lim)
{
 struct mapped_device *md = t->md;
 struct gendisk *disk = md->disk;
 struct dm_zone_resource_limits zlim = {
  .reliable_limits = true,
  .lim = lim,
 };

 /*
  * Check if zone append is natively supported, and if not, set the
  * mapped device queue as needing zone append emulation. If zone
  * append is natively supported, make sure that
  * max_hw_zone_append_sectors is not set to 0.
 */
 WARN_ON_ONCE(queue_is_mq(q));
 if (!dm_table_supports_zone_append(t))
  lim->max_hw_zone_append_sectors = 0;
 else if (lim->max_hw_zone_append_sectors == 0)
  lim->max_hw_zone_append_sectors = lim->max_zone_append_sectors;

 /*
  * Determine the max open and max active zone limits for the mapped
  * device by inspecting the zone resource limits and the zones mapped
  * by each target.
 */
 for (unsigned int i = 0; i < t->num_targets; i++) {
  struct dm_target *ti = dm_table_get_target(t, i);

  /*
   * Assume that the target can accept REQ_OP_ZONE_RESET_ALL.
   * device_get_zone_resource_limits() may adjust this if one of
   * the device used by the target does not have all its
   * sequential write required zones mapped.
 */
  ti->zone_reset_all_supported = true;

  if (!ti->type->iterate_devices ||
      ti->type->iterate_devices(ti,
    device_get_zone_resource_limits, &zlim)) {
   DMERR("Could not determine %s zone resource limits",
         disk->disk_name);
   return -ENODEV;
  }
 }

 /*
  * If we only have conventional zones mapped, expose the mapped device
  + as a regular device.
 */
 if (!zlim.mapped_nr_seq_zones) {
  lim->max_open_zones = 0;
  lim->max_active_zones = 0;
  lim->max_hw_zone_append_sectors = 0;
  lim->max_zone_append_sectors = 0;
  lim->zone_write_granularity = 0;
  lim->chunk_sectors = 0;
  lim->features &= ~BLK_FEAT_ZONED;
  return 0;
 }

 if (get_capacity(disk) && dm_has_zone_plugs(t->md)) {
  if (q->limits.chunk_sectors != lim->chunk_sectors) {
   DMWARN("%s: device has zone write plug resources. "
          "Cannot change zone size",
          disk->disk_name);
   return -EINVAL;
  }
  if (lim->max_hw_zone_append_sectors != 0 &&
      !dm_table_is_wildcard(t)) {
   DMWARN("%s: device has zone write plug resources. "
          "New table must emulate zone append",
          disk->disk_name);
   return -EINVAL;
  }
 }
 /*
  * Warn once (when the capacity is not yet set) if the mapped device is
  * partially using zone resources of the target devices as that leads to
  * unreliable limits, i.e. if another mapped device uses the same
  * underlying devices, we cannot enforce zone limits to guarantee that
  * writing will not lead to errors. Note that we really should return
  * an error for such case but there is no easy way to find out if
  * another mapped device uses the same underlying zoned devices.
 */
 if (!get_capacity(disk) && !zlim.reliable_limits)
  DMWARN("%s zone resource limits may be unreliable",
         disk->disk_name);

 if (lim->features & BLK_FEAT_ZONED &&
     !static_key_enabled(&zoned_enabled.key))
  static_branch_enable(&zoned_enabled);
 return 0;
}

void dm_finalize_zone_settings(struct dm_table *t, struct queue_limits *lim)
{
 struct mapped_device *md = t->md;

 if (lim->features & BLK_FEAT_ZONED) {
  if (dm_table_supports_zone_append(t))
   clear_bit(DMF_EMULATE_ZONE_APPEND, &md->flags);
  else
   set_bit(DMF_EMULATE_ZONE_APPEND, &md->flags);
 } else {
  clear_bit(DMF_EMULATE_ZONE_APPEND, &md->flags);
  md->nr_zones = 0;
  md->disk->nr_zones = 0;
 }
}


/*
 * IO completion callback called from clone_endio().
 */
void dm_zone_endio(struct dm_io *io, struct bio *clone)
{
 struct mapped_device *md = io->md;
 struct gendisk *disk = md->disk;
 struct bio *orig_bio = io->orig_bio;

 /*
  * Get the offset within the zone of the written sector
  * and add that to the original bio sector position.
 */
 if (clone->bi_status == BLK_STS_OK &&
     bio_op(clone) == REQ_OP_ZONE_APPEND) {
  orig_bio->bi_iter.bi_sector +=
   bdev_offset_from_zone_start(disk->part0,
          clone->bi_iter.bi_sector);
 }
}

static int dm_zone_need_reset_cb(struct blk_zone *zone, unsigned int idx,
     void *data)
{
 /*
  * For an all-zones reset, ignore conventional, empty, read-only
  * and offline zones.
 */
 switch (zone->cond) {
 case BLK_ZONE_COND_NOT_WP:
 case BLK_ZONE_COND_EMPTY:
 case BLK_ZONE_COND_READONLY:
 case BLK_ZONE_COND_OFFLINE:
  return 0;
 default:
  set_bit(idx, (unsigned long *)data);
  return 0;
 }
}

int dm_zone_get_reset_bitmap(struct mapped_device *md, struct dm_table *t,
        sector_t sector, unsigned int nr_zones,
        unsigned long *need_reset)
{
 int ret;

 ret = dm_blk_do_report_zones(md, t, sector, nr_zones,
         dm_zone_need_reset_cb, need_reset);
 if (ret != nr_zones) {
  DMERR("Get %s zone reset bitmap failed\n",
        md->disk->disk_name);
  return -EIO;
 }

 return 0;
}