之前计划先将bounce过程，但bounce过程涉及bio的切分，因此本节将bio的操作：切分和合并。前面对bio的组织和分配做了基本的介绍，bio的切分是将一个bio分成两个bio，而合并准确来说是将bio与IO请求request进行合并。

1. IO请求request和bio的关系

        下图反应了request和bio之间的关系。request是由在硬盘位置连续的bio链接起来的。图中request中有3个bio，每个分别指向硬盘中一段数据。只有硬盘上相邻的bio才可以合并组织到一个request中。

         request中bio指向所连入的bio，biotail指向最后一个bio。request中成员__sector表示request中数据在硬盘中的起始位置。

2. bio的切分

        BLOCK层对请求队列request-queue中的IO请求或bio是有限制的（queue_limits），有如下参数：

（1）q->limits.max_segments

        表示请求队列request-queue中每个IO请求request的最大segment数目，也可以通过函数blk_queue_max_segments(q, nr_segs)。默认为BLK_MAX_SEGMENTS(128)。

（2）q->limits.max_segment_size

    表示请求队列request-queue中每个segment最大的数据大小。也可以通过函数blk_queue_max_segment_size(queue, shost->max_segment_size)。默认 为 BLK_MAX_SEGMENT_SIZE(65536=64*4k):

（3）q->limits.max_sectors

        表示请求队列支持一次传输request的最大扇区数目即IO请求最大size。也可以通过函数blk_queue_max_hw_sectors(queue, max_sectors)进行设置。默认BLK_DEF_MAX_SECTORS(2560)。

         对于每个IO请求，受max_segments（最多包含的segment数目）和max_sectors（最多包含的扇区数目）限制。对于每个segment，受max_segment_size（每个segment最大的size）限制。

        若超过上述限制，最终会调用函数bio_split()将BIO切分为两个BIO。

Struct bio *bio_split(struct bio *bio, int sectors, gfp_t gfp, struct bio_set *bs)

        该函数将bio的前sectors大小的数据切分，返回新生成的bio （新生成的bio从bs缓冲池分配）。

        函数调用如下：

1. 首先通过bioset分配split bio，并通过函数_bio_clone_fast()对部分参数拷贝，但并不分配bio_vec，而是与原来的bio共享bio_vec；
2. 通过函数bio_advance()更新切分后bio;

        下面以如下bio为例，bio为3个bio_vec，bvec_iter->bi_idx表明当前bio有效的位置为0（没有完成）:

        若将上述bio切分两部分，其中切出的部分split大小为bio_vec 0大小，这时会如下所示，其中蓝色为新分配的bio，并没有新分配bio_vec，只是通过bi_iter指示对应各自的数据：

 

 注意：这里bio_vec指向的是内存，因为這里是非连续的。bio对应的硬盘位置是连续的。

3 bio的合并

        只有在硬盘上位置相邻的bio才可以合并。当合并时，可以减少新的request分配（tag的申请），一次下发即可，减少下发次数，从而提升性能。但若系统中合并的情况很少时（随机读写），尝试合并会浪费时间，反而会对性能有影响。

3.1 合并类型

        合并的类型分为：前向合并和后向合并。

        前向合并是当前bio在硬盘中的位置处于当前IO请求之前，这是会将该bio放置于bio链的最前面。如下图在上面的request基础上与new bio进行前向合并，合并后的结果如下所示：

        后向合并是当前bio在硬盘中的位置处于当前IO请求的后面，这时需要将bio放置于bio链的末尾。下图为之前request与bio进行后向合并，结果如下所示：

 3.2 合并的时机

        下发过程中存在两次合并尝试：

1. 尝试与plug->mq_list中的request进行合并。函数blk_attempt_plug_merge()完成该功能。
2. 尝试与schedule list （定义IO调度器）或ctx->rq_lists（没有定义IO调度器）上request进行合并。函数blk_mq_sched_bio_merge()完成该功能。

        两者最终调用blk_attemp_bio_merge()检查是否合并，何种类型的合并，以及合并操作。代码简单描述如下：

        下发过程中函数blk_attempt_plug_merge()会将bio与plug->mq_list中的request通过函数blk_attempt_bio_merge()进行合并。

        下发过程中函数blk_attempt_sched_bio_merge()会根据IO调度器中是否定义bio_merge()，若定义了直接调用调度器中的bio_merge()回调处理。若没有定义，同样调用函数blk_attempt_bio_merge()进行合并。

        函数blk_attempt_bio_merge()检查是否可以合并，若可以前向合并，调用函数bio_attempt_front_merge()，若可以后向合并，调用函数bio_attempt_back_merge()，否则结束。