Whamcloud - gitweb
37aca7714718f21d97255a5296e910181c10585b
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  */
31 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
32 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33
34 /** \defgroup clio clio
35  *
36  * Client objects implement io operations and cache pages.
37  *
38  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
39  *
40  * Big Theory Statement.
41  *
42  * Layered objects.
43  *
44  * Client implementation is based on the following data-types:
45  *
46  *   - cl_object
47  *
48  *   - cl_page
49  *
50  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
51  *
52  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
53  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
54  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
55  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
56  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
57  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
58  *                 read/write system call it is associated with the single user
59  *                 thread, that issued the system call).
60  *
61  * Terminology
62  *
63  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
64  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
65  *     RPC, is referred to as "a transfer"
66  *
67  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
68  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
69  *     is not layer specific.
70  *
71  * Locking.
72  *
73  *  - i_mutex
74  *      - PG_locked
75  *          - cl_object_header::coh_page_guard
76  *          - lu_site::ls_guard
77  *
78  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
79  * reference-counting design.
80  *
81  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
82  * design.
83  *
84  * @{
85  */
86
87 /*
88  * super-class definitions.
89  */
90 #include <linux/aio.h>
91 #include <linux/fs.h>
92
93 #include <libcfs/libcfs.h>
94 #include <lu_object.h>
95 #include <linux/atomic.h>
96 #include <linux/mutex.h>
97 #include <linux/radix-tree.h>
98 #include <linux/spinlock.h>
99 #include <linux/wait.h>
100 #include <linux/pagevec.h>
101 #include <lustre_dlm.h>
102
103 struct obd_info;
104 struct inode;
105
106 struct cl_device;
107
108 struct cl_object;
109
110 struct cl_page;
111 struct cl_page_slice;
112 struct cl_lock;
113 struct cl_lock_slice;
114
115 struct cl_lock_operations;
116 struct cl_page_operations;
117
118 struct cl_io;
119 struct cl_io_slice;
120
121 struct cl_req_attr;
122
123 /**
124  * Device in the client stack.
125  *
126  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
127  */
128 struct cl_device {
129         /** Super-class. */
130         struct lu_device                   cd_lu_dev;
131 };
132
133 /** \addtogroup cl_object cl_object
134  * @{ */
135 /**
136  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
137  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
138  * from sub-objects' ones.
139  */
140 struct cl_attr {
141         /** Object size, in bytes */
142         loff_t cat_size;
143         /**
144          * Known minimal size, in bytes.
145          *
146          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
147          */
148         loff_t cat_kms;
149         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
150         time64_t cat_mtime;
151         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
152         time64_t cat_atime;
153         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
154         time64_t cat_ctime;
155         /**
156          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
157          *
158          * \todo XXX An interface for block size is needed.
159          */
160         __u64  cat_blocks;
161         /**
162          * User identifier for quota purposes.
163          */
164         uid_t  cat_uid;
165         /**
166          * Group identifier for quota purposes.
167          */
168         gid_t  cat_gid;
169
170         /* nlink of the directory */
171         __u64  cat_nlink;
172
173         /* Project identifier for quota purpose. */
174         __u32  cat_projid;
175 };
176
177 /**
178  * Fields in cl_attr that are being set.
179  */
180 enum cl_attr_valid {
181         CAT_SIZE        = BIT(0),
182         CAT_KMS         = BIT(1),
183         CAT_MTIME       = BIT(3),
184         CAT_ATIME       = BIT(4),
185         CAT_CTIME       = BIT(5),
186         CAT_BLOCKS      = BIT(6),
187         CAT_UID         = BIT(7),
188         CAT_GID         = BIT(8),
189         CAT_PROJID      = BIT(9),
190 };
191
192 /**
193  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
194  * stacks.
195  *
196  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
197  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
198  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
199  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
200  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
201  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
202  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
203  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
204  *    table.
205  *
206  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
207  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
208  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
209  *    layers:
210  *
211  *        - vvp
212  *        - lov
213  *
214  *    whereas its sub-objects are composed of
215  *
216  *        - lovsub
217  *        - osc
218  *
219  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
220  *    track of the object-subobject relationship.
221  *
222  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
223  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
224  *    destroyed too.
225  *
226  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
227  */
228 struct cl_object {
229         /** super class */
230         struct lu_object                   co_lu;
231         /** per-object-layer operations */
232         const struct cl_object_operations *co_ops;
233         /** offset of page slice in cl_page buffer */
234         int                                co_slice_off;
235 };
236
237 /**
238  * Description of the client object configuration. This is used for the
239  * creation of a new client object that is identified by a more state than
240  * fid.
241  */
242 struct cl_object_conf {
243         /** Super-class. */
244         struct lu_object_conf     coc_lu;
245         union {
246                 /**
247                  * Object layout. This is consumed by lov.
248                  */
249                 struct lu_buf    coc_layout;
250                 /**
251                  * Description of particular stripe location in the
252                  * cluster. This is consumed by osc.
253                  */
254                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
255         } u;
256         /**
257          * VFS inode. This is consumed by vvp.
258          */
259         struct inode             *coc_inode;
260         /**
261          * Layout lock handle.
262          */
263         struct ldlm_lock         *coc_lock;
264         /**
265          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
266          */
267         int                       coc_opc;
268 };
269
270 enum {
271         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
272          * holding layout lock. */
273         OBJECT_CONF_SET = 0,
274         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
275          * layout lock. */
276         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
277         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
278          * set up. */
279         OBJECT_CONF_WAIT = 2
280 };
281
282 enum {
283         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
284         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
285 };
286
287 struct cl_layout {
288         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
289         struct lu_buf   cl_buf;
290         /** size of layout in lov_mds_md format. */
291         size_t          cl_size;
292         /** Layout generation. */
293         u32             cl_layout_gen;
294         /** whether layout is a composite one */
295         bool            cl_is_composite;
296         /** Whether layout is a HSM released one */
297         bool            cl_is_released;
298 };
299
300 /**
301  * Operations implemented for each cl object layer.
302  *
303  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
304  */
305 struct cl_object_operations {
306         /**
307          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
308          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
309          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
310          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
311          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
312          * sense). Optional.
313          *
314          * \retval NULL success.
315          *
316          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
317          *
318          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
319          *         to be used instead of newly created.
320          */
321         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
322                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
323         /**
324          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
325          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
326          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
327          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
328          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
329          */
330         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
331                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
332                               const struct cl_io *io);
333         /**
334          * Initialize io state for a given layer.
335          *
336          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
337          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
338          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
339          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
340          * participating in this io share the same session.
341          */
342         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
343                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
344         /**
345          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
346          * called top-to-bottom through all object layers.
347          *
348          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
349          *
350          * \return   0: to continue
351          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
352          *              from enclosing cl_object_attr_get())
353          * \return -ve: to signal error
354          */
355         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
356                             struct cl_attr *attr);
357         /**
358          * Update attributes.
359          *
360          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
361          * indicating what attributes are to be set.
362          *
363          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
364          *
365          * \return the same convention as for
366          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
367          */
368         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
369                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
370         /**
371          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
372          * configuration.
373          *
374          * XXX error conditions and handling.
375          */
376         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
377                             const struct cl_object_conf *conf);
378         /**
379          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
380          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
381          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
382          *
383          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
384          * \see osc_object_glimpse()
385          */
386         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
387                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
388         /**
389          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
390          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
391          * mainly pages and locks.
392          */
393         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
394         /**
395          * Object getstripe method.
396          */
397         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
398                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
399         /**
400          * Get FIEMAP mapping from the object.
401          */
402         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
403                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
404                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
405         /**
406          * Get layout and generation of the object.
407          */
408         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
409                               struct cl_layout *layout);
410         /**
411          * Get maximum size of the object.
412          */
413         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
414         /**
415          * Set request attributes.
416          */
417         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
418                                  struct cl_object *obj,
419                                  struct cl_req_attr *attr);
420         /**
421          * Flush \a obj data corresponding to \a lock. Used for DoM
422          * locks in llite's cancelling blocking ast callback.
423          */
424         int (*coo_object_flush)(const struct lu_env *env,
425                                 struct cl_object *obj,
426                                 struct ldlm_lock *lock);
427 };
428
429 /**
430  * Extended header for client object.
431  */
432 struct cl_object_header {
433         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
434          * here. */
435         struct lu_object_header coh_lu;
436
437         /**
438          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
439          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
440          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
441          * field allows certain code to be written generically, without
442          * limiting possible cl_object layouts unduly.
443          */
444         struct cl_object_header *coh_parent;
445         /**
446          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
447          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
448          * from.
449          *
450          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
451          */
452         spinlock_t               coh_attr_guard;
453         /**
454          * Size of cl_page + page slices
455          */
456         unsigned short           coh_page_bufsize;
457         /**
458          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
459          * sub-object, etc.
460          */
461         unsigned char            coh_nesting;
462 };
463
464 /**
465  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
466  * layer top-to-bottom to \a slice.
467  */
468 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
469         list_for_each_entry((slice),                            \
470                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
471                             co_lu.lo_linkage)
472
473 /**
474  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
475  * layer bottom-to-top to \a slice.
476  */
477 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
478         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
479                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
480                                     co_lu.lo_linkage)
481
482 /** @} cl_object */
483
484 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
485
486 /** \addtogroup cl_page cl_page
487  * @{ */
488
489 /** \struct cl_page
490  * Layered client page.
491  *
492  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
493  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
494  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
495  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
496  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
497  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
498  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
499  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
500  *
501  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
502  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
503  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
504  *    current design) that
505  *
506  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
507  *          memory pressure),
508  *
509  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
510  *          environment.
511  *
512  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
513  *    established when cl_page is created.
514  *
515  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
516  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
517  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
518  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
519  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
520  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
521  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
522  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
523  *
524  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
525  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
526  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
527  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
528  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
529  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
530  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
531  *    different ways to own a page in the client:
532  *
533  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
534  *
535  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
536  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
537  *
538  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
539  *    cl_page_unassume().
540  *
541  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
542  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
543  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
544  *    destroyed.
545  *
546  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
547  *    pages is the following:
548  *
549  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
550  *          to a page:
551  *
552  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
553  *              spin-lock;
554  *
555  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
556  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
557  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
558  *
559  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
560  *          ways are severed with the proper synchronization
561  *          (cl_page_delete());
562  *
563  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
564  *          lock;
565  *
566  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
567  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
568  *
569  *    Together this guarantees that when last reference to a
570  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
571  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
572  *    ones exist.
573  *
574  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
575  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
576  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
577  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
578  *    page.
579  *
580  * Linux Kernel implementation.
581  *
582  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
583  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
584  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
585  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
586  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
587  *    private data structures).
588  *
589  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
590  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
591  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
592  *    transfer.
593  *
594  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
595  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
596  */
597
598 /**
599  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
600  *
601  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
602  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
603  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
604  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
605  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
606  * are interested in them.
607  */
608 enum cl_page_state {
609         /**
610          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
611          * following cases:
612          *
613          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
614          *     owns it;
615          *
616          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
617          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
618          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
621          *     evict the page form the memory;
622          *
623          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
624          */
625         CPS_CACHED = 1,
626         /**
627          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
628          * state as a result of
629          *
630          *     - io creating new page and immediately owning it;
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
633          *     and owning it;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
636          *     and waiting for owner to release the page;
637          *
638          * Page leaves owned state in the following cases:
639          *
640          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
641          *     the cache, doing nothing;
642          *
643          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
644          *     this page;
645          *
646          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
647          *     transfer for this page;
648          *
649          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
650          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
651          *
652          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
653          */
654         CPS_OWNED,
655         /**
656          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
657          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
658          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
659          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
660          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
661          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
662          * made by the hosting environment (that effectively means that the
663          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
664          * advance". This property is mentioned, because it is important when
665          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
666          * enter this state as a result of
667          *
668          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
669          *     write-out of this page, or
670          *
671          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
672          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
673          *     transfer.
674          *
675          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
676          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
677          *
678          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
679          *
680          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
681          */
682         CPS_PAGEOUT,
683         /**
684          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
685          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
686          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
687          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
688          * pages.
689          *
690          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
691          *
692          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
693          */
694         CPS_PAGEIN,
695         /**
696          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
697          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
698          * of truncate.
699          *
700          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
701          *
702          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
703          */
704         CPS_FREEING,
705         CPS_NR
706 };
707
708 enum cl_page_type {
709         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
710          * belongs to. */
711         CPT_CACHEABLE = 1,
712
713         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
714          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
715          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
716         CPT_TRANSIENT,
717         CPT_NR
718 };
719
720 #define CP_STATE_BITS   4
721 #define CP_TYPE_BITS    2
722 #define CP_MAX_LAYER    2
723
724 /**
725  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
726  * immutables.
727  *
728  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
729  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
730  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
731  * cl_page::cp_owner (when set).
732  */
733 struct cl_page {
734         /** Reference counter. */
735         atomic_t                cp_ref;
736         /** layout_entry + stripe index, composed using lov_comp_index() */
737         unsigned int            cp_lov_index;
738         /** page->index of the page within the whole file */
739         pgoff_t                 cp_page_index;
740         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
741         struct cl_object        *cp_obj;
742         /** vmpage */
743         struct page             *cp_vmpage;
744         /**
745          * Assigned if doing direct IO, because in this case cp_vmpage is not
746          * a valid page cache page, hence the inode cannot be inferred from
747          * cp_vmpage->mapping->host.
748          */
749         struct inode            *cp_inode;
750         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
751         struct list_head        cp_batch;
752         /** array of slices offset. Immutable after creation. */
753         unsigned char           cp_layer_offset[CP_MAX_LAYER];
754         /** current slice index */
755         unsigned char           cp_layer_count:2;
756         /**
757          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
758          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
759          */
760         enum cl_page_state       cp_state:CP_STATE_BITS;
761         /**
762          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
763          * creation.
764          */
765         enum cl_page_type       cp_type:CP_TYPE_BITS;
766         /* which slab kmem index this memory allocated from */
767         short int               cp_kmem_index;
768
769         /**
770          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
771          * by sub-io. Protected by a VM lock.
772          */
773         struct cl_io            *cp_owner;
774         /** List of references to this page, for debugging. */
775         struct lu_ref           cp_reference;
776         /** Link to an object, for debugging. */
777         struct lu_ref_link      cp_obj_ref;
778         /** Link to a queue, for debugging. */
779         struct lu_ref_link      cp_queue_ref;
780         /** Assigned if doing a sync_io */
781         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
782 };
783
784 /**
785  * Per-layer part of cl_page.
786  *
787  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
788  */
789 struct cl_page_slice {
790         struct cl_page                  *cpl_page;
791         /**
792          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
793          * creation.
794          */
795         struct cl_object                *cpl_obj;
796         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
797 };
798
799 /**
800  * Lock mode. For the client extent locks.
801  *
802  * \ingroup cl_lock
803  */
804 enum cl_lock_mode {
805         CLM_READ,
806         CLM_WRITE,
807         CLM_GROUP,
808         CLM_MAX,
809 };
810
811 /**
812  * Requested transfer type.
813  */
814 enum cl_req_type {
815         CRT_READ,
816         CRT_WRITE,
817         CRT_NR
818 };
819
820 /**
821  * Per-layer page operations.
822  *
823  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
824  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
825  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
826  *
827  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
828  */
829 struct cl_page_operations {
830         /**
831          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
832          * implement these. Current code assumes that this functionality is
833          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
834          */
835
836         /**
837          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
838          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
839          * not owned by other io, and no transfer is going on against
840          * it. Optional.
841          *
842          * \see cl_page_own()
843          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
844          */
845         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
846                         const struct cl_page_slice *slice,
847                         struct cl_io *io, int nonblock);
848         /** Called when ownership it yielded. Optional.
849          *
850          * \see cl_page_disown()
851          * \see vvp_page_disown()
852          */
853         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
854                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
855         /**
856          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
857          * view. Optional.
858          *
859          * \see cl_page_assume()
860          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
861          */
862         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
863                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
864         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
865          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
866          * it.
867          *
868          * \see cl_page_unassume()
869          * \see vvp_page_unassume()
870          */
871         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
872                              const struct cl_page_slice *slice,
873                              struct cl_io *io);
874         /**
875          * Update file attributes when all we have is this page.  Used for tiny
876          * writes to update attributes when we don't have a full cl_io.
877          */
878         void (*cpo_page_touch)(const struct lu_env *env,
879                                const struct cl_page_slice *slice, size_t to);
880         /**
881          * Page destruction.
882          */
883
884         /**
885          * Called when page is truncated from the object. Optional.
886          *
887          * \see cl_page_discard()
888          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
889          */
890         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
891                             const struct cl_page_slice *slice,
892                             struct cl_io *io);
893         /**
894          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
895          * destroyed. Optional.
896          *
897          * \see cl_page_delete()
898          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
899          */
900         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
901                            const struct cl_page_slice *slice);
902         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
903         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
904                          struct cl_page_slice *slice,
905                          struct pagevec *pvec);
906         /**
907          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
908          *
909          * \see cl_page_print()
910          */
911         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
912                          const struct cl_page_slice *slice,
913                          void *cookie, lu_printer_t p);
914         /**
915          * \name transfer
916          *
917          * Transfer methods.
918          *
919          * @{
920          */
921         /**
922          * Request type dependent vector of operations.
923          *
924          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
925          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
926          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
927          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
928          * provided. That is, method invocation usually looks like
929          *
930          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
931          */
932         struct {
933                 /**
934                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
935                  * cl_page_list.
936                  *
937                  * \return    0         : page is eligible for submission;
938                  * \return    -EALREADY : skip this page;
939                  * \return    -ve       : error.
940                  *
941                  * \see cl_page_prep()
942                  */
943                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
944                                  const struct cl_page_slice *slice,
945                                  struct cl_io *io);
946                 /**
947                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
948                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
949                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
950                  *
951                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
952                  * guaranteed however, that the page involved and its object
953                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
954                  * safe).
955                  *
956                  * \see cl_page_completion()
957                  */
958                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
959                                        const struct cl_page_slice *slice,
960                                        int ioret);
961                 /**
962                  * Called when cached page is about to be added to the
963                  * ptlrpc request as a part of req formation.
964                  *
965                  * \return    0       : proceed with this page;
966                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
967                  * \return    -ve     : error.
968                  *
969                  * \see cl_page_make_ready()
970                  */
971                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
972                                        const struct cl_page_slice *slice);
973         } io[CRT_NR];
974         /**
975          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
976          * transmitted.
977          *
978          * This is used for immediate transfers.
979          *
980          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
981          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
982          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
983          * this for page queues.
984          *
985          * \see cl_page_clip()
986          */
987         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
988                          const struct cl_page_slice *slice,
989                          int from, int to);
990         /**
991          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
992          * right now.
993          *
994          * \see cl_page_flush()
995          */
996         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
997                          const struct cl_page_slice *slice,
998                          struct cl_io *io);
999         /** @} transfer */
1000 };
1001
1002 /**
1003  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1004  */
1005 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1006 do {                                                                    \
1007         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1008                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1009                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1010                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1011         }                                                               \
1012 } while (0)
1013
1014 /**
1015  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1016  */
1017 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1018 do {                                                                          \
1019         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1020                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1021                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1022                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1023         }                                                                     \
1024 } while (0)
1025
1026 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1027 {
1028         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1029         return page->cp_vmpage;
1030 }
1031
1032 /**
1033  * Check if a cl_page is in use.
1034  *
1035  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1036  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1037  */
1038 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1039 {
1040         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1041 }
1042
1043 /**
1044  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1045  */
1046 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1047 /**
1048  * Caller doesn't hold a refcount.
1049  */
1050 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1051
1052 /* references: cl_page, page cache, optional + refcount for caller reference
1053  * (always 0 or 1 currently)
1054  */
1055 static inline int vmpage_in_use(struct page *vmpage, int refcount)
1056 {
1057         return (page_count(vmpage) - page_mapcount(vmpage) > 2 + refcount);
1058 }
1059
1060 /** @} cl_page */
1061
1062 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1063  * @{ */
1064 /** \struct cl_lock
1065  *
1066  * Extent locking on the client.
1067  *
1068  * LAYERING
1069  *
1070  * The locking model of the new client code is built around
1071  *
1072  *        struct cl_lock
1073  *
1074  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1075  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1076  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1077  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1078  *
1079  * Typical cl_lock consists of one layer:
1080  *
1081  *     - lov_lock (lov specific data).
1082  *
1083  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1084  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1085  *
1086  *     - osc_lock
1087  *
1088  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1089  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1090  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1091  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1092  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1093  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1094  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1095  *
1096  * LIFE CYCLE
1097  *
1098  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1099  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1100  * I/O is complete.
1101  *
1102  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1103  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1104  *
1105  * INTERFACE AND USAGE
1106  *
1107  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1108  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1109  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1110  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1111  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1112  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1113  * OST side.
1114  *
1115  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1116  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1117  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1118  * clo_enqueue time, is released.
1119  *
1120  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1121  *
1122  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1123  *
1124  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1125  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1126  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1127  *
1128  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1129  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1130  *
1131  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1132  *
1133  *     - locks are released after IO is complete.
1134  *
1135  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1136  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1137  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1138  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1139  *
1140  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1141  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1142  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1143  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1144  * sacrificing correctness. This includes:
1145  *
1146  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1147  *  atomicity;
1148  *
1149  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1150  *
1151  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1152  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1153  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1154  *
1155  * Interaction with DLM
1156  *
1157  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1158  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1159  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1160  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1161  * description of interaction with DLM.
1162  */
1163
1164 /**
1165  * Lock description.
1166  */
1167 struct cl_lock_descr {
1168         /** Object this lock is granted for. */
1169         struct cl_object *cld_obj;
1170         /** Index of the first page protected by this lock. */
1171         pgoff_t           cld_start;
1172         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1173         pgoff_t           cld_end;
1174         /** Group ID, for group lock */
1175         __u64             cld_gid;
1176         /** Lock mode. */
1177         enum cl_lock_mode cld_mode;
1178         /**
1179          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1180          * enum cl_enq_flags.
1181          */
1182         __u32             cld_enq_flags;
1183 };
1184
1185 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1186 #define PDESCR(descr)                                                   \
1187         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1188         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1189
1190 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1191
1192 /**
1193  * Layered client lock.
1194  */
1195 struct cl_lock {
1196         /** List of slices. Immutable after creation. */
1197         struct list_head      cll_layers;
1198         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1199         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1200 };
1201
1202 /**
1203  * Per-layer part of cl_lock
1204  *
1205  * \see lov_lock, osc_lock
1206  */
1207 struct cl_lock_slice {
1208         struct cl_lock                  *cls_lock;
1209         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1210          * creation. */
1211         struct cl_object                *cls_obj;
1212         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1213         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1214         struct list_head                 cls_linkage;
1215 };
1216
1217 /**
1218  *
1219  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1220  */
1221 struct cl_lock_operations {
1222         /** @{ */
1223         /**
1224          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1225          *
1226          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1227          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1228          *              @anchor for resources
1229          * \retval -ve  failure
1230          *
1231          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1232          */
1233         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1234                             const struct cl_lock_slice *slice,
1235                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1236         /**
1237          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1238          * DLM lock
1239          */
1240         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1241                            const struct cl_lock_slice *slice);
1242         /** @} */
1243         /**
1244          * Destructor. Frees resources and the slice.
1245          *
1246          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1247          */
1248         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1249         /**
1250          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1251          */
1252         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1253                          void *cookie, lu_printer_t p,
1254                          const struct cl_lock_slice *slice);
1255 };
1256
1257 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1258 do {                                                                    \
1259         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1260                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1261                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1262                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1263         }                                                               \
1264 } while (0)
1265
1266 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1267         if (likely(expr))                                               \
1268                 break;                                                  \
1269                                                                         \
1270         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1271         LBUG();                                                         \
1272 } while (0)
1273
1274 /** @} cl_lock */
1275
1276 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1277  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1278  *
1279  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1280  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1281  * pages:
1282  *
1283  *     - submit pages for an immediate transfer,
1284  *
1285  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1286  *
1287  *     - discard pages.
1288  *
1289  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1290  *
1291  * \todo XXX concurrency control.
1292  *
1293  * @{
1294  */
1295 struct cl_page_list {
1296         unsigned                 pl_nr;
1297         struct list_head         pl_pages;
1298 };
1299
1300 /**
1301  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1302  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1303  */
1304 struct cl_2queue {
1305         struct cl_page_list c2_qin;
1306         struct cl_page_list c2_qout;
1307 };
1308
1309 /** @} cl_page_list */
1310
1311 /** \addtogroup cl_io cl_io
1312  * @{ */
1313 /** \struct cl_io
1314  * I/O
1315  *
1316  * cl_io represents a high level I/O activity like
1317  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1318  * lock.
1319  *
1320  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1321  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1322  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1323  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1324  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1325  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1326  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1327  * by using free-lists, see cl_env_get().
1328  *
1329  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1330  * cl_io_type.
1331  *
1332  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1333  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1334  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1335  * released.
1336  *
1337  * For read/write io overall execution plan is as following:
1338  *
1339  *     (0) initialize io state through all layers;
1340  *
1341  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1342  *
1343  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1344  *
1345  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1346  *
1347  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1348  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1349  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1350  *
1351  *     (5) release locks
1352  *
1353  *     (6) repeat loop.
1354  *
1355  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1356  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1357  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1358  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1359  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1360  */
1361
1362 /** IO types */
1363 enum cl_io_type {
1364         /** read system call */
1365         CIT_READ = 1,
1366         /** write system call */
1367         CIT_WRITE,
1368         /** truncate, utime system calls */
1369         CIT_SETATTR,
1370         /** get data version */
1371         CIT_DATA_VERSION,
1372         /**
1373          * page fault handling
1374          */
1375         CIT_FAULT,
1376         /**
1377          * fsync system call handling
1378          * To write out a range of file
1379          */
1380         CIT_FSYNC,
1381         /**
1382          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1383          */
1384         CIT_GLIMPSE,
1385         /**
1386          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1387          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1388          *
1389          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1390          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1391          *     to the server;
1392          *
1393          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1394          *     for memory cleansing;
1395          *
1396          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1397          *
1398          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1399          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1400          * cl_io_loop() is never called for it.
1401          */
1402         CIT_MISC,
1403         /**
1404          * ladvise handling
1405          * To give advice about access of a file
1406          */
1407         CIT_LADVISE,
1408         /**
1409          * SEEK_HOLE/SEEK_DATA handling to search holes or data
1410          * across all file objects
1411          */
1412         CIT_LSEEK,
1413         CIT_OP_NR
1414 };
1415
1416 /**
1417  * States of cl_io state machine
1418  */
1419 enum cl_io_state {
1420         /** Not initialized. */
1421         CIS_ZERO,
1422         /** Initialized. */
1423         CIS_INIT,
1424         /** IO iteration started. */
1425         CIS_IT_STARTED,
1426         /** Locks taken. */
1427         CIS_LOCKED,
1428         /** Actual IO is in progress. */
1429         CIS_IO_GOING,
1430         /** IO for the current iteration finished. */
1431         CIS_IO_FINISHED,
1432         /** Locks released. */
1433         CIS_UNLOCKED,
1434         /** Iteration completed. */
1435         CIS_IT_ENDED,
1436         /** cl_io finalized. */
1437         CIS_FINI
1438 };
1439
1440 /**
1441  * IO state private for a layer.
1442  *
1443  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1444  * dynamically.
1445  *
1446  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1447  */
1448 struct cl_io_slice {
1449         struct cl_io                    *cis_io;
1450         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1451         struct cl_object                *cis_obj;
1452         /** io operations. Immutable after creation. */
1453         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1454         /**
1455          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1456          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1457          */
1458         struct list_head                cis_linkage;
1459 };
1460
1461 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1462                               struct pagevec *);
1463
1464 struct cl_read_ahead {
1465         /* Maximum page index the readahead window will end.
1466          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1467          * cra_end is included. */
1468         pgoff_t         cra_end_idx;
1469         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1470         unsigned long   cra_rpc_pages;
1471         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1472          * function should be called to release it. */
1473         void            (*cra_release)(const struct lu_env *env,
1474                                        struct cl_read_ahead *ra);
1475
1476         /* Callback data for cra_release routine */
1477         void            *cra_dlmlock;
1478         void            *cra_oio;
1479
1480         /* whether lock is in contention */
1481         bool            cra_contention;
1482 };
1483
1484 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1485                                          struct cl_read_ahead *ra)
1486 {
1487         if (ra->cra_release != NULL)
1488                 ra->cra_release(env, ra);
1489         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1490 }
1491
1492
1493 /**
1494  * Per-layer io operations.
1495  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1496  */
1497 struct cl_io_operations {
1498         /**
1499          * Vector of io state transition methods for every io type.
1500          *
1501          * \see cl_page_operations::io
1502          */
1503         struct {
1504                 /**
1505                  * Prepare io iteration at a given layer.
1506                  *
1507                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1508                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1509                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1510                  *
1511                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1512                  */
1513                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1514                                       const struct cl_io_slice *slice);
1515                 /**
1516                  * Finalize io iteration.
1517                  *
1518                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1519                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1520                  * continued.
1521                  *
1522                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1523                  */
1524                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1525                                        const struct cl_io_slice *slice);
1526                 /**
1527                  * Collect locks for the current iteration of io.
1528                  *
1529                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1530                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1531                  * anything, instead it should post a lock through
1532                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1533                  * sorted and enqueued in the proper order.
1534                  */
1535                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1536                                   const struct cl_io_slice *slice);
1537                 /**
1538                  * Finalize unlocking.
1539                  *
1540                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1541                  * functionality, after generic code released all locks
1542                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1543                  */
1544                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1545                                     const struct cl_io_slice *slice);
1546                 /**
1547                  * Start io iteration.
1548                  *
1549                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1550                  * commence actual IO. In the current implementation,
1551                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1552                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1553                  * are called when everything is done.
1554                  */
1555                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1556                                   const struct cl_io_slice *slice);
1557                 /**
1558                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1559                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1560                  */
1561                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1562                                   const struct cl_io_slice *slice);
1563                 /**
1564                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1565                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1566                  */
1567                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1568                                     const struct cl_io_slice *slice,
1569                                     size_t nob);
1570                 /**
1571                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1572                  */
1573                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1574                                   const struct cl_io_slice *slice);
1575         } op[CIT_OP_NR];
1576
1577         /**
1578          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1579          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1580          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1581          * submission failed after some pages were moved into \a
1582          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1583          * executed on them.
1584          */
1585         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1586                         const struct cl_io_slice *slice,
1587                         enum cl_req_type crt,
1588                         struct cl_2queue *queue);
1589         /**
1590          * Queue async page for write.
1591          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1592          * cio_submit is for urgent request.
1593          */
1594         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1595                         const struct cl_io_slice *slice,
1596                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1597                         cl_commit_cbt cb);
1598         /**
1599          * Release active extent.
1600          */
1601         void  (*cio_extent_release)(const struct lu_env *env,
1602                                     const struct cl_io_slice *slice);
1603         /**
1604          * Decide maximum read ahead extent
1605          *
1606          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1607          */
1608         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1609                               const struct cl_io_slice *slice,
1610                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1611         /**
1612          *
1613          * Reserve LRU slots before IO.
1614          */
1615         int (*cio_lru_reserve) (const struct lu_env *env,
1616                                 const struct cl_io_slice *slice,
1617                                 loff_t pos, size_t bytes);
1618         /**
1619          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1620          */
1621         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1622                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1623 };
1624
1625 /**
1626  * Flags to lock enqueue procedure.
1627  * \ingroup cl_lock
1628  */
1629 enum cl_enq_flags {
1630         /**
1631          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1632          * -EAGAIN is returned immediately.
1633          */
1634         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1635         /**
1636          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1637          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1638          *
1639          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1640          * as automatically compatible with other osc locks.
1641          * (see osc_lock_compatible)
1642          */
1643         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1644         /**
1645          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1646          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1647          * protected by this lock, without sending them to the server.
1648          */
1649         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1650         /**
1651          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1652          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1653          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1654          * mode.
1655          *
1656          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1657          */
1658         CEF_MUST         = 0x00000008,
1659         /**
1660          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1661          * not used currently.
1662          *
1663          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1664          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1665          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1666          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1667          * that are described by the enqueue flags.
1668          */
1669         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1670         /**
1671          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1672          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1673          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1674          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1675          * ptlrpc layer.
1676          *
1677          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1678          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1679          */
1680         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1681         /**
1682          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1683          */
1684         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1685         /**
1686          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1687          * is known to exist.
1688          */
1689         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1690         /**
1691          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1692          */
1693         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1694         /**
1695          * mask of enq_flags.
1696          */
1697         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1698 };
1699
1700 /**
1701  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1702  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1703  */
1704 struct cl_io_lock_link {
1705         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1706         struct list_head        cill_linkage;
1707         struct cl_lock          cill_lock;
1708         /** optional destructor */
1709         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1710                                              struct cl_io_lock_link *link);
1711 };
1712 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1713
1714 /**
1715  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1716  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1717  * possible, because
1718  *
1719  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1720  *        "cascading timeouts";
1721  *
1722  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1723  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1724  *
1725  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1726  *
1727  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1728  *
1729  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1730  *
1731  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1732  *
1733  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1734  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1735  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1736  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1737  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1738  *
1739  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1740  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1741  * enqueued.
1742  */
1743 struct cl_lockset {
1744         /** locks to be acquired. */
1745         struct list_head  cls_todo;
1746         /** locks acquired. */
1747         struct list_head  cls_done;
1748 };
1749
1750 /**
1751  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1752  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1753  */
1754 enum cl_io_lock_dmd {
1755         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1756         CILR_MANDATORY = 0,
1757         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1758         CILR_MAYBE,
1759         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1760         CILR_NEVER
1761 };
1762
1763 enum cl_fsync_mode {
1764         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1765         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1766         /** start writeback and wait for them to finish */
1767         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1768         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1769         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1770         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1771          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1772         CL_FSYNC_ALL   = 3
1773 };
1774
1775 struct cl_io_rw_common {
1776         loff_t  crw_pos;
1777         size_t  crw_count;
1778         int     crw_nonblock;
1779 };
1780 enum cl_setattr_subtype {
1781         /** regular setattr **/
1782         CL_SETATTR_REG = 1,
1783         /** truncate(2) **/
1784         CL_SETATTR_TRUNC,
1785         /** fallocate(2) - mode preallocate **/
1786         CL_SETATTR_FALLOCATE
1787 };
1788
1789 struct cl_io_range {
1790         loff_t cir_pos;
1791         size_t cir_count;
1792 };
1793
1794 struct cl_io_pt {
1795         struct cl_io_pt *cip_next;
1796         struct kiocb cip_iocb;
1797         struct iov_iter cip_iter;
1798         struct file *cip_file;
1799         enum cl_io_type cip_iot;
1800         unsigned int cip_need_restart:1;
1801         loff_t cip_pos;
1802         size_t cip_count;
1803         ssize_t cip_result;
1804 };
1805
1806 /**
1807  * State for io.
1808  *
1809  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1810  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1811  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1812  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1813  * mutable cl_io fields.
1814  */
1815 struct cl_io {
1816         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1817         enum cl_io_type                ci_type;
1818         /** current state of cl_io state machine. */
1819         enum cl_io_state               ci_state;
1820         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1821         struct cl_object              *ci_obj;
1822         /** one AIO request might be split in cl_io_loop */
1823         struct cl_dio_aio             *ci_aio;
1824         /**
1825          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1826          * creation.
1827          */
1828         struct cl_io                  *ci_parent;
1829         /** List of slices. Immutable after creation. */
1830         struct list_head                ci_layers;
1831         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1832         struct cl_lockset              ci_lockset;
1833         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1834         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1835         /** layout version when this IO occurs */
1836         __u32                           ci_layout_version;
1837         union {
1838                 struct cl_rd_io {
1839                         struct cl_io_rw_common rd;
1840                 } ci_rd;
1841                 struct cl_wr_io {
1842                         struct cl_io_rw_common wr;
1843                         int                    wr_append;
1844                         int                    wr_sync;
1845                 } ci_wr;
1846                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1847                 struct cl_setattr_io {
1848                         struct ost_lvb           sa_attr;
1849                         unsigned int             sa_attr_flags;
1850                         unsigned int             sa_avalid; /* ATTR_* */
1851                         unsigned int             sa_xvalid; /* OP_XVALID */
1852                         int                      sa_stripe_index;
1853                         struct ost_layout        sa_layout;
1854                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1855                         /* SETATTR interface is used for regular setattr, */
1856                         /* truncate(2) and fallocate(2) subtypes */
1857                         enum cl_setattr_subtype  sa_subtype;
1858                         /* The following are used for fallocate(2) */
1859                         int                      sa_falloc_mode;
1860                         loff_t                   sa_falloc_offset;
1861                         loff_t                   sa_falloc_end;
1862                         uid_t                    sa_falloc_uid;
1863                         gid_t                    sa_falloc_gid;
1864                         __u32                    sa_falloc_projid;
1865                 } ci_setattr;
1866                 struct cl_data_version_io {
1867                         u64 dv_data_version;
1868                         u32 dv_layout_version;
1869                         int dv_flags;
1870                 } ci_data_version;
1871                 struct cl_fault_io {
1872                         /** page index within file. */
1873                         pgoff_t         ft_index;
1874                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1875                         size_t          ft_nob;
1876                         /** writable page? for nopage() only */
1877                         int             ft_writable;
1878                         /** page of an executable? */
1879                         int             ft_executable;
1880                         /** page_mkwrite() */
1881                         int             ft_mkwrite;
1882                         /** resulting page */
1883                         struct cl_page *ft_page;
1884                 } ci_fault;
1885                 struct cl_fsync_io {
1886                         loff_t             fi_start;
1887                         loff_t             fi_end;
1888                         /** file system level fid */
1889                         struct lu_fid     *fi_fid;
1890                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1891                         /* how many pages were written/discarded */
1892                         unsigned int       fi_nr_written;
1893                 } ci_fsync;
1894                 struct cl_ladvise_io {
1895                         __u64                    li_start;
1896                         __u64                    li_end;
1897                         /** file system level fid */
1898                         struct lu_fid           *li_fid;
1899                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1900                         __u64                    li_flags;
1901                 } ci_ladvise;
1902                 struct cl_lseek_io {
1903                         loff_t                   ls_start;
1904                         loff_t                   ls_result;
1905                         int                      ls_whence;
1906                 } ci_lseek;
1907                 struct cl_misc_io {
1908                         time64_t                 lm_next_rpc_time;
1909                 } ci_misc;
1910         } u;
1911         struct cl_2queue     ci_queue;
1912         size_t               ci_nob;
1913         int                  ci_result;
1914         unsigned int         ci_continue:1,
1915         /**
1916          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1917          * don't do lockless i/o.
1918          */
1919                              ci_no_srvlock:1,
1920         /**
1921          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1922          */
1923                              ci_need_restart:1,
1924         /**
1925          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1926          * change(page operations, layout change causes all page to be
1927          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1928          */
1929                              ci_ignore_layout:1,
1930         /**
1931          * Need MDS intervention to complete a write.
1932          * Write intent is required for the following cases:
1933          * 1. component being written is not initialized, or
1934          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1935          */
1936                              ci_need_write_intent:1,
1937         /**
1938          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1939          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1940          * verify layout because HSM won't release openning files.
1941          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1942          * and setattr.
1943          */
1944                              ci_verify_layout:1,
1945         /**
1946          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1947          */
1948                              ci_restore_needed:1,
1949         /**
1950          * O_NOATIME
1951          */
1952                              ci_noatime:1,
1953         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1954                              ci_lock_no_expand:1,
1955         /**
1956          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1957          *
1958          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1959          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1960          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1961          */
1962                              ci_ndelay:1,
1963         /**
1964          * Set if IO is triggered by async workqueue readahead.
1965          */
1966                              ci_async_readahead:1,
1967         /**
1968          * Ignore lockless and do normal locking for this io.
1969          */
1970                              ci_dio_lock:1,
1971         /**
1972          * Set if we've tried all mirrors for this read IO, if it's not set,
1973          * the read IO will check to-be-read OSCs' status, and make fast-switch
1974          * another mirror if some of the OSTs are not healthy.
1975          */
1976                              ci_tried_all_mirrors:1,
1977         /**
1978          * Random read hints, readahead will be disabled.
1979          */
1980                              ci_rand_read:1,
1981         /**
1982          * Sequential read hints.
1983          */
1984                              ci_seq_read:1,
1985         /**
1986          * Do parallel (async) submission of DIO RPCs.  Note DIO is still sync
1987          * to userspace, only the RPCs are submitted async, then waited for at
1988          * the llite layer before returning.
1989          */
1990                              ci_parallel_dio:1;
1991         /**
1992          * Bypass quota check
1993          */
1994         unsigned             ci_noquota:1;
1995         /**
1996          * How many times the read has retried before this one.
1997          * Set by the top level and consumed by the LOV.
1998          */
1999         unsigned             ci_ndelay_tried;
2000         /**
2001          * Designated mirror index for this I/O.
2002          */
2003         unsigned             ci_designated_mirror;
2004         /**
2005          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2006          */
2007         unsigned             ci_owned_nr;
2008         /**
2009          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
2010          */
2011         struct lu_extent        ci_write_intent;
2012 };
2013
2014 /** @} cl_io */
2015
2016 /**
2017  * Per-transfer attributes.
2018  */
2019 struct cl_req_attr {
2020         enum cl_req_type cra_type;
2021         u64              cra_flags;
2022         struct cl_page  *cra_page;
2023         /** Generic attributes for the server consumption. */
2024         struct obdo     *cra_oa;
2025         /** Jobid */
2026         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
2027 };
2028
2029 enum cache_stats_item {
2030         /** how many cache lookups were performed */
2031         CS_lookup = 0,
2032         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2033         CS_hit,
2034         /** how many entities are in the cache right now */
2035         CS_total,
2036         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2037          * evicted) right now */
2038         CS_busy,
2039         /** how many entities were created at all */
2040         CS_create,
2041         CS_NR
2042 };
2043
2044 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2045
2046 /**
2047  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2048  */
2049 struct cache_stats {
2050         const char      *cs_name;
2051         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2052 };
2053
2054 /** These are not exported so far */
2055 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2056
2057 /**
2058  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2059  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2060  * clients to co-exist in the single address space.
2061  */
2062 struct cl_site {
2063         struct lu_site          cs_lu;
2064         /**
2065          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2066          * per-cpu counters is needed.
2067          *
2068          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2069          *
2070          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2071          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2072          */
2073         struct cache_stats      cs_pages;
2074         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2075 };
2076
2077 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2078 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2079 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2080
2081 /**
2082  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2083  * ll_rd_*()-style functions.
2084  */
2085 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2086
2087 /**
2088  * \name helpers
2089  *
2090  * Type conversion and accessory functions.
2091  */
2092 /** @{ */
2093
2094 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2095 {
2096         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2097 }
2098
2099 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2100 {
2101         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2102         return container_of_safe(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2103 }
2104
2105 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2106 {
2107         return &d->cd_lu_dev;
2108 }
2109
2110 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2111 {
2112         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2113         return container_of_safe(o, struct cl_object, co_lu);
2114 }
2115
2116 static inline const struct cl_object_conf *
2117 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2118 {
2119         return container_of_safe(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2120 }
2121
2122 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2123 {
2124         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2125 }
2126
2127 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2128 {
2129         return container_of_safe(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2130 }
2131
2132 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2133 {
2134         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2135 }
2136
2137 static inline
2138 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2139 {
2140         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2141 }
2142
2143 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2144 {
2145         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2146 }
2147
2148 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2149 {
2150         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2151 }
2152
2153 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2154                        struct cl_object *obj,
2155                        const struct cl_page_operations *ops);
2156 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2157                        struct cl_object *obj,
2158                        const struct cl_lock_operations *ops);
2159 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2160                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2161 /** @} helpers */
2162
2163 /** \defgroup cl_object cl_object
2164  * @{ */
2165 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2166 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2167                                  const struct lu_fid *fid,
2168                                  const struct cl_object_conf *c);
2169
2170 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2171 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2172 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2173 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2174 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2175 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2176 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2177                         struct cl_attr *attr);
2178 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2179                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2180 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2181                            struct ost_lvb *lvb);
2182 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2183                            const struct cl_object_conf *conf);
2184 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2185 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2186 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2187                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2188 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2189                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2190                      size_t *buflen);
2191 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2192                          struct cl_layout *cl);
2193 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2194 int cl_object_flush(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2195                     struct ldlm_lock *lock);
2196
2197
2198 /**
2199  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2200  */
2201 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2202 {
2203         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2204 }
2205
2206 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2207 {
2208         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2209         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2210         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2211 }
2212
2213 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2214                                          struct cl_page *page)
2215 {
2216         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2217 }
2218
2219 /**
2220  * Return refcount of cl_object.
2221  */
2222 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2223 {
2224         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2225         return atomic_read(&header->loh_ref);
2226 }
2227
2228 /** @} cl_object */
2229
2230 /** \defgroup cl_page cl_page
2231  * @{ */
2232 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2233                                      struct cl_object *obj,
2234                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2235                                      enum cl_page_type type);
2236 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2237                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2238                                      struct page *vmpage,
2239                                      enum cl_page_type type);
2240 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2241 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2242                                      struct cl_page *page);
2243 void            cl_pagevec_put      (const struct lu_env *env,
2244                                      struct cl_page *page,
2245                                      struct pagevec *pvec);
2246 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2247                                      lu_printer_t printer,
2248                                      const struct cl_page *pg);
2249 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2250                                      lu_printer_t printer,
2251                                      const struct cl_page *pg);
2252 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2253 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2254
2255 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2256                                        const struct lu_device_type *dtype);
2257
2258 /**
2259  * \name ownership
2260  *
2261  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2262  */
2263 /** @{ */
2264
2265 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2266                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2267 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2268                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2269 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2270                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2271 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2272                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2273 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2274                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2275 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2276
2277 /** @} ownership */
2278
2279 /**
2280  * \name transfer
2281  *
2282  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2283  * tracking transfer state.
2284  */
2285 /** @{ */
2286 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2287                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2288 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2289                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2290 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2291                          enum cl_req_type crt);
2292 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2293                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2294 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2295                          int from, int to);
2296 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2297                          struct cl_page *pg);
2298
2299 /** @} transfer */
2300
2301
2302 /**
2303  * \name helper routines
2304  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2305  */
2306 /** @{ */
2307 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2308                         struct cl_page *pg);
2309 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2310 void    cl_page_touch(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg,
2311                       size_t to);
2312 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2313 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2314 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2315
2316 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2317                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2318 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2319                          lu_printer_t printer,
2320                          const struct cl_lock_descr *descr);
2321 /* @} helper */
2322
2323 /**
2324  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2325  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2326  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2327  * layer for recovery purposes.
2328  */
2329 struct cl_client_cache {
2330         /**
2331          * # of client cache refcount
2332          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2333          */
2334         atomic_t                ccc_users;
2335         /**
2336          * # of threads are doing shrinking
2337          */
2338         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2339         /**
2340          * # of LRU entries available
2341          */
2342         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2343         /**
2344          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2345          */
2346         struct list_head        ccc_lru;
2347         /**
2348          * Max # of LRU entries
2349          */
2350         unsigned long           ccc_lru_max;
2351         /**
2352          * Lock to protect ccc_lru list
2353          */
2354         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2355         /**
2356          * Set if unstable check is enabled
2357          */
2358         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2359         /**
2360          * # of unstable pages for this mount point
2361          */
2362         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2363         /**
2364          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2365          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2366          */
2367         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2368         /**
2369          * Serialize max_cache_mb write operation
2370          */
2371         struct mutex            ccc_max_cache_mb_lock;
2372 };
2373 /**
2374  * cl_cache functions
2375  */
2376 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2377 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2378 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2379
2380 /** @} cl_page */
2381
2382 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2383  * @{ */
2384 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2385                     struct cl_lock *lock);
2386 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2387                  const struct cl_io *io);
2388 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2389 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2390                                        const struct lu_device_type *dtype);
2391 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2392
2393 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2394                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2395 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2396
2397 /** @} cl_lock */
2398
2399 /** \defgroup cl_io cl_io
2400  * @{ */
2401
2402 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2403                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2404 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2405                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2406 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2407                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2408 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2409
2410 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2411 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2412 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2413 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2414 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2415 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2416 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2417 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2418                           struct cl_io_lock_link *link);
2419 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2420                            struct cl_lock_descr *descr);
2421 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2422                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2423 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2424                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2425                           long timeout);
2426 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2427                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2428                           cl_commit_cbt cb);
2429 void  cl_io_extent_release (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2430 int cl_io_lru_reserve(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2431                       loff_t pos, size_t bytes);
2432 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2433                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2434 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2435                           size_t nob);
2436
2437 /**
2438  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2439  */
2440 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2441 {
2442         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2443 }
2444
2445 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2446 {
2447         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2448 }
2449
2450 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2451 {
2452         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2453 }
2454
2455 /**
2456  * True, iff \a io is a truncate(2).
2457  */
2458 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2459 {
2460         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2461                 (io->u.ci_setattr.sa_avalid & ATTR_SIZE) &&
2462                 (io->u.ci_setattr.sa_subtype != CL_SETATTR_FALLOCATE);
2463 }
2464
2465 static inline int cl_io_is_fallocate(const struct cl_io *io)
2466 {
2467         return (io->ci_type == CIT_SETATTR) &&
2468                (io->u.ci_setattr.sa_subtype == CL_SETATTR_FALLOCATE);
2469 }
2470
2471 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2472
2473 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2474                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2475
2476 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2477 do {                                                                    \
2478         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2479                                                                         \
2480         memset(&__foo_io->base, 0,                                      \
2481                sizeof(*__foo_io) - offsetof(typeof(*__foo_io), base));  \
2482 } while (0)
2483
2484 /** @} cl_io */
2485
2486 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2487  * @{ */
2488
2489 /**
2490  * Last page in the page list.
2491  */
2492 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2493 {
2494         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2495         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2496 }
2497
2498 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2499 {
2500         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2501         return list_first_entry(&plist->pl_pages, struct cl_page, cp_batch);
2502 }
2503
2504 /**
2505  * Iterate over pages in a page list.
2506  */
2507 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2508         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2509
2510 /**
2511  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2512  */
2513 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2514         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2515
2516 void cl_page_list_init(struct cl_page_list *plist);
2517 void cl_page_list_add(struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page,
2518                       bool get_ref);
2519 void cl_page_list_move(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2520                        struct cl_page *page);
2521 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2522                             struct cl_page *page);
2523 void cl_page_list_splice(struct cl_page_list *list,
2524                          struct cl_page_list *head);
2525 void cl_page_list_del(const struct lu_env *env,
2526                       struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2527 void cl_page_list_disown(const struct lu_env *env,
2528                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2529 void cl_page_list_assume(const struct lu_env *env,
2530                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2531 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2532                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2533 void cl_page_list_fini(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2534
2535 void cl_2queue_init(struct cl_2queue *queue);
2536 void cl_2queue_add(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page,
2537                    bool get_ref);
2538 void cl_2queue_disown(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2539                       struct cl_2queue *queue);
2540 void cl_2queue_assume(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2541                       struct cl_2queue *queue);
2542 void cl_2queue_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2543                        struct cl_2queue *queue);
2544 void cl_2queue_fini(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2545 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2546
2547 /** @} cl_page_list */
2548
2549 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2550                      struct cl_req_attr *attr);
2551
2552 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2553  * @{ */
2554
2555 struct cl_sync_io;
2556 struct cl_dio_aio;
2557
2558 typedef void (cl_sync_io_end_t)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *);
2559
2560 void cl_sync_io_init_notify(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2561                             struct cl_dio_aio *aio, cl_sync_io_end_t *end);
2562
2563 int cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2564                     long timeout);
2565 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2566                      int ioret);
2567 int cl_sync_io_wait_recycle(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2568                             long timeout, int ioret);
2569 struct cl_dio_aio *cl_aio_alloc(struct kiocb *iocb, struct cl_object *obj,
2570                                 struct cl_dio_aio *ll_aio);
2571 void cl_aio_free(const struct lu_env *env, struct cl_dio_aio *aio);
2572 static inline void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr)
2573 {
2574         cl_sync_io_init_notify(anchor, nr, NULL, NULL);
2575 }
2576
2577 /**
2578  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2579  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2580  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2581  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2582  */
2583 struct cl_sync_io {
2584         /** number of pages yet to be transferred. */
2585         atomic_t                csi_sync_nr;
2586         /** error code. */
2587         int                     csi_sync_rc;
2588         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2589         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2590         /** callback to invoke when this IO is finished */
2591         cl_sync_io_end_t       *csi_end_io;
2592         /** aio private data */
2593         struct cl_dio_aio      *csi_aio;
2594 };
2595
2596 /** direct IO pages */
2597 struct ll_dio_pages {
2598         /*
2599          * page array to be written. we don't support
2600          * partial pages except the last one.
2601          */
2602         struct page             **ldp_pages;
2603         /** # of pages in the array. */
2604         size_t                  ldp_count;
2605         /* the file offset of the first page. */
2606         loff_t                  ldp_file_offset;
2607 };
2608
2609 /** To support Direct AIO */
2610 struct cl_dio_aio {
2611         struct cl_sync_io       cda_sync;
2612         struct cl_page_list     cda_pages;
2613         struct cl_object        *cda_obj;
2614         struct kiocb            *cda_iocb;
2615         ssize_t                 cda_bytes;
2616         struct cl_dio_aio       *cda_ll_aio;
2617         struct ll_dio_pages     cda_dio_pages;
2618         unsigned                cda_no_aio_complete:1,
2619                                 cda_no_aio_free:1;
2620 };
2621
2622 #if defined(HAVE_DIRECTIO_ITER) || defined(HAVE_IOV_ITER_RW) || \
2623         defined(HAVE_DIRECTIO_2ARGS)
2624 #define HAVE_DIO_ITER 1
2625 #endif
2626
2627 void ll_release_user_pages(struct page **pages, int npages);
2628
2629 /** @} cl_sync_io */
2630
2631 /** \defgroup cl_env cl_env
2632  *
2633  * lu_env handling for a client.
2634  *
2635  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2636  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2637  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2638  * where
2639  *
2640  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2641  *
2642  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2643  *
2644  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2645  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2646  * into VFS or MM that call back into lustre.
2647  *
2648  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2649  * optimizations:
2650  *
2651  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2652  *     longer used environments instead of destroying them;
2653  *
2654  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2655  * @{ */
2656
2657 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2658 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2659 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2660 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2661 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2662 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2663
2664 /** @} cl_env */
2665
2666 /*
2667  * Misc
2668  */
2669 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2670 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2671
2672 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2673                                 struct lu_device_type *ldt,
2674                                 struct lu_device *next);
2675 /** @} clio */
2676
2677 int cl_global_init(void);
2678 void cl_global_fini(void);
2679
2680 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */