Whamcloud - gitweb
LU-13805 llite: Implement unaligned DIO connect flag
[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 <libcfs/linux/linux-misc.h>
102 #include <lustre_dlm.h>
103
104 struct obd_info;
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108
109 struct cl_object;
110
111 struct cl_page;
112 struct cl_page_slice;
113 struct cl_lock;
114 struct cl_lock_slice;
115
116 struct cl_lock_operations;
117 struct cl_page_operations;
118
119 struct cl_io;
120 struct cl_io_slice;
121
122 struct cl_req_attr;
123
124 /**
125  * Device in the client stack.
126  *
127  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
128  */
129 struct cl_device {
130         /** Super-class. */
131         struct lu_device                   cd_lu_dev;
132 };
133
134 /** \addtogroup cl_object cl_object
135  * @{ */
136 /**
137  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
138  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
139  * from sub-objects' ones.
140  */
141 struct cl_attr {
142         /** Object size, in bytes */
143         loff_t cat_size;
144
145         unsigned int cat_kms_valid:1;
146         /**
147          * Known minimal size, in bytes.
148          *
149          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
150          */
151         loff_t cat_kms;
152         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
153         time64_t cat_mtime;
154         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
155         time64_t cat_atime;
156         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
157         time64_t cat_ctime;
158         /**
159          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
160          *
161          * \todo XXX An interface for block size is needed.
162          */
163         __u64  cat_blocks;
164         /**
165          * User identifier for quota purposes.
166          */
167         uid_t  cat_uid;
168         /**
169          * Group identifier for quota purposes.
170          */
171         gid_t  cat_gid;
172
173         /* nlink of the directory */
174         __u64  cat_nlink;
175
176         /* Project identifier for quota purpose. */
177         __u32  cat_projid;
178 };
179
180 /**
181  * Fields in cl_attr that are being set.
182  */
183 enum cl_attr_valid {
184         CAT_SIZE        = BIT(0),
185         CAT_KMS         = BIT(1),
186         CAT_MTIME       = BIT(3),
187         CAT_ATIME       = BIT(4),
188         CAT_CTIME       = BIT(5),
189         CAT_BLOCKS      = BIT(6),
190         CAT_UID         = BIT(7),
191         CAT_GID         = BIT(8),
192         CAT_PROJID      = BIT(9),
193 };
194
195 /**
196  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
197  * stacks.
198  *
199  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
200  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
201  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
202  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
203  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
204  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
205  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
206  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
207  *    table.
208  *
209  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
210  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
211  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
212  *    layers:
213  *
214  *        - vvp
215  *        - lov
216  *
217  *    whereas its sub-objects are composed of
218  *
219  *        - lovsub
220  *        - osc
221  *
222  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
223  *    track of the object-subobject relationship.
224  *
225  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
226  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
227  *    destroyed too.
228  *
229  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
230  */
231 struct cl_object {
232         /** super class */
233         struct lu_object                   co_lu;
234         /** per-object-layer operations */
235         const struct cl_object_operations *co_ops;
236         /** offset of page slice in cl_page buffer */
237         int                                co_slice_off;
238 };
239
240 /**
241  * Description of the client object configuration. This is used for the
242  * creation of a new client object that is identified by a more state than
243  * fid.
244  */
245 struct cl_object_conf {
246         /** Super-class. */
247         struct lu_object_conf     coc_lu;
248         union {
249                 /**
250                  * Object layout. This is consumed by lov.
251                  */
252                 struct lu_buf    coc_layout;
253                 /**
254                  * Description of particular stripe location in the
255                  * cluster. This is consumed by osc.
256                  */
257                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
258         } u;
259         /**
260          * VFS inode. This is consumed by vvp.
261          */
262         struct inode             *coc_inode;
263         /**
264          * Layout lock handle.
265          */
266         struct ldlm_lock         *coc_lock;
267         bool                     coc_try;
268         /**
269          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
270          */
271         int                       coc_opc;
272 };
273
274 enum {
275         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
276          * holding layout lock. */
277         OBJECT_CONF_SET = 0,
278         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
279          * layout lock. */
280         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
281         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
282          * set up. */
283         OBJECT_CONF_WAIT = 2
284 };
285
286 enum {
287         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
288         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
289 };
290
291 struct cl_layout {
292         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
293         struct lu_buf   cl_buf;
294         /** size of layout in lov_mds_md format. */
295         size_t          cl_size;
296         /** Layout generation. */
297         u32             cl_layout_gen;
298         /** whether layout is a composite one */
299         bool            cl_is_composite;
300         /** Whether layout is a HSM released one */
301         bool            cl_is_released;
302 };
303
304 enum coo_inode_opc {
305         COIO_INODE_LOCK,
306         COIO_INODE_UNLOCK,
307         COIO_SIZE_LOCK,
308         COIO_SIZE_UNLOCK,
309 };
310
311 /**
312  * Operations implemented for each cl object layer.
313  *
314  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
315  */
316 struct cl_object_operations {
317         /**
318          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
319          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
320          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
321          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
322          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
323          * sense). Optional.
324          *
325          * \retval NULL success.
326          *
327          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
328          *
329          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
330          *         to be used instead of newly created.
331          */
332         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
333                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
334         /**
335          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
336          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
337          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
338          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
339          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
340          */
341         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
342                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
343                               const struct cl_io *io);
344         /**
345          * Initialize io state for a given layer.
346          *
347          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
348          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
349          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
350          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
351          * participating in this io share the same session.
352          */
353         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
354                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
355         /**
356          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
357          * called top-to-bottom through all object layers.
358          *
359          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
360          *
361          * \return   0: to continue
362          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
363          *              from enclosing cl_object_attr_get())
364          * \return -ve: to signal error
365          */
366         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
367                             struct cl_attr *attr);
368         /**
369          * Update attributes.
370          *
371          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
372          * indicating what attributes are to be set.
373          *
374          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
375          *
376          * \return the same convention as for
377          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
378          */
379         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
380                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
381         /**
382          * Mark the inode dirty. By this way, the inode will add into the
383          * writeback list of the corresponding @bdi_writeback, and then it will
384          * defer to write out the dirty pages to OSTs via the kernel writeback
385          * mechanism.
386          */
387         void (*coo_dirty_for_sync)(const struct lu_env *env,
388                                    struct cl_object *obj);
389         /**
390          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
391          * configuration.
392          *
393          * XXX error conditions and handling.
394          */
395         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
396                             const struct cl_object_conf *conf);
397         /**
398          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
399          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
400          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
401          *
402          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
403          * \see osc_object_glimpse()
404          */
405         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
406                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
407         /**
408          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
409          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
410          * mainly pages and locks.
411          */
412         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
413         /**
414          * Object getstripe method.
415          */
416         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
417                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
418         /**
419          * Get FIEMAP mapping from the object.
420          */
421         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
422                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
423                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
424         /**
425          * Get layout and generation of the object.
426          */
427         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
428                               struct cl_layout *layout);
429         /**
430          * Get maximum size of the object.
431          */
432         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
433         /**
434          * Set request attributes.
435          */
436         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
437                                  struct cl_object *obj,
438                                  struct cl_req_attr *attr);
439         /**
440          * Flush \a obj data corresponding to \a lock. Used for DoM
441          * locks in llite's cancelling blocking ast callback.
442          */
443         int (*coo_object_flush)(const struct lu_env *env,
444                                 struct cl_object *obj,
445                                 struct ldlm_lock *lock);
446         /**
447          * operate upon inode. Used in LOV to lock/unlock inode from vvp layer.
448          */
449         int (*coo_inode_ops)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
450                              enum coo_inode_opc opc, void *data);
451 };
452
453 /**
454  * Extended header for client object.
455  */
456 struct cl_object_header {
457         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
458          * here. */
459         struct lu_object_header coh_lu;
460
461         /**
462          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
463          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
464          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
465          * field allows certain code to be written generically, without
466          * limiting possible cl_object layouts unduly.
467          */
468         struct cl_object_header *coh_parent;
469         /**
470          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
471          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
472          * from.
473          *
474          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
475          */
476         spinlock_t               coh_attr_guard;
477         /**
478          * Size of cl_page + page slices
479          */
480         unsigned short           coh_page_bufsize;
481         /**
482          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
483          * sub-object, etc.
484          */
485         unsigned char            coh_nesting;
486 };
487
488 /**
489  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
490  * layer top-to-bottom to \a slice.
491  */
492 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
493         list_for_each_entry((slice),                            \
494                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
495                             co_lu.lo_linkage)
496
497 /**
498  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
499  * layer bottom-to-top to \a slice.
500  */
501 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
502         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
503                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
504                                     co_lu.lo_linkage)
505
506 /** @} cl_object */
507
508 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
509
510 /** \addtogroup cl_page cl_page
511  * @{ */
512
513 /** \struct cl_page
514  * Layered client page.
515  *
516  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
517  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
518  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
519  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
520  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
521  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
522  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
523  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
524  *
525  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
526  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
527  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
528  *    current design) that
529  *
530  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
531  *          memory pressure),
532  *
533  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
534  *          environment.
535  *
536  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
537  *    established when cl_page is created.
538  *
539  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
540  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
541  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
542  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
543  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
544  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
545  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
546  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
547  *
548  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
549  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
550  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
551  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
552  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
553  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
554  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
555  *    different ways to own a page in the client:
556  *
557  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
558  *
559  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
560  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
561  *
562  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
563  *    cl_page_unassume().
564  *
565  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
566  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
567  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
568  *    destroyed.
569  *
570  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
571  *    pages is the following:
572  *
573  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
574  *          to a page:
575  *
576  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
577  *              spin-lock;
578  *
579  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
580  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
581  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
582  *
583  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
584  *          ways are severed with the proper synchronization
585  *          (cl_page_delete());
586  *
587  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
588  *          lock;
589  *
590  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
591  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
592  *
593  *    Together this guarantees that when last reference to a
594  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
595  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
596  *    ones exist.
597  *
598  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
599  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
600  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
601  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
602  *    page.
603  *
604  * Linux Kernel implementation.
605  *
606  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
607  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
608  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
609  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
610  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
611  *    private data structures).
612  *
613  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
614  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
615  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
616  *    transfer.
617  *
618  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
619  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
620  */
621
622 /**
623  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
624  *
625  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
626  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
627  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
628  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
629  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
630  * are interested in them.
631  */
632 enum cl_page_state {
633         /**
634          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
635          * following cases:
636          *
637          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
638          *     owns it;
639          *
640          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
641          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
642          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
643          *
644          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
645          *     evict the page form the memory;
646          *
647          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
648          */
649         CPS_CACHED = 1,
650         /**
651          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
652          * state as a result of
653          *
654          *     - io creating new page and immediately owning it;
655          *
656          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
657          *     and owning it;
658          *
659          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
660          *     and waiting for owner to release the page;
661          *
662          * Page leaves owned state in the following cases:
663          *
664          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
665          *     the cache, doing nothing;
666          *
667          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
668          *     this page;
669          *
670          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
671          *     transfer for this page;
672          *
673          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
674          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
675          *
676          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
677          */
678         CPS_OWNED,
679         /**
680          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
681          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
682          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
683          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
684          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
685          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
686          * made by the hosting environment (that effectively means that the
687          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
688          * advance". This property is mentioned, because it is important when
689          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
690          * enter this state as a result of
691          *
692          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
693          *     write-out of this page, or
694          *
695          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
696          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
697          *     transfer.
698          *
699          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
700          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
701          *
702          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
703          *
704          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
705          */
706         CPS_PAGEOUT,
707         /**
708          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
709          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
710          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
711          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
712          * pages.
713          *
714          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
715          *
716          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
717          */
718         CPS_PAGEIN,
719         /**
720          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
721          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
722          * of truncate.
723          *
724          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
725          *
726          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
727          */
728         CPS_FREEING,
729         CPS_NR
730 };
731
732 enum cl_page_type {
733         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
734          * belongs to. */
735         CPT_CACHEABLE = 1,
736
737         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
738          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
739          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
740         CPT_TRANSIENT,
741         CPT_NR
742 };
743
744 #define CP_STATE_BITS   4
745 #define CP_TYPE_BITS    2
746 #define CP_MAX_LAYER    2
747
748 /**
749  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
750  * immutables.
751  *
752  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
753  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
754  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
755  * cl_page::cp_owner (when set).
756  */
757 struct cl_page {
758         /** Reference counter. */
759         refcount_t              cp_ref;
760         /** layout_entry + stripe index, composed using lov_comp_index() */
761         unsigned int            cp_lov_index;
762         /** page->index of the page within the whole file */
763         pgoff_t                 cp_page_index;
764         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
765         struct cl_object        *cp_obj;
766         /** vmpage */
767         struct page             *cp_vmpage;
768         /**
769          * Assigned if doing direct IO, because in this case cp_vmpage is not
770          * a valid page cache page, hence the inode cannot be inferred from
771          * cp_vmpage->mapping->host.
772          */
773         struct inode            *cp_inode;
774         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
775         struct list_head        cp_batch;
776         /** array of slices offset. Immutable after creation. */
777         unsigned char           cp_layer_offset[CP_MAX_LAYER];
778         /** current slice index */
779         unsigned char           cp_layer_count:2;
780         /**
781          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
782          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
783          */
784         enum cl_page_state       cp_state:CP_STATE_BITS;
785         /**
786          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
787          * creation.
788          */
789         enum cl_page_type       cp_type:CP_TYPE_BITS;
790         unsigned                cp_defer_uptodate:1,
791                                 cp_ra_updated:1,
792                                 cp_ra_used:1;
793         /* which slab kmem index this memory allocated from */
794         short int               cp_kmem_index;
795
796         /**
797          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
798          * by sub-io. Protected by a VM lock.
799          */
800         struct cl_io            *cp_owner;
801         /** List of references to this page, for debugging. */
802         struct lu_ref           cp_reference;
803         /** Link to an object, for debugging. */
804         struct lu_ref_link      cp_obj_ref;
805         /** Link to a queue, for debugging. */
806         struct lu_ref_link      cp_queue_ref;
807         /** Assigned if doing a sync_io */
808         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
809 };
810
811 /**
812  * Per-layer part of cl_page.
813  *
814  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
815  */
816 struct cl_page_slice {
817         struct cl_page                  *cpl_page;
818         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
819 };
820
821 /**
822  * Lock mode. For the client extent locks.
823  *
824  * \ingroup cl_lock
825  */
826 enum cl_lock_mode {
827         CLM_READ,
828         CLM_WRITE,
829         CLM_GROUP,
830         CLM_MAX,
831 };
832
833 /**
834  * Requested transfer type.
835  */
836 enum cl_req_type {
837         CRT_READ,
838         CRT_WRITE,
839         CRT_NR
840 };
841
842 /**
843  * Per-layer page operations.
844  *
845  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
846  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
847  * the obvious cases.
848  *
849  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
850  */
851 struct cl_page_operations {
852         /**
853          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
854          * implement these. Current code assumes that this functionality is
855          * provided by the topmost layer, see __cl_page_disown() as an example.
856          */
857
858         /**
859          * Update file attributes when all we have is this page.  Used for tiny
860          * writes to update attributes when we don't have a full cl_io.
861          */
862         void (*cpo_page_touch)(const struct lu_env *env,
863                                const struct cl_page_slice *slice, size_t to);
864         /**
865          * Page destruction.
866          */
867
868         /**
869          * Called when page is truncated from the object. Optional.
870          *
871          * \see cl_page_discard()
872          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
873          */
874         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
875                             const struct cl_page_slice *slice,
876                             struct cl_io *io);
877         /**
878          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
879          * destroyed. Optional.
880          *
881          * \see cl_page_delete()
882          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
883          */
884         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
885                            const struct cl_page_slice *slice);
886         /**
887          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
888          *
889          * \see cl_page_print()
890          */
891         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
892                          const struct cl_page_slice *slice,
893                          void *cookie, lu_printer_t p);
894         /**
895          * \name transfer
896          *
897          * Transfer methods.
898          *
899          * @{
900          */
901         /**
902          * Request type dependent vector of operations.
903          *
904          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
905          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
906          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
907          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
908          * provided. That is, method invocation usually looks like
909          *
910          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
911          */
912         struct {
913                 /**
914                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
915                  * fired after cl_page_prep() or cl_page_make_ready() call.
916                  *
917                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
918                  * guaranteed however, that the page involved and its object
919                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
920                  * safe).
921                  *
922                  * \see cl_page_completion()
923                  */
924                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
925                                        const struct cl_page_slice *slice,
926                                        int ioret);
927         } io[CRT_NR];
928         /**
929          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
930          * transmitted.
931          *
932          * This is used for immediate transfers.
933          *
934          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
935          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
936          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
937          * this for page queues.
938          *
939          * \see cl_page_clip()
940          */
941         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
942                          const struct cl_page_slice *slice,
943                          int from, int to);
944         /**
945          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
946          * right now.
947          *
948          * \see cl_page_flush()
949          */
950         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
951                          const struct cl_page_slice *slice,
952                          struct cl_io *io);
953         /** @} transfer */
954 };
955
956 /**
957  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
958  */
959 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
960 do {                                                                    \
961         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
962                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
963                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
964                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
965         }                                                               \
966 } while (0)
967
968 /**
969  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
970  */
971 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
972 do {                                                                          \
973         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
974                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
975                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
976                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
977         }                                                                     \
978 } while (0)
979
980 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
981 {
982         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
983         return page->cp_vmpage;
984 }
985
986 static inline pgoff_t cl_page_index(const struct cl_page *cp)
987 {
988         return cl_page_vmpage(cp)->index;
989 }
990
991 /**
992  * Check if a cl_page is in use.
993  *
994  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
995  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
996  */
997 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
998 {
999         return (refcount_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1000 }
1001
1002 /**
1003  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1004  */
1005 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1006 /**
1007  * Caller doesn't hold a refcount.
1008  */
1009 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1010
1011 /** @} cl_page */
1012
1013 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1014  * @{ */
1015 /** \struct cl_lock
1016  *
1017  * Extent locking on the client.
1018  *
1019  * LAYERING
1020  *
1021  * The locking model of the new client code is built around
1022  *
1023  *        struct cl_lock
1024  *
1025  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1026  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1027  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1028  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1029  *
1030  * Typical cl_lock consists of one layer:
1031  *
1032  *     - lov_lock (lov specific data).
1033  *
1034  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1035  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1036  *
1037  *     - osc_lock
1038  *
1039  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1040  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1041  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1042  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1043  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1044  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1045  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1046  *
1047  * LIFE CYCLE
1048  *
1049  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1050  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1051  * I/O is complete.
1052  *
1053  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1054  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1055  *
1056  * INTERFACE AND USAGE
1057  *
1058  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1059  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1060  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1061  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1062  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1063  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1064  * OST side.
1065  *
1066  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1067  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1068  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1069  * clo_enqueue time, is released.
1070  *
1071  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1072  *
1073  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1074  *
1075  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1076  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1077  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1078  *
1079  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1080  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1081  *
1082  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1083  *
1084  *     - locks are released after IO is complete.
1085  *
1086  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1087  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1088  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1089  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1090  *
1091  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1092  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1093  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1094  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1095  * sacrificing correctness. This includes:
1096  *
1097  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1098  *  atomicity;
1099  *
1100  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1101  *
1102  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1103  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1104  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1105  *
1106  * Interaction with DLM
1107  *
1108  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1109  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1110  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1111  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1112  * description of interaction with DLM.
1113  */
1114
1115 /**
1116  * Lock description.
1117  */
1118 struct cl_lock_descr {
1119         /** Object this lock is granted for. */
1120         struct cl_object *cld_obj;
1121         /** Index of the first page protected by this lock. */
1122         pgoff_t           cld_start;
1123         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1124         pgoff_t           cld_end;
1125         /** Group ID, for group lock */
1126         __u64             cld_gid;
1127         /** Lock mode. */
1128         enum cl_lock_mode cld_mode;
1129         /**
1130          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1131          * enum cl_enq_flags.
1132          */
1133         __u32             cld_enq_flags;
1134 };
1135
1136 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1137 #define PDESCR(descr)                                                   \
1138         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1139         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1140
1141 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1142
1143 /**
1144  * Layered client lock.
1145  */
1146 struct cl_lock {
1147         /** List of slices. Immutable after creation. */
1148         struct list_head      cll_layers;
1149         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1150         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1151 };
1152
1153 /**
1154  * Per-layer part of cl_lock
1155  *
1156  * \see lov_lock, osc_lock
1157  */
1158 struct cl_lock_slice {
1159         struct cl_lock                  *cls_lock;
1160         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1161          * creation. */
1162         struct cl_object                *cls_obj;
1163         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1164         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1165         struct list_head                 cls_linkage;
1166 };
1167
1168 /**
1169  *
1170  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1171  */
1172 struct cl_lock_operations {
1173         /** @{ */
1174         /**
1175          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1176          *
1177          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1178          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1179          *              @anchor for resources
1180          * \retval -ve  failure
1181          *
1182          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1183          */
1184         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1185                             const struct cl_lock_slice *slice,
1186                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1187         /**
1188          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1189          * DLM lock
1190          */
1191         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1192                            const struct cl_lock_slice *slice);
1193         /** @} */
1194         /**
1195          * Destructor. Frees resources and the slice.
1196          *
1197          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1198          */
1199         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1200         /**
1201          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1202          */
1203         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1204                          void *cookie, lu_printer_t p,
1205                          const struct cl_lock_slice *slice);
1206 };
1207
1208 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1209 do {                                                                    \
1210         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1211                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1212                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1213                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1214         }                                                               \
1215 } while (0)
1216
1217 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1218         if (likely(expr))                                               \
1219                 break;                                                  \
1220                                                                         \
1221         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1222         LBUG();                                                         \
1223 } while (0)
1224
1225 /** @} cl_lock */
1226
1227 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1228  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1229  *
1230  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1231  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1232  * pages:
1233  *
1234  *     - submit pages for an immediate transfer,
1235  *
1236  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1237  *
1238  *     - discard pages.
1239  *
1240  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1241  *
1242  * \todo XXX concurrency control.
1243  *
1244  * @{
1245  */
1246 struct cl_page_list {
1247         unsigned                 pl_nr;
1248         struct list_head         pl_pages;
1249 };
1250
1251 /**
1252  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1253  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1254  */
1255 struct cl_2queue {
1256         struct cl_page_list c2_qin;
1257         struct cl_page_list c2_qout;
1258 };
1259
1260 /** @} cl_page_list */
1261
1262 /** \addtogroup cl_io cl_io
1263  * @{ */
1264 /** \struct cl_io
1265  * I/O
1266  *
1267  * cl_io represents a high level I/O activity like
1268  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1269  * lock.
1270  *
1271  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1272  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1273  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1274  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1275  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1276  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1277  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1278  * by using free-lists, see cl_env_get().
1279  *
1280  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1281  * cl_io_type.
1282  *
1283  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1284  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1285  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1286  * released.
1287  *
1288  * For read/write io overall execution plan is as following:
1289  *
1290  *     (0) initialize io state through all layers;
1291  *
1292  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1293  *
1294  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1295  *
1296  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1297  *
1298  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1299  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1300  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1301  *
1302  *     (5) release locks
1303  *
1304  *     (6) repeat loop.
1305  *
1306  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1307  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1308  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1309  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1310  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1311  */
1312
1313 /** IO types */
1314 enum cl_io_type {
1315         /** read system call */
1316         CIT_READ = 1,
1317         /** write system call */
1318         CIT_WRITE,
1319         /** truncate, utime system calls */
1320         CIT_SETATTR,
1321         /** get data version */
1322         CIT_DATA_VERSION,
1323         /**
1324          * page fault handling
1325          */
1326         CIT_FAULT,
1327         /**
1328          * fsync system call handling
1329          * To write out a range of file
1330          */
1331         CIT_FSYNC,
1332         /**
1333          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1334          */
1335         CIT_GLIMPSE,
1336         /**
1337          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1338          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1339          *
1340          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1341          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1342          *     to the server;
1343          *
1344          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1345          *     for memory cleansing;
1346          *
1347          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1348          *
1349          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1350          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1351          * cl_io_loop() is never called for it.
1352          */
1353         CIT_MISC,
1354         /**
1355          * ladvise handling
1356          * To give advice about access of a file
1357          */
1358         CIT_LADVISE,
1359         /**
1360          * SEEK_HOLE/SEEK_DATA handling to search holes or data
1361          * across all file objects
1362          */
1363         CIT_LSEEK,
1364         CIT_OP_NR
1365 };
1366
1367 /**
1368  * States of cl_io state machine
1369  */
1370 enum cl_io_state {
1371         /** Not initialized. */
1372         CIS_ZERO,
1373         /** Initialized. */
1374         CIS_INIT,
1375         /** IO iteration started. */
1376         CIS_IT_STARTED,
1377         /** Locks taken. */
1378         CIS_LOCKED,
1379         /** Actual IO is in progress. */
1380         CIS_IO_GOING,
1381         /** IO for the current iteration finished. */
1382         CIS_IO_FINISHED,
1383         /** Locks released. */
1384         CIS_UNLOCKED,
1385         /** Iteration completed. */
1386         CIS_IT_ENDED,
1387         /** cl_io finalized. */
1388         CIS_FINI
1389 };
1390
1391 /**
1392  * IO state private for a layer.
1393  *
1394  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1395  * dynamically.
1396  *
1397  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1398  */
1399 struct cl_io_slice {
1400         struct cl_io                    *cis_io;
1401         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1402         struct cl_object                *cis_obj;
1403         /** io operations. Immutable after creation. */
1404         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1405         /**
1406          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1407          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1408          */
1409         struct list_head                cis_linkage;
1410 };
1411
1412 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1413                               struct pagevec *);
1414
1415 struct cl_read_ahead {
1416         /* Maximum page index the readahead window will end.
1417          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1418          * cra_end is included. */
1419         pgoff_t         cra_end_idx;
1420         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1421         unsigned long   cra_rpc_pages;
1422         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1423          * function should be called to release it. */
1424         void            (*cra_release)(const struct lu_env *env,
1425                                        struct cl_read_ahead *ra);
1426
1427         /* Callback data for cra_release routine */
1428         void            *cra_dlmlock;
1429         void            *cra_oio;
1430
1431         /* whether lock is in contention */
1432         bool            cra_contention;
1433 };
1434
1435 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1436                                          struct cl_read_ahead *ra)
1437 {
1438         if (ra->cra_release != NULL)
1439                 ra->cra_release(env, ra);
1440         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1441 }
1442
1443
1444 /**
1445  * Per-layer io operations.
1446  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1447  */
1448 struct cl_io_operations {
1449         /**
1450          * Vector of io state transition methods for every io type.
1451          *
1452          * \see cl_page_operations::io
1453          */
1454         struct {
1455                 /**
1456                  * Prepare io iteration at a given layer.
1457                  *
1458                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1459                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1460                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1461                  *
1462                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1463                  */
1464                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1465                                       const struct cl_io_slice *slice);
1466                 /**
1467                  * Finalize io iteration.
1468                  *
1469                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1470                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1471                  * continued.
1472                  *
1473                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1474                  */
1475                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1476                                        const struct cl_io_slice *slice);
1477                 /**
1478                  * Collect locks for the current iteration of io.
1479                  *
1480                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1481                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1482                  * anything, instead it should post a lock through
1483                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1484                  * sorted and enqueued in the proper order.
1485                  */
1486                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1487                                   const struct cl_io_slice *slice);
1488                 /**
1489                  * Finalize unlocking.
1490                  *
1491                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1492                  * functionality, after generic code released all locks
1493                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1494                  */
1495                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1496                                     const struct cl_io_slice *slice);
1497                 /**
1498                  * Start io iteration.
1499                  *
1500                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1501                  * commence actual IO. In the current implementation,
1502                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1503                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1504                  * are called when everything is done.
1505                  */
1506                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1507                                   const struct cl_io_slice *slice);
1508                 /**
1509                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1510                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1511                  */
1512                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1513                                   const struct cl_io_slice *slice);
1514                 /**
1515                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1516                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1517                  */
1518                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1519                                     const struct cl_io_slice *slice,
1520                                     size_t nob);
1521                 /**
1522                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1523                  */
1524                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1525                                   const struct cl_io_slice *slice);
1526         } op[CIT_OP_NR];
1527
1528         /**
1529          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1530          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1531          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1532          * submission failed after some pages were moved into \a
1533          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1534          * executed on them.
1535          */
1536         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1537                         const struct cl_io_slice *slice,
1538                         enum cl_req_type crt,
1539                         struct cl_2queue *queue);
1540         /**
1541          * Queue async page for write.
1542          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1543          * cio_submit is for urgent request.
1544          */
1545         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1546                         const struct cl_io_slice *slice,
1547                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1548                         cl_commit_cbt cb);
1549         /**
1550          * Release active extent.
1551          */
1552         void  (*cio_extent_release)(const struct lu_env *env,
1553                                     const struct cl_io_slice *slice);
1554         /**
1555          * Decide maximum read ahead extent
1556          *
1557          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1558          */
1559         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1560                               const struct cl_io_slice *slice,
1561                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1562         /**
1563          *
1564          * Reserve LRU slots before IO.
1565          */
1566         int (*cio_lru_reserve) (const struct lu_env *env,
1567                                 const struct cl_io_slice *slice,
1568                                 loff_t pos, size_t bytes);
1569         /**
1570          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1571          */
1572         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1573                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1574 };
1575
1576 /**
1577  * Flags to lock enqueue procedure.
1578  * \ingroup cl_lock
1579  */
1580 enum cl_enq_flags {
1581         /**
1582          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1583          * -EAGAIN is returned immediately.
1584          */
1585         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1586         /**
1587          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1588          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1589          *
1590          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1591          * as automatically compatible with other osc locks.
1592          * (see osc_lock_compatible)
1593          */
1594         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1595         /**
1596          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1597          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1598          * protected by this lock, without sending them to the server.
1599          */
1600         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1601         /**
1602          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1603          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1604          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1605          * mode.
1606          *
1607          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1608          */
1609         CEF_MUST         = 0x00000008,
1610         /**
1611          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1612          * not used currently.
1613          *
1614          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1615          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1616          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1617          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1618          * that are described by the enqueue flags.
1619          */
1620         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1621         /**
1622          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1623          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1624          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1625          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1626          * ptlrpc layer.
1627          *
1628          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1629          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1630          */
1631         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1632         /**
1633          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1634          */
1635         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1636         /**
1637          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1638          * is known to exist.
1639          */
1640         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1641         /**
1642          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1643          */
1644         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1645         /**
1646          * mask of enq_flags.
1647          */
1648         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1649 };
1650
1651 /**
1652  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1653  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1654  */
1655 struct cl_io_lock_link {
1656         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1657         struct list_head        cill_linkage;
1658         struct cl_lock          cill_lock;
1659         /** optional destructor */
1660         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1661                                              struct cl_io_lock_link *link);
1662 };
1663 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1664
1665 /**
1666  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1667  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1668  * possible, because
1669  *
1670  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1671  *        "cascading timeouts";
1672  *
1673  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1674  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1675  *
1676  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1677  *
1678  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1679  *
1680  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1681  *
1682  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1683  *
1684  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1685  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1686  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1687  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1688  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1689  *
1690  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1691  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1692  * enqueued.
1693  */
1694 struct cl_lockset {
1695         /** locks to be acquired. */
1696         struct list_head  cls_todo;
1697         /** locks acquired. */
1698         struct list_head  cls_done;
1699 };
1700
1701 /**
1702  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1703  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1704  */
1705 enum cl_io_lock_dmd {
1706         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1707         CILR_MANDATORY = 0,
1708         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1709         CILR_MAYBE,
1710         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1711         CILR_NEVER
1712 };
1713
1714 enum cl_fsync_mode {
1715         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1716         CL_FSYNC_NONE           = 0,
1717         /** start writeback and wait for them to finish */
1718         CL_FSYNC_LOCAL          = 1,
1719         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1720         CL_FSYNC_DISCARD        = 2,
1721         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1722          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1723         CL_FSYNC_ALL            = 3,
1724         /** start writeback, thus the kernel can reclaim some memory */
1725         CL_FSYNC_RECLAIM        = 4,
1726 };
1727
1728 struct cl_io_rw_common {
1729         loff_t  crw_pos;
1730         size_t  crw_bytes;
1731         int     crw_nonblock;
1732 };
1733 enum cl_setattr_subtype {
1734         /** regular setattr **/
1735         CL_SETATTR_REG = 1,
1736         /** truncate(2) **/
1737         CL_SETATTR_TRUNC,
1738         /** fallocate(2) - mode preallocate **/
1739         CL_SETATTR_FALLOCATE
1740 };
1741
1742 struct cl_io_range {
1743         loff_t cir_pos;
1744         size_t cir_count;
1745 };
1746
1747 struct cl_io_pt {
1748         struct cl_io_pt *cip_next;
1749         struct kiocb cip_iocb;
1750         struct iov_iter cip_iter;
1751         struct file *cip_file;
1752         enum cl_io_type cip_iot;
1753         unsigned int cip_need_restart:1;
1754         loff_t cip_pos;
1755         size_t cip_count;
1756         ssize_t cip_result;
1757 };
1758
1759 /**
1760  * State for io.
1761  *
1762  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1763  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1764  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1765  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1766  * mutable cl_io fields.
1767  */
1768 struct cl_io {
1769         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1770         enum cl_io_type                ci_type;
1771         /** current state of cl_io state machine. */
1772         enum cl_io_state               ci_state;
1773         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1774         struct cl_object              *ci_obj;
1775         /** top level dio_aio */
1776         struct cl_dio_aio             *ci_dio_aio;
1777         /**
1778          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1779          * creation.
1780          */
1781         struct cl_io                  *ci_parent;
1782         /** List of slices. Immutable after creation. */
1783         struct list_head                ci_layers;
1784         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1785         struct cl_lockset              ci_lockset;
1786         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1787         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1788         /** layout version when this IO occurs */
1789         __u32                           ci_layout_version;
1790         union {
1791                 struct cl_rd_io {
1792                         struct cl_io_rw_common rd;
1793                 } ci_rd;
1794                 struct cl_wr_io {
1795                         struct cl_io_rw_common wr;
1796                         int                    wr_append;
1797                         int                    wr_sync;
1798                 } ci_wr;
1799                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1800                 struct cl_setattr_io {
1801                         struct ost_lvb           sa_attr;
1802                         unsigned int             sa_attr_flags;
1803                         unsigned int             sa_avalid; /* ATTR_* */
1804                         unsigned int             sa_xvalid; /* OP_XVALID */
1805                         int                      sa_stripe_index;
1806                         struct ost_layout        sa_layout;
1807                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1808                         /* SETATTR interface is used for regular setattr, */
1809                         /* truncate(2) and fallocate(2) subtypes */
1810                         enum cl_setattr_subtype  sa_subtype;
1811                         /* The following are used for fallocate(2) */
1812                         int                      sa_falloc_mode;
1813                         loff_t                   sa_falloc_offset;
1814                         loff_t                   sa_falloc_end;
1815                         uid_t                    sa_falloc_uid;
1816                         gid_t                    sa_falloc_gid;
1817                         __u32                    sa_falloc_projid;
1818                 } ci_setattr;
1819                 struct cl_data_version_io {
1820                         u64 dv_data_version;
1821                         u32 dv_layout_version;
1822                         int dv_flags;
1823                 } ci_data_version;
1824                 struct cl_fault_io {
1825                         /** page index within file. */
1826                         pgoff_t         ft_index;
1827                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1828                         size_t          ft_bytes;
1829                         /** writable page? for nopage() only */
1830                         int             ft_writable;
1831                         /** page of an executable? */
1832                         int             ft_executable;
1833                         /** page_mkwrite() */
1834                         int             ft_mkwrite;
1835                         /** resulting page */
1836                         struct cl_page *ft_page;
1837                 } ci_fault;
1838                 struct cl_fsync_io {
1839                         loff_t             fi_start;
1840                         loff_t             fi_end;
1841                         /** file system level fid */
1842                         struct lu_fid     *fi_fid;
1843                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1844                         /* how many pages were written/discarded */
1845                         unsigned int       fi_nr_written;
1846                 } ci_fsync;
1847                 struct cl_ladvise_io {
1848                         __u64                    li_start;
1849                         __u64                    li_end;
1850                         /** file system level fid */
1851                         struct lu_fid           *li_fid;
1852                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1853                         __u64                    li_flags;
1854                 } ci_ladvise;
1855                 struct cl_lseek_io {
1856                         loff_t                   ls_start;
1857                         loff_t                   ls_result;
1858                         int                      ls_whence;
1859                 } ci_lseek;
1860                 struct cl_misc_io {
1861                         time64_t                 lm_next_rpc_time;
1862                 } ci_misc;
1863         } u;
1864         struct cl_2queue        ci_queue;
1865         size_t                  ci_bytes;
1866         int                     ci_result;
1867         unsigned int            ci_continue:1,
1868         /**
1869          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1870          * don't do lockless i/o.
1871          */
1872                              ci_no_srvlock:1,
1873         /**
1874          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1875          */
1876                              ci_need_restart:1,
1877         /**
1878          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1879          * change(page operations, layout change causes all page to be
1880          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1881          */
1882                              ci_ignore_layout:1,
1883         /**
1884          * Need MDS intervention to complete a write.
1885          * Write intent is required for the following cases:
1886          * 1. component being written is not initialized, or
1887          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1888          */
1889                              ci_need_write_intent:1,
1890         /**
1891          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1892          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1893          * verify layout because HSM won't release openning files.
1894          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1895          * and setattr.
1896          */
1897                              ci_verify_layout:1,
1898         /**
1899          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1900          */
1901                              ci_restore_needed:1,
1902         /**
1903          * O_NOATIME
1904          */
1905                              ci_noatime:1,
1906         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1907                              ci_lock_no_expand:1,
1908         /**
1909          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1910          *
1911          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1912          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1913          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1914          */
1915                              ci_ndelay:1,
1916         /**
1917          * Set if IO is triggered by async workqueue readahead.
1918          */
1919                              ci_async_readahead:1,
1920         /**
1921          * Ignore lockless and do normal locking for this io.
1922          */
1923                              ci_dio_lock:1,
1924         /**
1925          * Set if we've tried all mirrors for this read IO, if it's not set,
1926          * the read IO will check to-be-read OSCs' status, and make fast-switch
1927          * another mirror if some of the OSTs are not healthy.
1928          */
1929                              ci_tried_all_mirrors:1,
1930         /**
1931          * Random read hints, readahead will be disabled.
1932          */
1933                              ci_rand_read:1,
1934         /**
1935          * Sequential read hints.
1936          */
1937                              ci_seq_read:1,
1938         /**
1939          * Do parallel (async) submission of DIO RPCs.  Note DIO is still sync
1940          * to userspace, only the RPCs are submitted async, then waited for at
1941          * the llite layer before returning.
1942          */
1943                              ci_parallel_dio:1,
1944         /**
1945          * this DIO is at least partly unaligned, and so the unaligned DIO
1946          * path is being used for this entire IO
1947          */
1948                              ci_unaligned_dio:1,
1949         /**
1950          * there is a compat issue with unupgraded ZFS targets which means we
1951          * must refuse to do unaligned DIO to these targets, so this is used
1952          * to annotate that in the IO (since we learn if there is a problematic
1953          * OST/MDT target as we build the IO)
1954          */
1955                              ci_allow_unaligned_dio:1,
1956         /**
1957          * Bypass quota check
1958          */
1959                              ci_noquota:1,
1960         /**
1961          * io_uring direct IO with flags IOCB_NOWAIT.
1962          */
1963                              ci_iocb_nowait:1,
1964         /**
1965          * The filesystem must exclusively acquire invalidate_lock before
1966          * invalidating page cache in truncate / hole punch / DLM extent
1967          * lock blocking AST path (and thus calling into ->invalidatepage)
1968          * to block races between page cache invalidation and page cache
1969          * filling functions (fault, read, ...)
1970          */
1971                              ci_invalidate_page_cache:1;
1972
1973         /**
1974          * How many times the read has retried before this one.
1975          * Set by the top level and consumed by the LOV.
1976          */
1977         unsigned             ci_ndelay_tried;
1978         /**
1979          * Designated mirror index for this I/O.
1980          */
1981         unsigned             ci_designated_mirror;
1982         /**
1983          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1984          */
1985         unsigned             ci_owned_nr;
1986         /**
1987          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
1988          */
1989         struct lu_extent        ci_write_intent;
1990 };
1991
1992 /** @} cl_io */
1993
1994 /**
1995  * Per-transfer attributes.
1996  */
1997 struct cl_req_attr {
1998         enum cl_req_type cra_type;
1999         u64              cra_flags;
2000         struct cl_page  *cra_page;
2001         /** Generic attributes for the server consumption. */
2002         struct obdo     *cra_oa;
2003         /** Jobid */
2004         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
2005         /** uid/gid of the process doing an io */
2006         u32 cra_uid;
2007         u32 cra_gid;
2008 };
2009
2010 enum cache_stats_item {
2011         /** how many cache lookups were performed */
2012         CS_lookup = 0,
2013         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2014         CS_hit,
2015         /** how many entities are in the cache right now */
2016         CS_total,
2017         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2018          * evicted) right now */
2019         CS_busy,
2020         /** how many entities were created at all */
2021         CS_create,
2022         CS_NR
2023 };
2024
2025 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2026
2027 /**
2028  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2029  */
2030 struct cache_stats {
2031         const char      *cs_name;
2032         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2033 };
2034
2035 /** These are not exported so far */
2036 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2037
2038 /**
2039  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2040  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2041  * clients to co-exist in the single address space.
2042  */
2043 struct cl_site {
2044         struct lu_site          cs_lu;
2045         /**
2046          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2047          * per-cpu counters is needed.
2048          *
2049          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2050          *
2051          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2052          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2053          */
2054         struct cache_stats      cs_pages;
2055         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2056 };
2057
2058 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2059 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2060 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2061
2062 /**
2063  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2064  * ll_rd_*()-style functions.
2065  */
2066 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2067
2068 /**
2069  * \name helpers
2070  *
2071  * Type conversion and accessory functions.
2072  */
2073 /** @{ */
2074
2075 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2076 {
2077         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2078 }
2079
2080 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2081 {
2082         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2083         return container_of_safe(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2084 }
2085
2086 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2087 {
2088         return &d->cd_lu_dev;
2089 }
2090
2091 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2092 {
2093         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2094         return container_of_safe(o, struct cl_object, co_lu);
2095 }
2096
2097 static inline const struct cl_object_conf *
2098 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2099 {
2100         return container_of_safe(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2101 }
2102
2103 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2104 {
2105         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2106 }
2107
2108 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2109 {
2110         return container_of_safe(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2111 }
2112
2113 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2114 {
2115         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2116 }
2117
2118 static inline
2119 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2120 {
2121         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2122 }
2123
2124 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2125 {
2126         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2127 }
2128
2129 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2130 {
2131         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2132 }
2133
2134 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2135                        struct cl_object *obj,
2136                        const struct cl_page_operations *ops);
2137 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2138                        struct cl_object *obj,
2139                        const struct cl_lock_operations *ops);
2140 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2141                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2142 /** @} helpers */
2143
2144 /** \defgroup cl_object cl_object
2145  * @{ */
2146 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2147 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2148                                  const struct lu_fid *fid,
2149                                  const struct cl_object_conf *c);
2150
2151 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2152 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2153 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2154 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2155 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2156 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2157 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2158                         struct cl_attr *attr);
2159 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2160                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2161 void cl_object_dirty_for_sync(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2162 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2163                            struct ost_lvb *lvb);
2164 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2165                            const struct cl_object_conf *conf);
2166 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2167 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2168 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2169                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2170 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2171                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2172                      size_t *buflen);
2173 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2174                          struct cl_layout *cl);
2175 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2176 int cl_object_flush(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2177                     struct ldlm_lock *lock);
2178 int cl_object_inode_ops(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2179                         enum coo_inode_opc opc, void *data);
2180
2181
2182 /**
2183  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2184  */
2185 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2186 {
2187         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2188 }
2189
2190 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2191 {
2192         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2193         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += round_up(size, 8);
2194         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2195 }
2196
2197 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2198                                          struct cl_page *page)
2199 {
2200         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2201 }
2202
2203 /**
2204  * Return refcount of cl_object.
2205  */
2206 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2207 {
2208         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2209         return atomic_read(&header->loh_ref);
2210 }
2211
2212 /** @} cl_object */
2213
2214 /** \defgroup cl_page cl_page
2215  * @{ */
2216 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2217                                      struct cl_object *obj,
2218                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2219                                      enum cl_page_type type);
2220 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2221                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2222                                      struct page *vmpage,
2223                                      enum cl_page_type type);
2224 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2225 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2226                                      struct cl_page *page);
2227 void            cl_pagevec_put      (const struct lu_env *env,
2228                                      struct cl_page *page,
2229                                      struct pagevec *pvec);
2230 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2231                                      lu_printer_t printer,
2232                                      const struct cl_page *pg);
2233 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2234                                      lu_printer_t printer,
2235                                      const struct cl_page *pg);
2236 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2237
2238 /**
2239  * \name ownership
2240  *
2241  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2242  */
2243 /** @{ */
2244
2245 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2246                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2247 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2248                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2249 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2250                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2251 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2252                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2253 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2254                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2255 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2256
2257 /** @} ownership */
2258
2259 /**
2260  * \name transfer
2261  *
2262  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2263  * tracking transfer state.
2264  */
2265 /** @{ */
2266 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2267                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2268 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2269                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2270 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2271                          enum cl_req_type crt);
2272 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2273                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2274 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2275                          int from, int to);
2276 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2277                          struct cl_page *pg);
2278
2279 /** @} transfer */
2280
2281
2282 /**
2283  * \name helper routines
2284  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2285  */
2286 /** @{ */
2287 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2288                         struct cl_page *pg);
2289 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2290 void    cl_page_touch(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg,
2291                       size_t to);
2292
2293 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2294                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2295 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2296                          lu_printer_t printer,
2297                          const struct cl_lock_descr *descr);
2298 /* @} helper */
2299
2300 /**
2301  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2302  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2303  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2304  * layer for recovery purposes.
2305  */
2306 struct cl_client_cache {
2307         /**
2308          * # of client cache refcount
2309          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2310          */
2311         refcount_t              ccc_users;
2312         /**
2313          * # of threads are doing shrinking
2314          */
2315         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2316         /**
2317          * # of LRU entries available
2318          */
2319         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2320         /**
2321          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2322          */
2323         struct list_head        ccc_lru;
2324         /**
2325          * Max # of LRU entries
2326          */
2327         unsigned long           ccc_lru_max;
2328         /**
2329          * Lock to protect ccc_lru list
2330          */
2331         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2332         /**
2333          * Set if unstable check is enabled
2334          */
2335         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2336         /**
2337          * # of unstable pages for this mount point
2338          */
2339         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2340         /**
2341          * Serialize max_cache_mb write operation
2342          */
2343         struct mutex            ccc_max_cache_mb_lock;
2344 };
2345 /**
2346  * cl_cache functions
2347  */
2348 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2349 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2350 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2351
2352 /** @} cl_page */
2353
2354 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2355  * @{ */
2356 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2357                     struct cl_lock *lock);
2358 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2359                  const struct cl_io *io);
2360 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2361 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2362                                        const struct lu_device_type *dtype);
2363 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2364
2365 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2366                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2367 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2368
2369 /** @} cl_lock */
2370
2371 /** \defgroup cl_io cl_io
2372  * @{ */
2373
2374 int   cl_io_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2375                  enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2376 int   cl_io_sub_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2377                      enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2378 int   cl_io_rw_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2379                     enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t bytes);
2380 int   cl_io_loop(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2381
2382 void  cl_io_fini(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2383 int   cl_io_iter_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2384 void  cl_io_iter_fini(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2385 int   cl_io_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2386 void  cl_io_unlock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2387 int   cl_io_start(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2388 void  cl_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2389 int   cl_io_lock_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2390                      struct cl_io_lock_link *link);
2391 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2392                            struct cl_lock_descr *descr);
2393 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2394                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2395 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2396                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2397                           long timeout);
2398 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2399                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2400                           cl_commit_cbt cb);
2401 void  cl_io_extent_release (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2402 int cl_io_lru_reserve(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2403                       loff_t pos, size_t bytes);
2404 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2405                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2406 void  cl_io_rw_advance(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2407                        size_t bytes);
2408
2409 /**
2410  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2411  */
2412 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2413 {
2414         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2415 }
2416
2417 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2418 {
2419         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2420 }
2421
2422 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2423 {
2424         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2425 }
2426
2427 /**
2428  * True, iff \a io is a truncate(2).
2429  */
2430 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2431 {
2432         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2433                 (io->u.ci_setattr.sa_avalid & ATTR_SIZE) &&
2434                 (io->u.ci_setattr.sa_subtype != CL_SETATTR_FALLOCATE);
2435 }
2436
2437 static inline int cl_io_is_fallocate(const struct cl_io *io)
2438 {
2439         return (io->ci_type == CIT_SETATTR) &&
2440                (io->u.ci_setattr.sa_subtype == CL_SETATTR_FALLOCATE);
2441 }
2442
2443 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2444
2445 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(obj, base) memset_startat(obj, 0, base)
2446
2447 /** @} cl_io */
2448
2449 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2450  * @{ */
2451
2452 /**
2453  * Last page in the page list.
2454  */
2455 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2456 {
2457         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2458         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2459 }
2460
2461 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2462 {
2463         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2464         return list_first_entry(&plist->pl_pages, struct cl_page, cp_batch);
2465 }
2466
2467 /**
2468  * Iterate over pages in a page list.
2469  */
2470 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2471         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2472
2473 /**
2474  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2475  */
2476 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2477         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2478
2479 void cl_page_list_init(struct cl_page_list *plist);
2480 void cl_page_list_add(struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page,
2481                       bool get_ref);
2482 void cl_page_list_move(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2483                        struct cl_page *page);
2484 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2485                             struct cl_page *page);
2486 void cl_page_list_splice(struct cl_page_list *list,
2487                          struct cl_page_list *head);
2488 void cl_page_list_del(const struct lu_env *env,
2489                       struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2490 void cl_page_list_disown(const struct lu_env *env,
2491                          struct cl_page_list *plist);
2492 void cl_page_list_assume(const struct lu_env *env,
2493                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2494 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2495                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2496 void cl_page_list_fini(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2497
2498 void cl_2queue_init(struct cl_2queue *queue);
2499 void cl_2queue_disown(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2500 void cl_2queue_assume(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2501                       struct cl_2queue *queue);
2502 void cl_2queue_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2503                        struct cl_2queue *queue);
2504 void cl_2queue_fini(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2505 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2506
2507 /** @} cl_page_list */
2508
2509 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2510                      struct cl_req_attr *attr);
2511
2512 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2513  * @{ */
2514
2515 struct cl_sync_io;
2516 struct cl_dio_aio;
2517 struct cl_sub_dio;
2518
2519 typedef void (cl_sync_io_end_t)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *);
2520
2521 void cl_sync_io_init_notify(struct cl_sync_io *anchor, int nr, void *dio_aio,
2522                             cl_sync_io_end_t *end);
2523
2524 int cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2525                     long timeout);
2526 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2527                      int ioret);
2528 int cl_sync_io_wait_recycle(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2529                             long timeout, int ioret);
2530 struct cl_dio_aio *cl_dio_aio_alloc(struct kiocb *iocb, struct cl_object *obj,
2531                                     bool is_aio);
2532 struct cl_sub_dio *cl_sub_dio_alloc(struct cl_dio_aio *ll_aio,
2533                                     struct iov_iter *iter, bool write,
2534                                     bool unaligned, bool sync);
2535 void cl_dio_aio_free(const struct lu_env *env, struct cl_dio_aio *aio);
2536 void cl_sub_dio_free(struct cl_sub_dio *sdio);
2537 static inline void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr)
2538 {
2539         cl_sync_io_init_notify(anchor, nr, NULL, NULL);
2540 }
2541
2542 /**
2543  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2544  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2545  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2546  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2547  */
2548 struct cl_sync_io {
2549         /** number of pages yet to be transferred. */
2550         atomic_t                csi_sync_nr;
2551         /** has this i/o completed? */
2552         atomic_t                csi_complete;
2553         /** error code. */
2554         int                     csi_sync_rc;
2555         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2556         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2557         /** callback to invoke when this IO is finished */
2558         cl_sync_io_end_t       *csi_end_io;
2559         /* private pointer for an associated DIO/AIO */
2560         void                   *csi_dio_aio;
2561 };
2562
2563 /** direct IO pages */
2564 struct ll_dio_pages {
2565         /*
2566          * page array for RDMA - for aligned i/o, this is the user provided
2567          * pages, but for unaligned i/o, this is the internal buffer
2568          */
2569         struct page             **ldp_pages;
2570         /** # of pages in the array. */
2571         size_t                  ldp_count;
2572         /* the file offset of the first page. */
2573         loff_t                  ldp_file_offset;
2574 };
2575
2576 /* Top level struct used for AIO and DIO */
2577 struct cl_dio_aio {
2578         struct cl_sync_io       cda_sync;
2579         struct cl_object        *cda_obj;
2580         struct kiocb            *cda_iocb;
2581         ssize_t                 cda_bytes;
2582         struct mm_struct        *cda_mm;
2583         unsigned                cda_no_aio_complete:1,
2584                                 cda_creator_free:1;
2585 };
2586
2587 /* Sub-dio used for splitting DIO (and AIO, because AIO is DIO) according to
2588  * the layout/striping, so we can do parallel submit of DIO RPCs
2589  */
2590 struct cl_sub_dio {
2591         struct cl_sync_io       csd_sync;
2592         struct cl_page_list     csd_pages;
2593         ssize_t                 csd_bytes;
2594         struct cl_dio_aio       *csd_ll_aio;
2595         struct ll_dio_pages     csd_dio_pages;
2596         struct iov_iter         csd_iter;
2597         unsigned                csd_creator_free:1,
2598                                 csd_write:1,
2599                                 csd_unaligned:1;
2600 };
2601 #if defined(HAVE_DIRECTIO_ITER) || defined(HAVE_IOV_ITER_RW) || \
2602         defined(HAVE_DIRECTIO_2ARGS)
2603 #define HAVE_DIO_ITER 1
2604 #endif
2605
2606 void ll_release_user_pages(struct page **pages, int npages);
2607 int ll_allocate_dio_buffer(struct ll_dio_pages *pvec, size_t io_size);
2608 void ll_free_dio_buffer(struct ll_dio_pages *pvec);
2609 ssize_t ll_dio_user_copy(struct cl_sub_dio *sdio, struct iov_iter *write_iov);
2610
2611 #ifndef HAVE_KTHREAD_USE_MM
2612 #define kthread_use_mm(mm) use_mm(mm)
2613 #define kthread_unuse_mm(mm) unuse_mm(mm)
2614 #endif
2615
2616 /** @} cl_sync_io */
2617
2618 /** \defgroup cl_env cl_env
2619  *
2620  * lu_env handling for a client.
2621  *
2622  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2623  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2624  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2625  * where
2626  *
2627  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2628  *
2629  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2630  *
2631  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2632  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2633  * into VFS or MM that call back into lustre.
2634  *
2635  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2636  * optimizations:
2637  *
2638  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2639  *     longer used environments instead of destroying them;
2640  *
2641  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2642  * @{ */
2643
2644 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2645 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2646 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2647 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2648 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2649 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2650
2651 /** @} cl_env */
2652
2653 /*
2654  * Misc
2655  */
2656 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2657 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2658
2659 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2660                                 struct lu_device_type *ldt,
2661                                 struct lu_device *next);
2662 /** @} clio */
2663
2664 int cl_global_init(void);
2665 void cl_global_fini(void);
2666
2667 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */