lustre/obdclass/class_hash.c

   1 /* -*- mode: c; c-basic-offset: 8; indent-tabs-mode: nil; -*-
   2  * vim:expandtab:shiftwidth=8:tabstop=8:
   3  *
   4  * GPL HEADER START
   5  *
   6  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
  10  * as published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
  16  * in the LICENSE file that accompanied this code).
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * version 2 along with this program; If not, see
  20  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
  21  *
  22  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
  23  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
  24  * have any questions.
  25  *
  26  * GPL HEADER END
  27  */
  28 /*
  29  * Copyright  2008 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved
  30  * Use is subject to license terms.
  31  */
  32 /*
  33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
  34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
  35  *
  36  * lustre/obdclass/class_hash.c
  37  *
  38  * Implement a hash class for hash process in lustre system.
  39  *
  40  * Author: YuZhangyong <yzy@clusterfs.com>
  41  *
  42  * 2008-08-15: Brian Behlendorf <behlendorf1@llnl.gov>
  43  * - Simplified API and improved documentation
  44  * - Added per-hash feature flags:
  45  *   * LH_DEBUG additional validation
  46  *   * LH_REHASH dynamic rehashing
  47  * - Added per-hash statistics
  48  * - General performance enhancements
  49  */
  50
  51 #ifndef __KERNEL__
  52 #include <liblustre.h>
  53 #include <obd.h>
  54 #endif
  55
  56 #include <class_hash.h>
  57
  58 static void
  59 lh_read_lock(lustre_hash_t *lh)
  60 {
  61         if ((lh->lh_flags & LH_REHASH) != 0)
  62                 read_lock(&lh->lh_rwlock);
  63 }
  64
  65 static void
  66 lh_read_unlock(lustre_hash_t *lh)
  67 {
  68         if ((lh->lh_flags & LH_REHASH) != 0)
  69                 read_unlock(&lh->lh_rwlock);
  70 }
  71
  72 static void
  73 lh_write_lock(lustre_hash_t *lh)
  74 {
  75         if ((lh->lh_flags & LH_REHASH) != 0)
  76                 write_lock(&lh->lh_rwlock);
  77 }
  78
  79 static void
  80 lh_write_unlock(lustre_hash_t *lh)
  81 {
  82         if ((lh->lh_flags & LH_REHASH) != 0)
  83                 write_unlock(&lh->lh_rwlock);
  84 }
  85
  86 /**
  87  * Initialize new lustre hash, where:
  88  * @name     - Descriptive hash name
  89  * @cur_bits - Initial hash table size, in bits
  90  * @max_bits - Maximum allowed hash table resize, in bits
  91  * @ops      - Registered hash table operations
  92  * @flags    - LH_REHASH enable synamic hash resizing
  93  *           - LH_SORT enable chained hash sort
  94  */
  95 lustre_hash_t *
  96 lustre_hash_init(char *name, unsigned int cur_bits, unsigned int max_bits,
  97                  lustre_hash_ops_t *ops, int flags)
  98 {
  99         lustre_hash_t *lh;
 100         int            i;
 101         ENTRY;
 102
 103         LASSERT(name != NULL);
 104         LASSERT(ops != NULL);
 105
 106         LASSERT(cur_bits > 0);
 107         LASSERT(max_bits >= cur_bits);
 108         LASSERT(max_bits < 31);
 109
 110         LIBCFS_ALLOC_PTR(lh);
 111         if (!lh)
 112                 RETURN(NULL);
 113
 114         strncpy(lh->lh_name, name, sizeof(lh->lh_name));
 115         lh->lh_name[sizeof(lh->lh_name) - 1] = '\0';
 116         atomic_set(&lh->lh_rehash_count, 0);
 117         atomic_set(&lh->lh_count, 0);
 118         rwlock_init(&lh->lh_rwlock);
 119         lh->lh_cur_bits = cur_bits;
 120         lh->lh_cur_mask = (1 << cur_bits) - 1;
 121         lh->lh_min_bits = cur_bits;
 122         lh->lh_max_bits = max_bits;
 123         /* XXX: need to fixup lustre_hash_rehash_bits() before this can be
 124          *      anything other than 0.5 and 2.0 */
 125         lh->lh_min_theta = 1 << (LH_THETA_BITS - 1);
 126         lh->lh_max_theta = 1 << (LH_THETA_BITS + 1);
 127         lh->lh_ops = ops;
 128         lh->lh_flags = flags;
 129         if (cur_bits != max_bits && (lh->lh_flags & LH_REHASH) == 0)
 130                 CERROR("Rehash is disabled for %s, ignore max_bits %d\n",
 131                        name, max_bits);
 132
 133         /* theta * 1000 */
 134         __lustre_hash_set_theta(lh, 500, 2000);
 135
 136         LIBCFS_ALLOC(lh->lh_buckets, sizeof(*lh->lh_buckets) << lh->lh_cur_bits);
 137         if (!lh->lh_buckets) {
 138                 LIBCFS_FREE_PTR(lh);
 139                 RETURN(NULL);
 140         }
 141
 142         for (i = 0; i <= lh->lh_cur_mask; i++) {
 143                 LIBCFS_ALLOC(lh->lh_buckets[i], sizeof(lustre_hash_bucket_t));
 144                 if (lh->lh_buckets[i] == NULL) {
 145                         lustre_hash_exit(lh);
 146                         return NULL;
 147                 }
 148
 149                 INIT_HLIST_HEAD(&lh->lh_buckets[i]->lhb_head);
 150                 rwlock_init(&lh->lh_buckets[i]->lhb_rwlock);
 151                 atomic_set(&lh->lh_buckets[i]->lhb_count, 0);
 152         }
 153
 154         return lh;
 155 }
 156 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_init);
 157
 158 /**
 159  * Cleanup lustre hash @lh.
 160  */
 161 void
 162 lustre_hash_exit(lustre_hash_t *lh)
 163 {
 164         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 165         struct hlist_node    *hnode;
 166         struct hlist_node    *pos;
 167         int                   i;
 168         ENTRY;
 169
 170         LASSERT(lh != NULL);
 171
 172         lh_write_lock(lh);
 173
 174         lh_for_each_bucket(lh, lhb, i) {
 175                 if (lhb == NULL)
 176                         continue;
 177
 178                 write_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 179                 hlist_for_each_safe(hnode, pos, &(lhb->lhb_head)) {
 180                         __lustre_hash_bucket_validate(lh, lhb, hnode);
 181                         __lustre_hash_bucket_del(lh, lhb, hnode);
 182                         lh_exit(lh, hnode);
 183                 }
 184
 185                 LASSERTF(hlist_empty(&(lhb->lhb_head)),
 186                          "hash bucket %d from %s is not empty\n", i, lh->lh_name);
 187                 LASSERTF(atomic_read(&lhb->lhb_count) == 0,
 188                          "hash bucket %d from %s has #entries > 0 (%d)\n", i,
 189                          lh->lh_name, atomic_read(&lhb->lhb_count));
 190                 write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 191                 LIBCFS_FREE_PTR(lhb);
 192         }
 193
 194         LASSERTF(atomic_read(&lh->lh_count) == 0,
 195                  "hash %s still has #entries > 0 (%d)\n", lh->lh_name,
 196                  atomic_read(&lh->lh_count));
 197         lh_write_unlock(lh);
 198
 199         LIBCFS_FREE(lh->lh_buckets, sizeof(*lh->lh_buckets) << lh->lh_cur_bits);
 200         LIBCFS_FREE_PTR(lh);
 201         EXIT;
 202 }
 203 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_exit);
 204
 205 static inline unsigned int lustre_hash_rehash_bits(lustre_hash_t *lh)
 206 {
 207         if (!(lh->lh_flags & LH_REHASH))
 208                 return 0;
 209
 210         /* XXX: need to handle case with max_theta != 2.0
 211          *      and the case with min_theta != 0.5 */
 212         if ((lh->lh_cur_bits < lh->lh_max_bits) &&
 213             (__lustre_hash_theta(lh) > lh->lh_max_theta))
 214                 return lh->lh_cur_bits + 1;
 215
 216         if ((lh->lh_cur_bits > lh->lh_min_bits) &&
 217             (__lustre_hash_theta(lh) < lh->lh_min_theta))
 218                 return lh->lh_cur_bits - 1;
 219
 220         return 0;
 221 }
 222
 223 /**
 224  * Add item @hnode to lustre hash @lh using @key.  The registered
 225  * ops->lh_get function will be called when the item is added.
 226  */
 227 void
 228 lustre_hash_add(lustre_hash_t *lh, void *key, struct hlist_node *hnode)
 229 {
 230         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 231         int                   bits;
 232         unsigned              i;
 233         ENTRY;
 234
 235         __lustre_hash_key_validate(lh, key, hnode);
 236
 237         lh_read_lock(lh);
 238         i = lh_hash(lh, key, lh->lh_cur_mask);
 239         lhb = lh->lh_buckets[i];
 240         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 241         LASSERT(hlist_unhashed(hnode));
 242
 243         write_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 244         __lustre_hash_bucket_add(lh, lhb, hnode);
 245         write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 246
 247         bits = lustre_hash_rehash_bits(lh);
 248         lh_read_unlock(lh);
 249         if (bits)
 250                 lustre_hash_rehash(lh, bits);
 251
 252         EXIT;
 253 }
 254 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_add);
 255
 256 static struct hlist_node *
 257 lustre_hash_findadd_unique_hnode(lustre_hash_t *lh, void *key,
 258                                  struct hlist_node *hnode)
 259 {
 260         int                   bits = 0;
 261         struct hlist_node    *ehnode;
 262         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 263         unsigned              i;
 264         ENTRY;
 265
 266         __lustre_hash_key_validate(lh, key, hnode);
 267
 268         lh_read_lock(lh);
 269         i = lh_hash(lh, key, lh->lh_cur_mask);
 270         lhb = lh->lh_buckets[i];
 271         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 272         LASSERT(hlist_unhashed(hnode));
 273
 274         write_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 275         ehnode = __lustre_hash_bucket_lookup(lh, lhb, key);
 276         if (ehnode) {
 277                 lh_get(lh, ehnode);
 278         } else {
 279                 __lustre_hash_bucket_add(lh, lhb, hnode);
 280                 ehnode = hnode;
 281                 bits = lustre_hash_rehash_bits(lh);
 282         }
 283         write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 284         lh_read_unlock(lh);
 285         if (bits)
 286                 lustre_hash_rehash(lh, bits);
 287
 288         RETURN(ehnode);
 289 }
 290
 291 /**
 292  * Add item @hnode to lustre hash @lh using @key.  The registered
 293  * ops->lh_get function will be called if the item was added.
 294  * Returns 0 on success or -EALREADY on key collisions.
 295  */
 296 int
 297 lustre_hash_add_unique(lustre_hash_t *lh, void *key, struct hlist_node *hnode)
 298 {
 299         struct hlist_node    *ehnode;
 300         ENTRY;
 301
 302         ehnode = lustre_hash_findadd_unique_hnode(lh, key, hnode);
 303         if (ehnode != hnode) {
 304                 lh_put(lh, ehnode);
 305                 RETURN(-EALREADY);
 306         }
 307         RETURN(0);
 308 }
 309 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_add_unique);
 310
 311 /**
 312  * Add item @hnode to lustre hash @lh using @key.  If this @key
 313  * already exists in the hash then ops->lh_get will be called on the
 314  * conflicting entry and that entry will be returned to the caller.
 315  * Otherwise ops->lh_get is called on the item which was added.
 316  */
 317 void *
 318 lustre_hash_findadd_unique(lustre_hash_t *lh, void *key,
 319                            struct hlist_node *hnode)
 320 {
 321         struct hlist_node    *ehnode;
 322         void                 *obj;
 323         ENTRY;
 324
 325         ehnode = lustre_hash_findadd_unique_hnode(lh, key, hnode);
 326         obj = lh_get(lh, ehnode);
 327         lh_put(lh, ehnode);
 328         RETURN(obj);
 329 }
 330 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_findadd_unique);
 331
 332 /**
 333  * Delete item @hnode from the lustre hash @lh using @key.  The @key
 334  * is required to ensure the correct hash bucket is locked since there
 335  * is no direct linkage from the item to the bucket.  The object
 336  * removed from the hash will be returned and obs->lh_put is called
 337  * on the removed object.
 338  */
 339 void *
 340 lustre_hash_del(lustre_hash_t *lh, void *key, struct hlist_node *hnode)
 341 {
 342         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 343         unsigned              i;
 344         void                 *obj;
 345         ENTRY;
 346
 347         __lustre_hash_key_validate(lh, key, hnode);
 348
 349         lh_read_lock(lh);
 350         i = lh_hash(lh, key, lh->lh_cur_mask);
 351         lhb = lh->lh_buckets[i];
 352         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 353
 354         write_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 355         LASSERT(!hlist_unhashed(hnode));
 356         obj = __lustre_hash_bucket_del(lh, lhb, hnode);
 357         write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 358         lh_read_unlock(lh);
 359
 360         RETURN(obj);
 361 }
 362 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_del);
 363
 364 /**
 365  * Delete item given @key in lustre hash @lh.  The first @key found in
 366  * the hash will be removed, if the key exists multiple times in the hash
 367  * @lh this function must be called once per key.  The removed object
 368  * will be returned and ops->lh_put is called on the removed object.
 369  */
 370 void *
 371 lustre_hash_del_key(lustre_hash_t *lh, void *key)
 372 {
 373         struct hlist_node    *hnode;
 374         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 375         unsigned              i;
 376         void                 *obj = NULL;
 377         ENTRY;
 378
 379         lh_read_lock(lh);
 380         i = lh_hash(lh, key, lh->lh_cur_mask);
 381         lhb = lh->lh_buckets[i];
 382         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 383
 384         write_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 385         hnode = __lustre_hash_bucket_lookup(lh, lhb, key);
 386         if (hnode)
 387                 obj = __lustre_hash_bucket_del(lh, lhb, hnode);
 388
 389         write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 390         lh_read_unlock(lh);
 391
 392         RETURN(obj);
 393 }
 394 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_del_key);
 395
 396 /**
 397  * Lookup an item using @key in the lustre hash @lh and return it.
 398  * If the @key is found in the hash lh->lh_get() is called and the
 399  * matching objects is returned.  It is the callers responsibility
 400  * to call the counterpart ops->lh_put using the lh_put() macro
 401  * when when finished with the object.  If the @key was not found
 402  * in the hash @lh NULL is returned.
 403  */
 404 void *
 405 lustre_hash_lookup(lustre_hash_t *lh, void *key)
 406 {
 407         struct hlist_node    *hnode;
 408         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 409         unsigned              i;
 410         void                 *obj = NULL;
 411         ENTRY;
 412
 413         lh_read_lock(lh);
 414         i = lh_hash(lh, key, lh->lh_cur_mask);
 415         lhb = lh->lh_buckets[i];
 416         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 417
 418         read_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 419         hnode = __lustre_hash_bucket_lookup(lh, lhb, key);
 420         if (hnode)
 421                 obj = lh_get(lh, hnode);
 422
 423         read_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 424         lh_read_unlock(lh);
 425
 426         RETURN(obj);
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_lookup);
 429
 430 /**
 431  * For each item in the lustre hash @lh call the passed callback @func
 432  * and pass to it as an argument each hash item and the private @data.
 433  * Before each callback ops->lh_get will be called, and after each
 434  * callback ops->lh_put will be called.  Finally, during the callback
 435  * the bucket lock is held so the callback must never sleep.
 436  */
 437 void
 438 lustre_hash_for_each(lustre_hash_t *lh, lh_for_each_cb func, void *data)
 439 {
 440         struct hlist_node    *hnode;
 441         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 442         void                 *obj;
 443         int                   i;
 444         ENTRY;
 445
 446         lh_read_lock(lh);
 447         lh_for_each_bucket(lh, lhb, i) {
 448                 read_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 449                 hlist_for_each(hnode, &(lhb->lhb_head)) {
 450                         __lustre_hash_bucket_validate(lh, lhb, hnode);
 451                         obj = lh_get(lh, hnode);
 452                         func(obj, data);
 453                         (void)lh_put(lh, hnode);
 454                 }
 455                 read_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 456         }
 457         lh_read_unlock(lh);
 458
 459         EXIT;
 460 }
 461 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_for_each);
 462
 463 /**
 464  * For each item in the lustre hash @lh call the passed callback @func
 465  * and pass to it as an argument each hash item and the private @data.
 466  * Before each callback ops->lh_get will be called, and after each
 467  * callback ops->lh_put will be called.  During the callback the
 468  * bucket lock will not be held will allows for the current item
 469  * to be removed from the hash during the callback.  However, care
 470  * should be taken to prevent other callers from operating on the
 471  * hash concurrently or list corruption may occur.
 472  */
 473 void
 474 lustre_hash_for_each_safe(lustre_hash_t *lh, lh_for_each_cb func, void *data)
 475 {
 476         struct hlist_node    *hnode;
 477         struct hlist_node    *pos;
 478         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 479         void                 *obj;
 480         int                   i;
 481         ENTRY;
 482
 483         lh_read_lock(lh);
 484         lh_for_each_bucket(lh, lhb, i) {
 485                 read_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 486                 hlist_for_each_safe(hnode, pos, &(lhb->lhb_head)) {
 487                         __lustre_hash_bucket_validate(lh, lhb, hnode);
 488                         obj = lh_get(lh, hnode);
 489                         read_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 490                         func(obj, data);
 491                         read_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 492                         (void)lh_put(lh, hnode);
 493                 }
 494                 read_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 495         }
 496         lh_read_unlock(lh);
 497         EXIT;
 498 }
 499 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_for_each_safe);
 500
 501 /**
 502  * For each hash bucket in the lustre hash @lh call the passed callback
 503  * @func until all the hash buckets are empty.  The passed callback @func
 504  * or the previously registered callback lh->lh_put must remove the item
 505  * from the hash.  You may either use the lustre_hash_del() or hlist_del()
 506  * functions.  No rwlocks will be held during the callback @func it is
 507  * safe to sleep if needed.  This function will not terminate until the
 508  * hash is empty.  Note it is still possible to concurrently add new
 509  * items in to the hash.  It is the callers responsibility to ensure
 510  * the required locking is in place to prevent concurrent insertions.
 511  */
 512 void
 513 lustre_hash_for_each_empty(lustre_hash_t *lh, lh_for_each_cb func, void *data)
 514 {
 515         struct hlist_node    *hnode;
 516         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 517         lustre_hash_bucket_t **lhb_last = NULL;
 518         void                 *obj;
 519         int                   i = 0;
 520         ENTRY;
 521
 522 restart:
 523         lh_read_lock(lh);
 524         /* If the hash table has changed since we last held lh_rwlock,
 525          * we need to start traversing the list from the start. */
 526         if (lh->lh_buckets != lhb_last) {
 527                 i = 0;
 528                 lhb_last = lh->lh_buckets;
 529         }
 530         lh_for_each_bucket_restart(lh, lhb, i) {
 531                 write_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 532                 while (!hlist_empty(&lhb->lhb_head)) {
 533                         hnode =  lhb->lhb_head.first;
 534                         __lustre_hash_bucket_validate(lh, lhb, hnode);
 535                         obj = lh_get(lh, hnode);
 536                         write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 537                         lh_read_unlock(lh);
 538                         func(obj, data);
 539                         (void)lh_put(lh, hnode);
 540                         cfs_cond_resched();
 541                         goto restart;
 542                 }
 543                 write_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 544         }
 545         lh_read_unlock(lh);
 546         EXIT;
 547 }
 548 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_for_each_empty);
 549
 550 /*
 551  * For each item in the lustre hash @lh which matches the @key call
 552  * the passed callback @func and pass to it as an argument each hash
 553  * item and the private @data.  Before each callback ops->lh_get will
 554  * be called, and after each callback ops->lh_put will be called.
 555  * Finally, during the callback the bucket lock is held so the
 556  * callback must never sleep.
 557    */
 558 void
 559 lustre_hash_for_each_key(lustre_hash_t *lh, void *key,
 560                          lh_for_each_cb func, void *data)
 561 {
 562         struct hlist_node    *hnode;
 563         lustre_hash_bucket_t *lhb;
 564         unsigned              i;
 565         ENTRY;
 566
 567         lh_read_lock(lh);
 568         i = lh_hash(lh, key, lh->lh_cur_mask);
 569         lhb = lh->lh_buckets[i];
 570         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 571
 572         read_lock(&lhb->lhb_rwlock);
 573         hlist_for_each(hnode, &(lhb->lhb_head)) {
 574                 __lustre_hash_bucket_validate(lh, lhb, hnode);
 575
 576                 if (!lh_compare(lh, key, hnode))
 577                         continue;
 578
 579                 func(lh_get(lh, hnode), data);
 580                 (void)lh_put(lh, hnode);
 581         }
 582
 583         read_unlock(&lhb->lhb_rwlock);
 584         lh_read_unlock(lh);
 585
 586         EXIT;
 587 }
 588 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_for_each_key);
 589
 590 /**
 591  * Rehash the lustre hash @lh to the given @bits.  This can be used
 592  * to grow the hash size when excessive chaining is detected, or to
 593  * shrink the hash when it is larger than needed.  When the LH_REHASH
 594  * flag is set in @lh the lustre hash may be dynamically rehashed
 595  * during addition or removal if the hash's theta value exceeds
 596  * either the lh->lh_min_theta or lh->max_theta values.  By default
 597  * these values are tuned to keep the chained hash depth small, and
 598  * this approach assumes a reasonably uniform hashing function.  The
 599  * theta thresholds for @lh are tunable via lustre_hash_set_theta().
 600  */
 601 int
 602 lustre_hash_rehash(lustre_hash_t *lh, int bits)
 603 {
 604         struct hlist_node     *hnode;
 605         struct hlist_node     *pos;
 606         lustre_hash_bucket_t **lh_buckets;
 607         lustre_hash_bucket_t **rehash_buckets;
 608         lustre_hash_bucket_t  *lh_lhb;
 609         lustre_hash_bucket_t  *rehash_lhb;
 610         int                    i;
 611         int                    theta;
 612         int                    lh_mask;
 613         int                    lh_bits;
 614         int                    mask = (1 << bits) - 1;
 615         int                    rc = 0;
 616         void                  *key;
 617         ENTRY;
 618
 619         LASSERT(!in_interrupt());
 620         LASSERT(mask > 0);
 621         LASSERT((lh->lh_flags & LH_REHASH) != 0);
 622
 623         LIBCFS_ALLOC(rehash_buckets, sizeof(*rehash_buckets) << bits);
 624         if (!rehash_buckets)
 625                 RETURN(-ENOMEM);
 626
 627         for (i = 0; i <= mask; i++) {
 628                 LIBCFS_ALLOC(rehash_buckets[i], sizeof(*rehash_buckets[i]));
 629                 if (rehash_buckets[i] == NULL)
 630                         GOTO(free, rc = -ENOMEM);
 631
 632                 INIT_HLIST_HEAD(&rehash_buckets[i]->lhb_head);
 633                 rwlock_init(&rehash_buckets[i]->lhb_rwlock);
 634                 atomic_set(&rehash_buckets[i]->lhb_count, 0);
 635         }
 636
 637         lh_write_lock(lh);
 638
 639         /*
 640          * Early return for multiple concurrent racing callers,
 641          * ensure we only trigger the rehash if it is still needed.
 642          */
 643         theta = __lustre_hash_theta(lh);
 644         if ((theta >= lh->lh_min_theta) && (theta <= lh->lh_max_theta)) {
 645                 lh_write_unlock(lh);
 646                 GOTO(free, rc = -EALREADY);
 647         }
 648
 649         lh_bits = lh->lh_cur_bits;
 650         lh_buckets = lh->lh_buckets;
 651         lh_mask = (1 << lh_bits) - 1;
 652
 653         lh->lh_cur_bits = bits;
 654         lh->lh_cur_mask = (1 << bits) - 1;
 655         lh->lh_buckets = rehash_buckets;
 656         atomic_inc(&lh->lh_rehash_count);
 657
 658         for (i = 0; i <= lh_mask; i++) {
 659                 lh_lhb = lh_buckets[i];
 660
 661                 write_lock(&lh_lhb->lhb_rwlock);
 662                 hlist_for_each_safe(hnode, pos, &(lh_lhb->lhb_head)) {
 663                         key = lh_key(lh, hnode);
 664                         LASSERT(key);
 665
 666                         /*
 667                          * Validate hnode is in the correct bucket.
 668                          */
 669                         if (unlikely(lh->lh_flags & LH_DEBUG))
 670                                 LASSERT(lh_hash(lh, key, lh_mask) == i);
 671
 672                         /*
 673                          * Delete from old hash bucket.
 674                          */
 675                         hlist_del(hnode);
 676                         LASSERT(atomic_read(&lh_lhb->lhb_count) > 0);
 677                         atomic_dec(&lh_lhb->lhb_count);
 678
 679                         /*
 680                          * Add to rehash bucket, ops->lh_key must be defined.
 681                          */
 682                         rehash_lhb = rehash_buckets[lh_hash(lh, key, mask)];
 683                         hlist_add_head(hnode, &(rehash_lhb->lhb_head));
 684                         atomic_inc(&rehash_lhb->lhb_count);
 685                 }
 686
 687                 LASSERT(hlist_empty(&(lh_lhb->lhb_head)));
 688                 LASSERT(atomic_read(&lh_lhb->lhb_count) == 0);
 689                 write_unlock(&lh_lhb->lhb_rwlock);
 690         }
 691
 692         lh_write_unlock(lh);
 693         rehash_buckets = lh_buckets;
 694         i = (1 << lh_bits);
 695         bits = lh_bits;
 696 free:
 697         while (i-- > 0)
 698                 LIBCFS_FREE(rehash_buckets[i], sizeof(*rehash_buckets[i]));
 699         LIBCFS_FREE(rehash_buckets, sizeof(*rehash_buckets) << bits);
 700
 701         RETURN(rc);
 702 }
 703 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_rehash);
 704
 705 /**
 706  * Rehash the object referenced by @hnode in the lustre hash @lh.  The
 707  * @old_key must be provided to locate the objects previous location
 708  * in the hash, and the @new_key will be used to reinsert the object.
 709  * Use this function instead of a lustre_hash_add() + lustre_hash_del()
 710  * combo when it is critical that there is no window in time where the
 711  * object is missing from the hash.  When an object is being rehashed
 712  * the registered lh_get() and lh_put() functions will not be called.
 713  */
 714 void lustre_hash_rehash_key(lustre_hash_t *lh, void *old_key, void *new_key,
 715                             struct hlist_node *hnode)
 716 {
 717         lustre_hash_bucket_t  *old_lhb;
 718         lustre_hash_bucket_t  *new_lhb;
 719         unsigned               i;
 720         unsigned               j;
 721         ENTRY;
 722
 723         __lustre_hash_key_validate(lh, new_key, hnode);
 724         LASSERT(!hlist_unhashed(hnode));
 725
 726         lh_read_lock(lh);
 727
 728         i = lh_hash(lh, old_key, lh->lh_cur_mask);
 729         old_lhb = lh->lh_buckets[i];
 730         LASSERT(i <= lh->lh_cur_mask);
 731
 732         j = lh_hash(lh, new_key, lh->lh_cur_mask);
 733         new_lhb = lh->lh_buckets[j];
 734         LASSERT(j <= lh->lh_cur_mask);
 735
 736         if (i < j) { /* write_lock ordering */
 737                 write_lock(&old_lhb->lhb_rwlock);
 738                 write_lock(&new_lhb->lhb_rwlock);
 739         } else if (i > j) {
 740                 write_lock(&new_lhb->lhb_rwlock);
 741                 write_lock(&old_lhb->lhb_rwlock);
 742         } else { /* do nothing */
 743                 lh_read_unlock(lh);
 744                 EXIT;
 745                 return;
 746         }
 747
 748         /*
 749          * Migrate item between hash buckets without calling
 750          * the lh_get() and lh_put() callback functions.
 751          */
 752         hlist_del(hnode);
 753         LASSERT(atomic_read(&old_lhb->lhb_count) > 0);
 754         atomic_dec(&old_lhb->lhb_count);
 755         hlist_add_head(hnode, &(new_lhb->lhb_head));
 756         atomic_inc(&new_lhb->lhb_count);
 757
 758         write_unlock(&new_lhb->lhb_rwlock);
 759         write_unlock(&old_lhb->lhb_rwlock);
 760         lh_read_unlock(lh);
 761
 762         EXIT;
 763 }
 764 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_rehash_key);
 765
 766 int lustre_hash_debug_header(char *str, int size)
 767 {
 768         return snprintf(str, size,
 769                  "%-*s%6s%6s%6s%6s%6s%6s%6s%7s%6s%s\n", LUSTRE_MAX_HASH_NAME,
 770                  "name", "cur", "min", "max", "theta", "t-min", "t-max",
 771                  "flags", "rehash", "count", " distribution");
 772 }
 773 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_debug_header);
 774
 775 int lustre_hash_debug_str(lustre_hash_t *lh, char *str, int size)
 776 {
 777         lustre_hash_bucket_t  *lhb;
 778         int                    theta;
 779         int                    i;
 780         int                    c = 0;
 781         int                    dist[8] = { 0, };
 782
 783         if (str == NULL || size == 0)
 784                 return 0;
 785
 786         lh_read_lock(lh);
 787         theta = __lustre_hash_theta(lh);
 788
 789         c += snprintf(str + c, size - c, "%-*s ",
 790                       LUSTRE_MAX_HASH_NAME, lh->lh_name);
 791         c += snprintf(str + c, size - c, "%5d ",  1 << lh->lh_cur_bits);
 792         c += snprintf(str + c, size - c, "%5d ",  1 << lh->lh_min_bits);
 793         c += snprintf(str + c, size - c, "%5d ",  1 << lh->lh_max_bits);
 794         c += snprintf(str + c, size - c, "%d.%03d ",
 795                       __lustre_hash_theta_int(theta),
 796                       __lustre_hash_theta_frac(theta));
 797         c += snprintf(str + c, size - c, "%d.%03d ",
 798                       __lustre_hash_theta_int(lh->lh_min_theta),
 799                       __lustre_hash_theta_frac(lh->lh_min_theta));
 800         c += snprintf(str + c, size - c, "%d.%03d ",
 801                       __lustre_hash_theta_int(lh->lh_max_theta),
 802                       __lustre_hash_theta_frac(lh->lh_max_theta));
 803         c += snprintf(str + c, size - c, " 0x%02x ", lh->lh_flags);
 804         c += snprintf(str + c, size - c, "%6d ",
 805                       atomic_read(&lh->lh_rehash_count));
 806         c += snprintf(str + c, size - c, "%5d ",
 807                       atomic_read(&lh->lh_count));
 808
 809         /*
 810          * The distribution is a summary of the chained hash depth in
 811          * each of the lustre hash buckets.  Each buckets lhb_count is
 812          * divided by the hash theta value and used to generate a
 813          * histogram of the hash distribution.  A uniform hash will
 814          * result in all hash buckets being close to the average thus
 815          * only the first few entries in the histogram will be non-zero.
 816          * If you hash function results in a non-uniform hash the will
 817          * be observable by outlier bucks in the distribution histogram.
 818          *
 819          * Uniform hash distribution:      128/128/0/0/0/0/0/0
 820          * Non-Uniform hash distribution:  128/125/0/0/0/0/2/1
 821          */
 822         lh_for_each_bucket(lh, lhb, i)
 823                 dist[min(__fls(atomic_read(&lhb->lhb_count)/max(theta,1)),7)]++;
 824
 825         for (i = 0; i < 8; i++)
 826                 c += snprintf(str + c, size - c, "%d%c",  dist[i],
 827                               (i == 7) ? '\n' : '/');
 828
 829         lh_read_unlock(lh);
 830
 831         return c;
 832 }
 833 EXPORT_SYMBOL(lustre_hash_debug_str);