Whamcloud - gitweb
LU-14709 pcc: VM_WRITE should not trigger layout write
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  */
31 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
32 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33
34 /** \defgroup clio clio
35  *
36  * Client objects implement io operations and cache pages.
37  *
38  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
39  *
40  * Big Theory Statement.
41  *
42  * Layered objects.
43  *
44  * Client implementation is based on the following data-types:
45  *
46  *   - cl_object
47  *
48  *   - cl_page
49  *
50  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
51  *
52  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
53  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
54  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
55  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
56  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
57  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
58  *                 read/write system call it is associated with the single user
59  *                 thread, that issued the system call).
60  *
61  * Terminology
62  *
63  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
64  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
65  *     RPC, is referred to as "a transfer"
66  *
67  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
68  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
69  *     is not layer specific.
70  *
71  * Locking.
72  *
73  *  - i_mutex
74  *      - PG_locked
75  *          - cl_object_header::coh_page_guard
76  *          - lu_site::ls_guard
77  *
78  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
79  * reference-counting design.
80  *
81  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
82  * design.
83  *
84  * @{
85  */
86
87 /*
88  * super-class definitions.
89  */
90 #include <linux/aio.h>
91 #include <linux/fs.h>
92
93 #include <libcfs/libcfs.h>
94 #include <lu_object.h>
95 #include <linux/atomic.h>
96 #include <linux/mutex.h>
97 #include <linux/radix-tree.h>
98 #include <linux/spinlock.h>
99 #include <linux/wait.h>
100 #include <linux/pagevec.h>
101 #include <lustre_dlm.h>
102
103 struct obd_info;
104 struct inode;
105
106 struct cl_device;
107
108 struct cl_object;
109
110 struct cl_page;
111 struct cl_page_slice;
112 struct cl_lock;
113 struct cl_lock_slice;
114
115 struct cl_lock_operations;
116 struct cl_page_operations;
117
118 struct cl_io;
119 struct cl_io_slice;
120
121 struct cl_req_attr;
122
123 /**
124  * Device in the client stack.
125  *
126  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
127  */
128 struct cl_device {
129         /** Super-class. */
130         struct lu_device                   cd_lu_dev;
131 };
132
133 /** \addtogroup cl_object cl_object
134  * @{ */
135 /**
136  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
137  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
138  * from sub-objects' ones.
139  */
140 struct cl_attr {
141         /** Object size, in bytes */
142         loff_t cat_size;
143         /**
144          * Known minimal size, in bytes.
145          *
146          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
147          */
148         loff_t cat_kms;
149         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
150         time64_t cat_mtime;
151         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
152         time64_t cat_atime;
153         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
154         time64_t cat_ctime;
155         /**
156          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
157          *
158          * \todo XXX An interface for block size is needed.
159          */
160         __u64  cat_blocks;
161         /**
162          * User identifier for quota purposes.
163          */
164         uid_t  cat_uid;
165         /**
166          * Group identifier for quota purposes.
167          */
168         gid_t  cat_gid;
169
170         /* nlink of the directory */
171         __u64  cat_nlink;
172
173         /* Project identifier for quota purpose. */
174         __u32  cat_projid;
175 };
176
177 /**
178  * Fields in cl_attr that are being set.
179  */
180 enum cl_attr_valid {
181         CAT_SIZE        = BIT(0),
182         CAT_KMS         = BIT(1),
183         CAT_MTIME       = BIT(3),
184         CAT_ATIME       = BIT(4),
185         CAT_CTIME       = BIT(5),
186         CAT_BLOCKS      = BIT(6),
187         CAT_UID         = BIT(7),
188         CAT_GID         = BIT(8),
189         CAT_PROJID      = BIT(9),
190 };
191
192 /**
193  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
194  * stacks.
195  *
196  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
197  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
198  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
199  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
200  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
201  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
202  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
203  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
204  *    table.
205  *
206  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
207  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
208  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
209  *    layers:
210  *
211  *        - vvp
212  *        - lov
213  *
214  *    whereas its sub-objects are composed of
215  *
216  *        - lovsub
217  *        - osc
218  *
219  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
220  *    track of the object-subobject relationship.
221  *
222  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
223  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
224  *    destroyed too.
225  *
226  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
227  */
228 struct cl_object {
229         /** super class */
230         struct lu_object                   co_lu;
231         /** per-object-layer operations */
232         const struct cl_object_operations *co_ops;
233         /** offset of page slice in cl_page buffer */
234         int                                co_slice_off;
235 };
236
237 /**
238  * Description of the client object configuration. This is used for the
239  * creation of a new client object that is identified by a more state than
240  * fid.
241  */
242 struct cl_object_conf {
243         /** Super-class. */
244         struct lu_object_conf     coc_lu;
245         union {
246                 /**
247                  * Object layout. This is consumed by lov.
248                  */
249                 struct lu_buf    coc_layout;
250                 /**
251                  * Description of particular stripe location in the
252                  * cluster. This is consumed by osc.
253                  */
254                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
255         } u;
256         /**
257          * VFS inode. This is consumed by vvp.
258          */
259         struct inode             *coc_inode;
260         /**
261          * Layout lock handle.
262          */
263         struct ldlm_lock         *coc_lock;
264         /**
265          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
266          */
267         int                       coc_opc;
268 };
269
270 enum {
271         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
272          * holding layout lock. */
273         OBJECT_CONF_SET = 0,
274         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
275          * layout lock. */
276         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
277         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
278          * set up. */
279         OBJECT_CONF_WAIT = 2
280 };
281
282 enum {
283         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
284         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
285 };
286
287 struct cl_layout {
288         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
289         struct lu_buf   cl_buf;
290         /** size of layout in lov_mds_md format. */
291         size_t          cl_size;
292         /** Layout generation. */
293         u32             cl_layout_gen;
294         /** whether layout is a composite one */
295         bool            cl_is_composite;
296         /** Whether layout is a HSM released one */
297         bool            cl_is_released;
298 };
299
300 /**
301  * Operations implemented for each cl object layer.
302  *
303  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
304  */
305 struct cl_object_operations {
306         /**
307          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
308          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
309          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
310          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
311          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
312          * sense). Optional.
313          *
314          * \retval NULL success.
315          *
316          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
317          *
318          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
319          *         to be used instead of newly created.
320          */
321         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
322                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
323         /**
324          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
325          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
326          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
327          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
328          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
329          */
330         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
331                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
332                               const struct cl_io *io);
333         /**
334          * Initialize io state for a given layer.
335          *
336          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
337          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
338          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
339          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
340          * participating in this io share the same session.
341          */
342         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
343                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
344         /**
345          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
346          * called top-to-bottom through all object layers.
347          *
348          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
349          *
350          * \return   0: to continue
351          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
352          *              from enclosing cl_object_attr_get())
353          * \return -ve: to signal error
354          */
355         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
356                             struct cl_attr *attr);
357         /**
358          * Update attributes.
359          *
360          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
361          * indicating what attributes are to be set.
362          *
363          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
364          *
365          * \return the same convention as for
366          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
367          */
368         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
369                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
370         /**
371          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
372          * configuration.
373          *
374          * XXX error conditions and handling.
375          */
376         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
377                             const struct cl_object_conf *conf);
378         /**
379          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
380          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
381          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
382          *
383          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
384          * \see osc_object_glimpse()
385          */
386         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
387                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
388         /**
389          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
390          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
391          * mainly pages and locks.
392          */
393         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
394         /**
395          * Object getstripe method.
396          */
397         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
398                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
399         /**
400          * Get FIEMAP mapping from the object.
401          */
402         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
403                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
404                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
405         /**
406          * Get layout and generation of the object.
407          */
408         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
409                               struct cl_layout *layout);
410         /**
411          * Get maximum size of the object.
412          */
413         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
414         /**
415          * Set request attributes.
416          */
417         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
418                                  struct cl_object *obj,
419                                  struct cl_req_attr *attr);
420         /**
421          * Flush \a obj data corresponding to \a lock. Used for DoM
422          * locks in llite's cancelling blocking ast callback.
423          */
424         int (*coo_object_flush)(const struct lu_env *env,
425                                 struct cl_object *obj,
426                                 struct ldlm_lock *lock);
427 };
428
429 /**
430  * Extended header for client object.
431  */
432 struct cl_object_header {
433         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
434          * here. */
435         struct lu_object_header coh_lu;
436
437         /**
438          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
439          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
440          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
441          * field allows certain code to be written generically, without
442          * limiting possible cl_object layouts unduly.
443          */
444         struct cl_object_header *coh_parent;
445         /**
446          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
447          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
448          * from.
449          *
450          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
451          */
452         spinlock_t               coh_attr_guard;
453         /**
454          * Size of cl_page + page slices
455          */
456         unsigned short           coh_page_bufsize;
457         /**
458          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
459          * sub-object, etc.
460          */
461         unsigned char            coh_nesting;
462 };
463
464 /**
465  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
466  * layer top-to-bottom to \a slice.
467  */
468 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
469         list_for_each_entry((slice),                            \
470                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
471                             co_lu.lo_linkage)
472
473 /**
474  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
475  * layer bottom-to-top to \a slice.
476  */
477 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
478         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
479                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
480                                     co_lu.lo_linkage)
481
482 /** @} cl_object */
483
484 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
485
486 /** \addtogroup cl_page cl_page
487  * @{ */
488
489 /** \struct cl_page
490  * Layered client page.
491  *
492  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
493  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
494  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
495  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
496  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
497  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
498  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
499  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
500  *
501  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
502  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
503  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
504  *    current design) that
505  *
506  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
507  *          memory pressure),
508  *
509  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
510  *          environment.
511  *
512  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
513  *    established when cl_page is created.
514  *
515  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
516  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
517  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
518  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
519  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
520  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
521  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
522  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
523  *
524  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
525  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
526  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
527  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
528  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
529  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
530  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
531  *    different ways to own a page in the client:
532  *
533  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
534  *
535  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
536  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
537  *
538  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
539  *    cl_page_unassume().
540  *
541  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
542  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
543  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
544  *    destroyed.
545  *
546  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
547  *    pages is the following:
548  *
549  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
550  *          to a page:
551  *
552  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
553  *              spin-lock;
554  *
555  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
556  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
557  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
558  *
559  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
560  *          ways are severed with the proper synchronization
561  *          (cl_page_delete());
562  *
563  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
564  *          lock;
565  *
566  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
567  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
568  *
569  *    Together this guarantees that when last reference to a
570  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
571  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
572  *    ones exist.
573  *
574  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
575  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
576  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
577  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
578  *    page.
579  *
580  * Linux Kernel implementation.
581  *
582  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
583  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
584  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
585  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
586  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
587  *    private data structures).
588  *
589  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
590  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
591  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
592  *    transfer.
593  *
594  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
595  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
596  */
597
598 /**
599  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
600  *
601  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
602  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
603  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
604  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
605  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
606  * are interested in them.
607  */
608 enum cl_page_state {
609         /**
610          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
611          * following cases:
612          *
613          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
614          *     owns it;
615          *
616          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
617          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
618          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
621          *     evict the page form the memory;
622          *
623          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
624          */
625         CPS_CACHED = 1,
626         /**
627          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
628          * state as a result of
629          *
630          *     - io creating new page and immediately owning it;
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
633          *     and owning it;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
636          *     and waiting for owner to release the page;
637          *
638          * Page leaves owned state in the following cases:
639          *
640          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
641          *     the cache, doing nothing;
642          *
643          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
644          *     this page;
645          *
646          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
647          *     transfer for this page;
648          *
649          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
650          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
651          *
652          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
653          */
654         CPS_OWNED,
655         /**
656          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
657          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
658          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
659          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
660          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
661          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
662          * made by the hosting environment (that effectively means that the
663          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
664          * advance". This property is mentioned, because it is important when
665          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
666          * enter this state as a result of
667          *
668          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
669          *     write-out of this page, or
670          *
671          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
672          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
673          *     transfer.
674          *
675          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
676          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
677          *
678          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
679          *
680          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
681          */
682         CPS_PAGEOUT,
683         /**
684          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
685          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
686          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
687          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
688          * pages.
689          *
690          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
691          *
692          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
693          */
694         CPS_PAGEIN,
695         /**
696          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
697          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
698          * of truncate.
699          *
700          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
701          *
702          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
703          */
704         CPS_FREEING,
705         CPS_NR
706 };
707
708 enum cl_page_type {
709         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
710          * belongs to. */
711         CPT_CACHEABLE = 1,
712
713         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
714          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
715          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
716         CPT_TRANSIENT,
717         CPT_NR
718 };
719
720 #define CP_STATE_BITS   4
721 #define CP_TYPE_BITS    2
722 #define CP_MAX_LAYER    3
723
724 /**
725  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
726  * immutables.
727  *
728  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
729  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
730  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
731  * cl_page::cp_owner (when set).
732  */
733 struct cl_page {
734         /** Reference counter. */
735         atomic_t                cp_ref;
736         /** layout_entry + stripe index, composed using lov_comp_index() */
737         unsigned int            cp_lov_index;
738         pgoff_t                 cp_osc_index;
739         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
740         struct cl_object        *cp_obj;
741         /** vmpage */
742         struct page             *cp_vmpage;
743         /**
744          * Assigned if doing direct IO, because in this case cp_vmpage is not
745          * a valid page cache page, hence the inode cannot be inferred from
746          * cp_vmpage->mapping->host.
747          */
748         struct inode            *cp_inode;
749         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
750         struct list_head        cp_batch;
751         /** array of slices offset. Immutable after creation. */
752         unsigned char           cp_layer_offset[CP_MAX_LAYER]; /* 24 bits */
753         /** current slice index */
754         unsigned char           cp_layer_count:2; /* 26 bits */
755         /**
756          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
757          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
758          */
759         enum cl_page_state       cp_state:CP_STATE_BITS; /* 30 bits */
760         /**
761          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
762          * creation.
763          */
764         enum cl_page_type       cp_type:CP_TYPE_BITS; /* 32 bits */
765         /* which slab kmem index this memory allocated from */
766         short int               cp_kmem_index; /* 48 bits */
767         unsigned int            cp_unused1:16;  /* 64 bits */
768
769         /**
770          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
771          * by sub-io. Protected by a VM lock.
772          */
773         struct cl_io            *cp_owner;
774         /** List of references to this page, for debugging. */
775         struct lu_ref           cp_reference;
776         /** Link to an object, for debugging. */
777         struct lu_ref_link      cp_obj_ref;
778         /** Link to a queue, for debugging. */
779         struct lu_ref_link      cp_queue_ref;
780         /** Assigned if doing a sync_io */
781         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
782 };
783
784 /**
785  * Per-layer part of cl_page.
786  *
787  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
788  */
789 struct cl_page_slice {
790         struct cl_page                  *cpl_page;
791         /**
792          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
793          * creation.
794          */
795         struct cl_object                *cpl_obj;
796         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
797 };
798
799 /**
800  * Lock mode. For the client extent locks.
801  *
802  * \ingroup cl_lock
803  */
804 enum cl_lock_mode {
805         CLM_READ,
806         CLM_WRITE,
807         CLM_GROUP,
808         CLM_MAX,
809 };
810
811 /**
812  * Requested transfer type.
813  */
814 enum cl_req_type {
815         CRT_READ,
816         CRT_WRITE,
817         CRT_NR
818 };
819
820 /**
821  * Per-layer page operations.
822  *
823  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
824  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
825  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
826  *
827  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
828  */
829 struct cl_page_operations {
830         /**
831          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
832          * implement these. Current code assumes that this functionality is
833          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
834          */
835
836         /**
837          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
838          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
839          * not owned by other io, and no transfer is going on against
840          * it. Optional.
841          *
842          * \see cl_page_own()
843          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
844          */
845         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
846                         const struct cl_page_slice *slice,
847                         struct cl_io *io, int nonblock);
848         /** Called when ownership it yielded. Optional.
849          *
850          * \see cl_page_disown()
851          * \see vvp_page_disown()
852          */
853         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
854                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
855         /**
856          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
857          * view. Optional.
858          *
859          * \see cl_page_assume()
860          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
861          */
862         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
863                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
864         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
865          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
866          * it.
867          *
868          * \see cl_page_unassume()
869          * \see vvp_page_unassume()
870          */
871         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
872                              const struct cl_page_slice *slice,
873                              struct cl_io *io);
874         /**
875          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
876          *
877          * \see cl_page_export()
878          * \see vvp_page_export()
879          */
880         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
881                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
882         /**
883          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
884          * sense). Used for assertions.
885          *
886          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
887          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
888          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
889          */
890         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
891                                const struct cl_page_slice *slice);
892
893         /**
894          * Update file attributes when all we have is this page.  Used for tiny
895          * writes to update attributes when we don't have a full cl_io.
896          */
897         void (*cpo_page_touch)(const struct lu_env *env,
898                                const struct cl_page_slice *slice, size_t to);
899         /**
900          * Page destruction.
901          */
902
903         /**
904          * Called when page is truncated from the object. Optional.
905          *
906          * \see cl_page_discard()
907          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
908          */
909         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
910                             const struct cl_page_slice *slice,
911                             struct cl_io *io);
912         /**
913          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
914          * destroyed. Optional.
915          *
916          * \see cl_page_delete()
917          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
918          */
919         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
920                            const struct cl_page_slice *slice);
921         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
922         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
923                          struct cl_page_slice *slice,
924                          struct pagevec *pvec);
925         /**
926          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
927          *
928          * \see cl_page_print()
929          */
930         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
931                          const struct cl_page_slice *slice,
932                          void *cookie, lu_printer_t p);
933         /**
934          * \name transfer
935          *
936          * Transfer methods.
937          *
938          * @{
939          */
940         /**
941          * Request type dependent vector of operations.
942          *
943          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
944          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
945          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
946          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
947          * provided. That is, method invocation usually looks like
948          *
949          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
950          */
951         struct {
952                 /**
953                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
954                  * cl_page_list.
955                  *
956                  * \return    0         : page is eligible for submission;
957                  * \return    -EALREADY : skip this page;
958                  * \return    -ve       : error.
959                  *
960                  * \see cl_page_prep()
961                  */
962                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
963                                  const struct cl_page_slice *slice,
964                                  struct cl_io *io);
965                 /**
966                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
967                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
968                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
969                  *
970                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
971                  * guaranteed however, that the page involved and its object
972                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
973                  * safe).
974                  *
975                  * \see cl_page_completion()
976                  */
977                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
978                                        const struct cl_page_slice *slice,
979                                        int ioret);
980                 /**
981                  * Called when cached page is about to be added to the
982                  * ptlrpc request as a part of req formation.
983                  *
984                  * \return    0       : proceed with this page;
985                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
986                  * \return    -ve     : error.
987                  *
988                  * \see cl_page_make_ready()
989                  */
990                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
991                                        const struct cl_page_slice *slice);
992         } io[CRT_NR];
993         /**
994          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
995          * transmitted.
996          *
997          * This is used for immediate transfers.
998          *
999          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1000          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1001          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1002          * this for page queues.
1003          *
1004          * \see cl_page_clip()
1005          */
1006         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1007                          const struct cl_page_slice *slice,
1008                          int from, int to);
1009         /**
1010          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1011          * right now.
1012          *
1013          * \see cl_page_flush()
1014          */
1015         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1016                          const struct cl_page_slice *slice,
1017                          struct cl_io *io);
1018         /** @} transfer */
1019 };
1020
1021 /**
1022  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1023  */
1024 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1025 do {                                                                    \
1026         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1027                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1028                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1029                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1030         }                                                               \
1031 } while (0)
1032
1033 /**
1034  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1035  */
1036 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1037 do {                                                                          \
1038         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1039                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1040                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1041                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1042         }                                                                     \
1043 } while (0)
1044
1045 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1046 {
1047         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1048         return page->cp_vmpage;
1049 }
1050
1051 /**
1052  * Check if a cl_page is in use.
1053  *
1054  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1055  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1056  */
1057 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1058 {
1059         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1060 }
1061
1062 /**
1063  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1064  */
1065 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1066 /**
1067  * Caller doesn't hold a refcount.
1068  */
1069 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1070
1071 /** @} cl_page */
1072
1073 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1074  * @{ */
1075 /** \struct cl_lock
1076  *
1077  * Extent locking on the client.
1078  *
1079  * LAYERING
1080  *
1081  * The locking model of the new client code is built around
1082  *
1083  *        struct cl_lock
1084  *
1085  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1086  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1087  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1088  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1089  *
1090  * Typical cl_lock consists of one layer:
1091  *
1092  *     - lov_lock (lov specific data).
1093  *
1094  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1095  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1096  *
1097  *     - osc_lock
1098  *
1099  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1100  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1101  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1102  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1103  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1104  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1105  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1106  *
1107  * LIFE CYCLE
1108  *
1109  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1110  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1111  * I/O is complete.
1112  *
1113  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1114  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1115  *
1116  * INTERFACE AND USAGE
1117  *
1118  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1119  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1120  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1121  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1122  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1123  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1124  * OST side.
1125  *
1126  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1127  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1128  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1129  * clo_enqueue time, is released.
1130  *
1131  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1132  *
1133  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1134  *
1135  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1136  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1137  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1138  *
1139  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1140  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1141  *
1142  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1143  *
1144  *     - locks are released after IO is complete.
1145  *
1146  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1147  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1148  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1149  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1150  *
1151  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1152  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1153  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1154  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1155  * sacrificing correctness. This includes:
1156  *
1157  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1158  *  atomicity;
1159  *
1160  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1161  *
1162  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1163  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1164  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1165  *
1166  * Interaction with DLM
1167  *
1168  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1169  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1170  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1171  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1172  * description of interaction with DLM.
1173  */
1174
1175 /**
1176  * Lock description.
1177  */
1178 struct cl_lock_descr {
1179         /** Object this lock is granted for. */
1180         struct cl_object *cld_obj;
1181         /** Index of the first page protected by this lock. */
1182         pgoff_t           cld_start;
1183         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1184         pgoff_t           cld_end;
1185         /** Group ID, for group lock */
1186         __u64             cld_gid;
1187         /** Lock mode. */
1188         enum cl_lock_mode cld_mode;
1189         /**
1190          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1191          * enum cl_enq_flags.
1192          */
1193         __u32             cld_enq_flags;
1194 };
1195
1196 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1197 #define PDESCR(descr)                                                   \
1198         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1199         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1200
1201 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1202
1203 /**
1204  * Layered client lock.
1205  */
1206 struct cl_lock {
1207         /** List of slices. Immutable after creation. */
1208         struct list_head      cll_layers;
1209         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1210         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1211 };
1212
1213 /**
1214  * Per-layer part of cl_lock
1215  *
1216  * \see lov_lock, osc_lock
1217  */
1218 struct cl_lock_slice {
1219         struct cl_lock                  *cls_lock;
1220         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1221          * creation. */
1222         struct cl_object                *cls_obj;
1223         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1224         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1225         struct list_head                 cls_linkage;
1226 };
1227
1228 /**
1229  *
1230  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1231  */
1232 struct cl_lock_operations {
1233         /** @{ */
1234         /**
1235          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1236          *
1237          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1238          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1239          *              @anchor for resources
1240          * \retval -ve  failure
1241          *
1242          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1243          */
1244         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1245                             const struct cl_lock_slice *slice,
1246                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1247         /**
1248          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1249          * DLM lock
1250          */
1251         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1252                            const struct cl_lock_slice *slice);
1253         /** @} */
1254         /**
1255          * Destructor. Frees resources and the slice.
1256          *
1257          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1258          */
1259         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1260         /**
1261          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1262          */
1263         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1264                          void *cookie, lu_printer_t p,
1265                          const struct cl_lock_slice *slice);
1266 };
1267
1268 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1269 do {                                                                    \
1270         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1271                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1272                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1273                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1274         }                                                               \
1275 } while (0)
1276
1277 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1278         if (likely(expr))                                               \
1279                 break;                                                  \
1280                                                                         \
1281         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1282         LBUG();                                                         \
1283 } while (0)
1284
1285 /** @} cl_lock */
1286
1287 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1288  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1289  *
1290  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1291  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1292  * pages:
1293  *
1294  *     - submit pages for an immediate transfer,
1295  *
1296  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1297  *
1298  *     - discard pages.
1299  *
1300  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1301  *
1302  * \todo XXX concurrency control.
1303  *
1304  * @{
1305  */
1306 struct cl_page_list {
1307         unsigned                 pl_nr;
1308         struct list_head         pl_pages;
1309 };
1310
1311 /**
1312  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1313  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1314  */
1315 struct cl_2queue {
1316         struct cl_page_list c2_qin;
1317         struct cl_page_list c2_qout;
1318 };
1319
1320 /** @} cl_page_list */
1321
1322 /** \addtogroup cl_io cl_io
1323  * @{ */
1324 /** \struct cl_io
1325  * I/O
1326  *
1327  * cl_io represents a high level I/O activity like
1328  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1329  * lock.
1330  *
1331  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1332  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1333  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1334  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1335  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1336  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1337  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1338  * by using free-lists, see cl_env_get().
1339  *
1340  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1341  * cl_io_type.
1342  *
1343  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1344  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1345  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1346  * released.
1347  *
1348  * For read/write io overall execution plan is as following:
1349  *
1350  *     (0) initialize io state through all layers;
1351  *
1352  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1353  *
1354  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1355  *
1356  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1357  *
1358  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1359  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1360  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1361  *
1362  *     (5) release locks
1363  *
1364  *     (6) repeat loop.
1365  *
1366  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1367  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1368  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1369  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1370  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1371  */
1372
1373 /** IO types */
1374 enum cl_io_type {
1375         /** read system call */
1376         CIT_READ = 1,
1377         /** write system call */
1378         CIT_WRITE,
1379         /** truncate, utime system calls */
1380         CIT_SETATTR,
1381         /** get data version */
1382         CIT_DATA_VERSION,
1383         /**
1384          * page fault handling
1385          */
1386         CIT_FAULT,
1387         /**
1388          * fsync system call handling
1389          * To write out a range of file
1390          */
1391         CIT_FSYNC,
1392         /**
1393          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1394          */
1395         CIT_GLIMPSE,
1396         /**
1397          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1398          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1399          *
1400          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1401          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1402          *     to the server;
1403          *
1404          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1405          *     for memory cleansing;
1406          *
1407          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1408          *
1409          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1410          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1411          * cl_io_loop() is never called for it.
1412          */
1413         CIT_MISC,
1414         /**
1415          * ladvise handling
1416          * To give advice about access of a file
1417          */
1418         CIT_LADVISE,
1419         /**
1420          * SEEK_HOLE/SEEK_DATA handling to search holes or data
1421          * across all file objects
1422          */
1423         CIT_LSEEK,
1424         CIT_OP_NR
1425 };
1426
1427 /**
1428  * States of cl_io state machine
1429  */
1430 enum cl_io_state {
1431         /** Not initialized. */
1432         CIS_ZERO,
1433         /** Initialized. */
1434         CIS_INIT,
1435         /** IO iteration started. */
1436         CIS_IT_STARTED,
1437         /** Locks taken. */
1438         CIS_LOCKED,
1439         /** Actual IO is in progress. */
1440         CIS_IO_GOING,
1441         /** IO for the current iteration finished. */
1442         CIS_IO_FINISHED,
1443         /** Locks released. */
1444         CIS_UNLOCKED,
1445         /** Iteration completed. */
1446         CIS_IT_ENDED,
1447         /** cl_io finalized. */
1448         CIS_FINI
1449 };
1450
1451 /**
1452  * IO state private for a layer.
1453  *
1454  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1455  * dynamically.
1456  *
1457  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1458  */
1459 struct cl_io_slice {
1460         struct cl_io                    *cis_io;
1461         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1462         struct cl_object                *cis_obj;
1463         /** io operations. Immutable after creation. */
1464         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1465         /**
1466          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1467          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1468          */
1469         struct list_head                cis_linkage;
1470 };
1471
1472 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1473                               struct pagevec *);
1474
1475 struct cl_read_ahead {
1476         /* Maximum page index the readahead window will end.
1477          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1478          * cra_end is included. */
1479         pgoff_t         cra_end_idx;
1480         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1481         unsigned long   cra_rpc_pages;
1482         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1483          * function should be called to release it. */
1484         void            (*cra_release)(const struct lu_env *env,
1485                                        struct cl_read_ahead *ra);
1486
1487         /* Callback data for cra_release routine */
1488         void            *cra_dlmlock;
1489         void            *cra_oio;
1490
1491         /* whether lock is in contention */
1492         bool            cra_contention;
1493 };
1494
1495 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1496                                          struct cl_read_ahead *ra)
1497 {
1498         if (ra->cra_release != NULL)
1499                 ra->cra_release(env, ra);
1500         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1501 }
1502
1503
1504 /**
1505  * Per-layer io operations.
1506  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1507  */
1508 struct cl_io_operations {
1509         /**
1510          * Vector of io state transition methods for every io type.
1511          *
1512          * \see cl_page_operations::io
1513          */
1514         struct {
1515                 /**
1516                  * Prepare io iteration at a given layer.
1517                  *
1518                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1519                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1520                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1521                  *
1522                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1523                  */
1524                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1525                                       const struct cl_io_slice *slice);
1526                 /**
1527                  * Finalize io iteration.
1528                  *
1529                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1530                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1531                  * continued.
1532                  *
1533                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1534                  */
1535                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1536                                        const struct cl_io_slice *slice);
1537                 /**
1538                  * Collect locks for the current iteration of io.
1539                  *
1540                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1541                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1542                  * anything, instead it should post a lock through
1543                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1544                  * sorted and enqueued in the proper order.
1545                  */
1546                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1547                                   const struct cl_io_slice *slice);
1548                 /**
1549                  * Finalize unlocking.
1550                  *
1551                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1552                  * functionality, after generic code released all locks
1553                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1554                  */
1555                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1556                                     const struct cl_io_slice *slice);
1557                 /**
1558                  * Start io iteration.
1559                  *
1560                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1561                  * commence actual IO. In the current implementation,
1562                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1563                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1564                  * are called when everything is done.
1565                  */
1566                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1567                                   const struct cl_io_slice *slice);
1568                 /**
1569                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1570                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1571                  */
1572                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1573                                   const struct cl_io_slice *slice);
1574                 /**
1575                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1576                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1577                  */
1578                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1579                                     const struct cl_io_slice *slice,
1580                                     size_t nob);
1581                 /**
1582                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1583                  */
1584                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1585                                   const struct cl_io_slice *slice);
1586         } op[CIT_OP_NR];
1587
1588         /**
1589          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1590          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1591          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1592          * submission failed after some pages were moved into \a
1593          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1594          * executed on them.
1595          */
1596         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1597                         const struct cl_io_slice *slice,
1598                         enum cl_req_type crt,
1599                         struct cl_2queue *queue);
1600         /**
1601          * Queue async page for write.
1602          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1603          * cio_submit is for urgent request.
1604          */
1605         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1606                         const struct cl_io_slice *slice,
1607                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1608                         cl_commit_cbt cb);
1609         /**
1610          * Release active extent.
1611          */
1612         void  (*cio_extent_release)(const struct lu_env *env,
1613                                     const struct cl_io_slice *slice);
1614         /**
1615          * Decide maximum read ahead extent
1616          *
1617          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1618          */
1619         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1620                               const struct cl_io_slice *slice,
1621                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1622         /**
1623          *
1624          * Reserve LRU slots before IO.
1625          */
1626         int (*cio_lru_reserve) (const struct lu_env *env,
1627                                 const struct cl_io_slice *slice,
1628                                 loff_t pos, size_t bytes);
1629         /**
1630          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1631          */
1632         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1633                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1634 };
1635
1636 /**
1637  * Flags to lock enqueue procedure.
1638  * \ingroup cl_lock
1639  */
1640 enum cl_enq_flags {
1641         /**
1642          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1643          * -EAGAIN is returned immediately.
1644          */
1645         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1646         /**
1647          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1648          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1649          *
1650          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1651          * as automatically compatible with other osc locks.
1652          * (see osc_lock_compatible)
1653          */
1654         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1655         /**
1656          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1657          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1658          * protected by this lock, without sending them to the server.
1659          */
1660         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1661         /**
1662          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1663          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1664          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1665          * mode.
1666          *
1667          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1668          */
1669         CEF_MUST         = 0x00000008,
1670         /**
1671          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1672          * not used currently.
1673          *
1674          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1675          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1676          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1677          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1678          * that are described by the enqueue flags.
1679          */
1680         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1681         /**
1682          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1683          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1684          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1685          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1686          * ptlrpc layer.
1687          *
1688          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1689          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1690          */
1691         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1692         /**
1693          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1694          */
1695         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1696         /**
1697          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1698          * is known to exist.
1699          */
1700         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1701         /**
1702          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1703          */
1704         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1705         /**
1706          * mask of enq_flags.
1707          */
1708         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1709 };
1710
1711 /**
1712  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1713  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1714  */
1715 struct cl_io_lock_link {
1716         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1717         struct list_head        cill_linkage;
1718         struct cl_lock          cill_lock;
1719         /** optional destructor */
1720         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1721                                              struct cl_io_lock_link *link);
1722 };
1723 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1724
1725 /**
1726  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1727  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1728  * possible, because
1729  *
1730  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1731  *        "cascading timeouts";
1732  *
1733  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1734  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1735  *
1736  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1737  *
1738  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1739  *
1740  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1741  *
1742  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1743  *
1744  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1745  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1746  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1747  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1748  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1749  *
1750  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1751  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1752  * enqueued.
1753  */
1754 struct cl_lockset {
1755         /** locks to be acquired. */
1756         struct list_head  cls_todo;
1757         /** locks acquired. */
1758         struct list_head  cls_done;
1759 };
1760
1761 /**
1762  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1763  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1764  */
1765 enum cl_io_lock_dmd {
1766         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1767         CILR_MANDATORY = 0,
1768         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1769         CILR_MAYBE,
1770         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1771         CILR_NEVER
1772 };
1773
1774 enum cl_fsync_mode {
1775         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1776         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1777         /** start writeback and wait for them to finish */
1778         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1779         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1780         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1781         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1782          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1783         CL_FSYNC_ALL   = 3
1784 };
1785
1786 struct cl_io_rw_common {
1787         loff_t  crw_pos;
1788         size_t  crw_count;
1789         int     crw_nonblock;
1790 };
1791 enum cl_setattr_subtype {
1792         /** regular setattr **/
1793         CL_SETATTR_REG = 1,
1794         /** truncate(2) **/
1795         CL_SETATTR_TRUNC,
1796         /** fallocate(2) - mode preallocate **/
1797         CL_SETATTR_FALLOCATE
1798 };
1799
1800 struct cl_io_range {
1801         loff_t cir_pos;
1802         size_t cir_count;
1803 };
1804
1805 struct cl_io_pt {
1806         struct cl_io_pt *cip_next;
1807         struct kiocb cip_iocb;
1808         struct iov_iter cip_iter;
1809         struct file *cip_file;
1810         enum cl_io_type cip_iot;
1811         unsigned int cip_need_restart:1;
1812         loff_t cip_pos;
1813         size_t cip_count;
1814         ssize_t cip_result;
1815 };
1816
1817 /**
1818  * State for io.
1819  *
1820  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1821  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1822  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1823  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1824  * mutable cl_io fields.
1825  */
1826 struct cl_io {
1827         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1828         enum cl_io_type                ci_type;
1829         /** current state of cl_io state machine. */
1830         enum cl_io_state               ci_state;
1831         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1832         struct cl_object              *ci_obj;
1833         /** one AIO request might be split in cl_io_loop */
1834         struct cl_dio_aio             *ci_aio;
1835         /**
1836          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1837          * creation.
1838          */
1839         struct cl_io                  *ci_parent;
1840         /** List of slices. Immutable after creation. */
1841         struct list_head                ci_layers;
1842         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1843         struct cl_lockset              ci_lockset;
1844         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1845         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1846         /** layout version when this IO occurs */
1847         __u32                           ci_layout_version;
1848         union {
1849                 struct cl_rd_io {
1850                         struct cl_io_rw_common rd;
1851                 } ci_rd;
1852                 struct cl_wr_io {
1853                         struct cl_io_rw_common wr;
1854                         int                    wr_append;
1855                         int                    wr_sync;
1856                 } ci_wr;
1857                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1858                 struct cl_setattr_io {
1859                         struct ost_lvb           sa_attr;
1860                         unsigned int             sa_attr_flags;
1861                         unsigned int             sa_avalid; /* ATTR_* */
1862                         unsigned int             sa_xvalid; /* OP_XVALID */
1863                         int                      sa_stripe_index;
1864                         struct ost_layout        sa_layout;
1865                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1866                         /* SETATTR interface is used for regular setattr, */
1867                         /* truncate(2) and fallocate(2) subtypes */
1868                         enum cl_setattr_subtype  sa_subtype;
1869                         /* The following are used for fallocate(2) */
1870                         int                      sa_falloc_mode;
1871                         loff_t                   sa_falloc_offset;
1872                         loff_t                   sa_falloc_end;
1873                 } ci_setattr;
1874                 struct cl_data_version_io {
1875                         u64 dv_data_version;
1876                         u32 dv_layout_version;
1877                         int dv_flags;
1878                 } ci_data_version;
1879                 struct cl_fault_io {
1880                         /** page index within file. */
1881                         pgoff_t         ft_index;
1882                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1883                         size_t          ft_nob;
1884                         /** writable page? for nopage() only */
1885                         int             ft_writable;
1886                         /** page of an executable? */
1887                         int             ft_executable;
1888                         /** page_mkwrite() */
1889                         int             ft_mkwrite;
1890                         /** resulting page */
1891                         struct cl_page *ft_page;
1892                 } ci_fault;
1893                 struct cl_fsync_io {
1894                         loff_t             fi_start;
1895                         loff_t             fi_end;
1896                         /** file system level fid */
1897                         struct lu_fid     *fi_fid;
1898                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1899                         /* how many pages were written/discarded */
1900                         unsigned int       fi_nr_written;
1901                 } ci_fsync;
1902                 struct cl_ladvise_io {
1903                         __u64                    li_start;
1904                         __u64                    li_end;
1905                         /** file system level fid */
1906                         struct lu_fid           *li_fid;
1907                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1908                         __u64                    li_flags;
1909                 } ci_ladvise;
1910                 struct cl_lseek_io {
1911                         loff_t                   ls_start;
1912                         loff_t                   ls_result;
1913                         int                      ls_whence;
1914                 } ci_lseek;
1915                 struct cl_misc_io {
1916                         time64_t                 lm_next_rpc_time;
1917                 } ci_misc;
1918         } u;
1919         struct cl_2queue     ci_queue;
1920         size_t               ci_nob;
1921         int                  ci_result;
1922         unsigned int         ci_continue:1,
1923         /**
1924          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1925          * don't do lockless i/o.
1926          */
1927                              ci_no_srvlock:1,
1928         /**
1929          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1930          */
1931                              ci_need_restart:1,
1932         /**
1933          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1934          * change(page operations, layout change causes all page to be
1935          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1936          */
1937                              ci_ignore_layout:1,
1938         /**
1939          * Need MDS intervention to complete a write.
1940          * Write intent is required for the following cases:
1941          * 1. component being written is not initialized, or
1942          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1943          */
1944                              ci_need_write_intent:1,
1945         /**
1946          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1947          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1948          * verify layout because HSM won't release openning files.
1949          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1950          * and setattr.
1951          */
1952                              ci_verify_layout:1,
1953         /**
1954          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1955          */
1956                              ci_restore_needed:1,
1957         /**
1958          * O_NOATIME
1959          */
1960                              ci_noatime:1,
1961         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1962                              ci_lock_no_expand:1,
1963         /**
1964          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1965          *
1966          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1967          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1968          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1969          */
1970                              ci_ndelay:1,
1971         /**
1972          * Set if IO is triggered by async workqueue readahead.
1973          */
1974                              ci_async_readahead:1,
1975         /**
1976          * Ignore lockless and do normal locking for this io.
1977          */
1978                              ci_dio_lock:1,
1979         /**
1980          * Set if we've tried all mirrors for this read IO, if it's not set,
1981          * the read IO will check to-be-read OSCs' status, and make fast-switch
1982          * another mirror if some of the OSTs are not healthy.
1983          */
1984                              ci_tried_all_mirrors:1,
1985         /**
1986          * Random read hints, readahead will be disabled.
1987          */
1988                              ci_rand_read:1,
1989         /**
1990          * Sequential read hints.
1991          */
1992                              ci_seq_read:1,
1993         /**
1994          * Do parallel (async) submission of DIO RPCs.  Note DIO is still sync
1995          * to userspace, only the RPCs are submitted async, then waited for at
1996          * the llite layer before returning.
1997          */
1998                              ci_parallel_dio:1;
1999         /**
2000          * Bypass quota check
2001          */
2002         unsigned             ci_noquota:1;
2003         /**
2004          * How many times the read has retried before this one.
2005          * Set by the top level and consumed by the LOV.
2006          */
2007         unsigned             ci_ndelay_tried;
2008         /**
2009          * Designated mirror index for this I/O.
2010          */
2011         unsigned             ci_designated_mirror;
2012         /**
2013          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2014          */
2015         unsigned             ci_owned_nr;
2016         /**
2017          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
2018          */
2019         struct lu_extent        ci_write_intent;
2020 };
2021
2022 /** @} cl_io */
2023
2024 /**
2025  * Per-transfer attributes.
2026  */
2027 struct cl_req_attr {
2028         enum cl_req_type cra_type;
2029         u64              cra_flags;
2030         struct cl_page  *cra_page;
2031         /** Generic attributes for the server consumption. */
2032         struct obdo     *cra_oa;
2033         /** Jobid */
2034         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
2035 };
2036
2037 enum cache_stats_item {
2038         /** how many cache lookups were performed */
2039         CS_lookup = 0,
2040         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2041         CS_hit,
2042         /** how many entities are in the cache right now */
2043         CS_total,
2044         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2045          * evicted) right now */
2046         CS_busy,
2047         /** how many entities were created at all */
2048         CS_create,
2049         CS_NR
2050 };
2051
2052 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2053
2054 /**
2055  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2056  */
2057 struct cache_stats {
2058         const char      *cs_name;
2059         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2060 };
2061
2062 /** These are not exported so far */
2063 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2064
2065 /**
2066  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2067  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2068  * clients to co-exist in the single address space.
2069  */
2070 struct cl_site {
2071         struct lu_site          cs_lu;
2072         /**
2073          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2074          * per-cpu counters is needed.
2075          *
2076          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2077          *
2078          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2079          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2080          */
2081         struct cache_stats      cs_pages;
2082         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2083 };
2084
2085 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2086 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2087 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2088
2089 /**
2090  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2091  * ll_rd_*()-style functions.
2092  */
2093 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2094
2095 /**
2096  * \name helpers
2097  *
2098  * Type conversion and accessory functions.
2099  */
2100 /** @{ */
2101
2102 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2103 {
2104         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2105 }
2106
2107 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2108 {
2109         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2110         return container_of_safe(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2111 }
2112
2113 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2114 {
2115         return &d->cd_lu_dev;
2116 }
2117
2118 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2119 {
2120         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2121         return container_of_safe(o, struct cl_object, co_lu);
2122 }
2123
2124 static inline const struct cl_object_conf *
2125 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2126 {
2127         return container_of_safe(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2128 }
2129
2130 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2131 {
2132         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2133 }
2134
2135 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2136 {
2137         return container_of_safe(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2138 }
2139
2140 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2141 {
2142         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2143 }
2144
2145 static inline
2146 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2147 {
2148         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2149 }
2150
2151 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2152 {
2153         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2154 }
2155
2156 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2157 {
2158         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2159 }
2160
2161 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2162                        struct cl_object *obj,
2163                        const struct cl_page_operations *ops);
2164 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2165                        struct cl_object *obj,
2166                        const struct cl_lock_operations *ops);
2167 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2168                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2169 /** @} helpers */
2170
2171 /** \defgroup cl_object cl_object
2172  * @{ */
2173 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2174 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2175                                  const struct lu_fid *fid,
2176                                  const struct cl_object_conf *c);
2177
2178 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2179 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2180 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2181 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2182 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2183 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2184 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2185                         struct cl_attr *attr);
2186 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2187                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2188 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2189                            struct ost_lvb *lvb);
2190 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2191                            const struct cl_object_conf *conf);
2192 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2193 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2194 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2195                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2196 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2197                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2198                      size_t *buflen);
2199 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2200                          struct cl_layout *cl);
2201 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2202 int cl_object_flush(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2203                     struct ldlm_lock *lock);
2204
2205
2206 /**
2207  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2208  */
2209 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2210 {
2211         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2212 }
2213
2214 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2215 {
2216         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2217         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2218         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2219 }
2220
2221 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2222                                          struct cl_page *page)
2223 {
2224         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2225 }
2226
2227 /**
2228  * Return refcount of cl_object.
2229  */
2230 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2231 {
2232         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2233         return atomic_read(&header->loh_ref);
2234 }
2235
2236 /** @} cl_object */
2237
2238 /** \defgroup cl_page cl_page
2239  * @{ */
2240 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2241                                      struct cl_object *obj,
2242                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2243                                      enum cl_page_type type);
2244 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2245                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2246                                      struct page *vmpage,
2247                                      enum cl_page_type type);
2248 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2249 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2250                                      struct cl_page *page);
2251 void            cl_pagevec_put      (const struct lu_env *env,
2252                                      struct cl_page *page,
2253                                      struct pagevec *pvec);
2254 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2255                                      lu_printer_t printer,
2256                                      const struct cl_page *pg);
2257 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2258                                      lu_printer_t printer,
2259                                      const struct cl_page *pg);
2260 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2261 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2262
2263 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2264                                        const struct lu_device_type *dtype);
2265
2266 /**
2267  * \name ownership
2268  *
2269  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2270  */
2271 /** @{ */
2272
2273 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2274                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2275 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2276                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2277 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2278                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2279 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2280                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2281 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2282                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2283 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2284
2285 /** @} ownership */
2286
2287 /**
2288  * \name transfer
2289  *
2290  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2291  * tracking transfer state.
2292  */
2293 /** @{ */
2294 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2295                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2296 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2297                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2298 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2299                          enum cl_req_type crt);
2300 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2301                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2302 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2303                          int from, int to);
2304 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2305                          struct cl_page *pg);
2306
2307 /** @} transfer */
2308
2309
2310 /**
2311  * \name helper routines
2312  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2313  */
2314 /** @{ */
2315 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2316                         struct cl_page *pg);
2317 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2318 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2319                             const struct cl_page *pg);
2320 void    cl_page_touch(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg,
2321                       size_t to);
2322 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2323                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2324 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2325 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2326 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2327
2328 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2329                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2330 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2331                          lu_printer_t printer,
2332                          const struct cl_lock_descr *descr);
2333 /* @} helper */
2334
2335 /**
2336  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2337  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2338  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2339  * layer for recovery purposes.
2340  */
2341 struct cl_client_cache {
2342         /**
2343          * # of client cache refcount
2344          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2345          */
2346         atomic_t                ccc_users;
2347         /**
2348          * # of threads are doing shrinking
2349          */
2350         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2351         /**
2352          * # of LRU entries available
2353          */
2354         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2355         /**
2356          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2357          */
2358         struct list_head        ccc_lru;
2359         /**
2360          * Max # of LRU entries
2361          */
2362         unsigned long           ccc_lru_max;
2363         /**
2364          * Lock to protect ccc_lru list
2365          */
2366         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2367         /**
2368          * Set if unstable check is enabled
2369          */
2370         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2371         /**
2372          * # of unstable pages for this mount point
2373          */
2374         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2375         /**
2376          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2377          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2378          */
2379         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2380         /**
2381          * Serialize max_cache_mb write operation
2382          */
2383         struct mutex            ccc_max_cache_mb_lock;
2384 };
2385 /**
2386  * cl_cache functions
2387  */
2388 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2389 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2390 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2391
2392 /** @} cl_page */
2393
2394 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2395  * @{ */
2396 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2397                     struct cl_lock *lock);
2398 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2399                  const struct cl_io *io);
2400 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2401 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2402                                        const struct lu_device_type *dtype);
2403 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2404
2405 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2406                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2407 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2408
2409 /** @} cl_lock */
2410
2411 /** \defgroup cl_io cl_io
2412  * @{ */
2413
2414 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2415                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2416 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2417                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2418 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2419                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2420 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2421
2422 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2423 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2424 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2425 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2426 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2427 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2428 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2429 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2430                           struct cl_io_lock_link *link);
2431 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2432                            struct cl_lock_descr *descr);
2433 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2434                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2435 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2436                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2437                           long timeout);
2438 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2439                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2440                           cl_commit_cbt cb);
2441 void  cl_io_extent_release (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2442 int cl_io_lru_reserve(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2443                       loff_t pos, size_t bytes);
2444 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2445                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2446 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2447                           size_t nob);
2448
2449 /**
2450  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2451  */
2452 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2453 {
2454         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2455 }
2456
2457 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2458 {
2459         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2460 }
2461
2462 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2463 {
2464         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2465 }
2466
2467 /**
2468  * True, iff \a io is a truncate(2).
2469  */
2470 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2471 {
2472         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2473                 (io->u.ci_setattr.sa_avalid & ATTR_SIZE) &&
2474                 (io->u.ci_setattr.sa_subtype != CL_SETATTR_FALLOCATE);
2475 }
2476
2477 static inline int cl_io_is_fallocate(const struct cl_io *io)
2478 {
2479         return (io->ci_type == CIT_SETATTR) &&
2480                (io->u.ci_setattr.sa_subtype == CL_SETATTR_FALLOCATE);
2481 }
2482
2483 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2484
2485 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2486                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2487
2488 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2489 do {                                                                    \
2490         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2491                                                                         \
2492         memset(&__foo_io->base, 0,                                      \
2493                sizeof(*__foo_io) - offsetof(typeof(*__foo_io), base));  \
2494 } while (0)
2495
2496 /** @} cl_io */
2497
2498 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2499  * @{ */
2500
2501 /**
2502  * Last page in the page list.
2503  */
2504 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2505 {
2506         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2507         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2508 }
2509
2510 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2511 {
2512         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2513         return list_first_entry(&plist->pl_pages, struct cl_page, cp_batch);
2514 }
2515
2516 /**
2517  * Iterate over pages in a page list.
2518  */
2519 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2520         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2521
2522 /**
2523  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2524  */
2525 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2526         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2527
2528 void cl_page_list_init(struct cl_page_list *plist);
2529 void cl_page_list_add(struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page,
2530                       bool get_ref);
2531 void cl_page_list_move(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2532                        struct cl_page *page);
2533 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2534                             struct cl_page *page);
2535 void cl_page_list_splice(struct cl_page_list *list,
2536                          struct cl_page_list *head);
2537 void cl_page_list_del(const struct lu_env *env,
2538                       struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2539 void cl_page_list_disown(const struct lu_env *env,
2540                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2541 void cl_page_list_assume(const struct lu_env *env,
2542                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2543 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2544                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2545 void cl_page_list_fini(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2546
2547 void cl_2queue_init(struct cl_2queue *queue);
2548 void cl_2queue_add(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page,
2549                    bool get_ref);
2550 void cl_2queue_disown(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2551                       struct cl_2queue *queue);
2552 void cl_2queue_assume(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2553                       struct cl_2queue *queue);
2554 void cl_2queue_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2555                        struct cl_2queue *queue);
2556 void cl_2queue_fini(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2557 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2558
2559 /** @} cl_page_list */
2560
2561 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2562                      struct cl_req_attr *attr);
2563
2564 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2565  * @{ */
2566
2567 struct cl_sync_io;
2568 struct cl_dio_aio;
2569
2570 typedef void (cl_sync_io_end_t)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *);
2571
2572 void cl_sync_io_init_notify(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2573                             struct cl_dio_aio *aio, cl_sync_io_end_t *end);
2574
2575 int cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2576                     long timeout);
2577 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2578                      int ioret);
2579 int cl_sync_io_wait_recycle(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2580                             long timeout, int ioret);
2581 struct cl_dio_aio *cl_aio_alloc(struct kiocb *iocb, struct cl_object *obj);
2582 void cl_aio_free(const struct lu_env *env, struct cl_dio_aio *aio);
2583 static inline void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr)
2584 {
2585         cl_sync_io_init_notify(anchor, nr, NULL, NULL);
2586 }
2587
2588 /**
2589  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2590  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2591  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2592  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2593  */
2594 struct cl_sync_io {
2595         /** number of pages yet to be transferred. */
2596         atomic_t                csi_sync_nr;
2597         /** error code. */
2598         int                     csi_sync_rc;
2599         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2600         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2601         /** callback to invoke when this IO is finished */
2602         cl_sync_io_end_t       *csi_end_io;
2603         /** aio private data */
2604         struct cl_dio_aio      *csi_aio;
2605 };
2606
2607 /** To support Direct AIO */
2608 struct cl_dio_aio {
2609         struct cl_sync_io       cda_sync;
2610         struct cl_page_list     cda_pages;
2611         struct cl_object        *cda_obj;
2612         struct kiocb            *cda_iocb;
2613         ssize_t                 cda_bytes;
2614         unsigned                cda_no_aio_complete:1;
2615 };
2616
2617 /** @} cl_sync_io */
2618
2619 /** \defgroup cl_env cl_env
2620  *
2621  * lu_env handling for a client.
2622  *
2623  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2624  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2625  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2626  * where
2627  *
2628  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2629  *
2630  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2631  *
2632  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2633  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2634  * into VFS or MM that call back into lustre.
2635  *
2636  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2637  * optimizations:
2638  *
2639  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2640  *     longer used environments instead of destroying them;
2641  *
2642  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2643  * @{ */
2644
2645 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2646 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2647 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2648 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2649 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2650 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2651
2652 /** @} cl_env */
2653
2654 /*
2655  * Misc
2656  */
2657 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2658 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2659
2660 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2661                                 struct lu_device_type *ldt,
2662                                 struct lu_device *next);
2663 /** @} clio */
2664
2665 int cl_global_init(void);
2666 void cl_global_fini(void);
2667
2668 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */