Whamcloud - gitweb
LU-6158 mdt: always shrink_capsule in getxattr_all
[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.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2014, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *                 constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *                 transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *          - cl_object_header::coh_page_guard
85  *          - lu_site::ls_guard
86  *
87  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
88  * reference-counting design.
89  *
90  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
91  * design.
92  *
93  * @{
94  */
95
96 /*
97  * super-class definitions.
98  */
99 #include <libcfs/libcfs.h>
100 #include <lu_object.h>
101 #include <linux/atomic.h>
102 #include <linux/mutex.h>
103 #include <linux/radix-tree.h>
104 #include <linux/spinlock.h>
105 #include <linux/wait.h>
106 #include <lustre_dlm.h>
107
108 struct obd_info;
109 struct inode;
110
111 struct cl_device;
112 struct cl_device_operations;
113
114 struct cl_object;
115 struct cl_object_page_operations;
116 struct cl_object_lock_operations;
117
118 struct cl_page;
119 struct cl_page_slice;
120 struct cl_lock;
121 struct cl_lock_slice;
122
123 struct cl_lock_operations;
124 struct cl_page_operations;
125
126 struct cl_io;
127 struct cl_io_slice;
128
129 struct cl_req;
130 struct cl_req_slice;
131
132 /**
133  * Operations for each data device in the client stack.
134  *
135  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
136  */
137 struct cl_device_operations {
138         /**
139          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
140          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
141          * data, and to attach them to the cl_req by calling
142          * cl_req_slice_add().
143          *
144          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
145          * \see vvp_req_init()
146          */
147         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
148                             struct cl_req *req);
149 };
150
151 /**
152  * Device in the client stack.
153  *
154  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
155  */
156 struct cl_device {
157         /** Super-class. */
158         struct lu_device                   cd_lu_dev;
159         /** Per-layer operation vector. */
160         const struct cl_device_operations *cd_ops;
161 };
162
163 /** \addtogroup cl_object cl_object
164  * @{ */
165 /**
166  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
167  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
168  * from sub-objects' ones.
169  */
170 struct cl_attr {
171         /** Object size, in bytes */
172         loff_t cat_size;
173         /**
174          * Known minimal size, in bytes.
175          *
176          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
177          */
178         loff_t cat_kms;
179         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
180         time_t cat_mtime;
181         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
182         time_t cat_atime;
183         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
184         time_t cat_ctime;
185         /**
186          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
187          *
188          * \todo XXX An interface for block size is needed.
189          */
190         __u64  cat_blocks;
191         /**
192          * User identifier for quota purposes.
193          */
194         uid_t  cat_uid;
195         /**
196          * Group identifier for quota purposes.
197          */
198         gid_t  cat_gid;
199
200         /* nlink of the directory */
201         __u64  cat_nlink;
202 };
203
204 /**
205  * Fields in cl_attr that are being set.
206  */
207 enum cl_attr_valid {
208         CAT_SIZE   = 1 << 0,
209         CAT_KMS    = 1 << 1,
210         CAT_MTIME  = 1 << 3,
211         CAT_ATIME  = 1 << 4,
212         CAT_CTIME  = 1 << 5,
213         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
214         CAT_UID    = 1 << 7,
215         CAT_GID    = 1 << 8
216 };
217
218 /**
219  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
220  * stacks.
221  *
222  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
223  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
224  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
225  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
226  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
227  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
228  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
229  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
230  *    table.
231  *
232  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
233  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
234  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
235  *    layers:
236  *
237  *        - vvp
238  *        - lov
239  *
240  *    whereas its sub-objects are composed of
241  *
242  *        - lovsub
243  *        - osc
244  *
245  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
246  *    track of the object-subobject relationship.
247  *
248  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
249  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
250  *    destroyed too.
251  *
252  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
253  */
254 struct cl_object {
255         /** super class */
256         struct lu_object                   co_lu;
257         /** per-object-layer operations */
258         const struct cl_object_operations *co_ops;
259         /** offset of page slice in cl_page buffer */
260         int                                co_slice_off;
261 };
262
263 /**
264  * Description of the client object configuration. This is used for the
265  * creation of a new client object that is identified by a more state than
266  * fid.
267  */
268 struct cl_object_conf {
269         /** Super-class. */
270         struct lu_object_conf     coc_lu;
271         union {
272                 /**
273                  * Object layout. This is consumed by lov.
274                  */
275                 struct lu_buf    coc_layout;
276                 /**
277                  * Description of particular stripe location in the
278                  * cluster. This is consumed by osc.
279                  */
280                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
281         } u;
282         /**
283          * VFS inode. This is consumed by vvp.
284          */
285         struct inode             *coc_inode;
286         /**
287          * Layout lock handle.
288          */
289         struct ldlm_lock         *coc_lock;
290         /**
291          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
292          */
293         int                       coc_opc;
294 };
295
296 enum {
297         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
298          * holding layout lock. */
299         OBJECT_CONF_SET = 0,
300         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
301          * layout lock. */
302         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
303         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
304          * set up. */
305         OBJECT_CONF_WAIT = 2
306 };
307
308 enum {
309         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
310         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
311 };
312
313 struct cl_layout {
314         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
315         struct lu_buf   cl_buf;
316         /** size of layout in lov_mds_md format. */
317         size_t          cl_size;
318         /** Layout generation. */
319         u32             cl_layout_gen;
320 };
321
322 /**
323  * Operations implemented for each cl object layer.
324  *
325  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
326  */
327 struct cl_object_operations {
328         /**
329          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
330          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
331          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
332          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
333          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
334          * sense). Optional.
335          *
336          * \retval NULL success.
337          *
338          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
339          *
340          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
341          *         to be used instead of newly created.
342          */
343         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
344                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
345         /**
346          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
347          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
348          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
349          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
350          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
351          */
352         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
353                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
354                               const struct cl_io *io);
355         /**
356          * Initialize io state for a given layer.
357          *
358          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
359          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
360          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
361          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
362          * participating in this io share the same session.
363          */
364         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
365                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
366         /**
367          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
368          * called top-to-bottom through all object layers.
369          *
370          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
371          *
372          * \return   0: to continue
373          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
374          *              from enclosing cl_object_attr_get())
375          * \return -ve: to signal error
376          */
377         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
378                             struct cl_attr *attr);
379         /**
380          * Update attributes.
381          *
382          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
383          * indicating what attributes are to be set.
384          *
385          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
386          *
387          * \return the same convention as for
388          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
389          */
390         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
391                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
392         /**
393          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
394          * configuration.
395          *
396          * XXX error conditions and handling.
397          */
398         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
399                             const struct cl_object_conf *conf);
400         /**
401          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
402          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
403          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
404          *
405          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
406          * \see osc_object_glimpse()
407          */
408         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
409                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
410         /**
411          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
412          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
413          * mainly pages and locks.
414          */
415         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
416         /**
417          * Object getstripe method.
418          */
419         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
420                              struct lov_user_md __user *lum);
421         /**
422          * Find whether there is any callback data (ldlm lock) attached upon
423          * the object.
424          */
425         int (*coo_find_cbdata)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
426                                ldlm_iterator_t iter, void *data);
427         /**
428          * Get FIEMAP mapping from the object.
429          */
430         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
431                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
432                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
433         /**
434          * Get layout and generation of the object.
435          */
436         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
437                               struct cl_layout *layout);
438         /**
439          * Get maximum size of the object.
440          */
441         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
442 };
443
444 /**
445  * Extended header for client object.
446  */
447 struct cl_object_header {
448         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
449          * here. */
450         struct lu_object_header coh_lu;
451
452         /**
453          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
454          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
455          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
456          * field allows certain code to be written generically, without
457          * limiting possible cl_object layouts unduly.
458          */
459         struct cl_object_header *coh_parent;
460         /**
461          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
462          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
463          * from.
464          *
465          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
466          */
467         spinlock_t               coh_attr_guard;
468         /**
469          * Size of cl_page + page slices
470          */
471         unsigned short           coh_page_bufsize;
472         /**
473          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
474          * sub-object, etc.
475          */
476         unsigned char            coh_nesting;
477 };
478
479 /**
480  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
481  * layer top-to-bottom to \a slice.
482  */
483 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
484         list_for_each_entry((slice),                            \
485                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
486                             co_lu.lo_linkage)
487
488 /**
489  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
490  * layer bottom-to-top to \a slice.
491  */
492 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
493         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
494                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
495                                     co_lu.lo_linkage)
496
497 /** @} cl_object */
498
499 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
500
501 /** \addtogroup cl_page cl_page
502  * @{ */
503
504 /** \struct cl_page
505  * Layered client page.
506  *
507  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
508  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
509  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
510  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
511  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
512  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
513  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
514  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
515  *
516  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
517  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
518  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
519  *    current design) that
520  *
521  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
522  *          memory pressure),
523  *
524  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
525  *          environment.
526  *
527  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
528  *    established when cl_page is created.
529  *
530  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
531  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
532  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
533  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
534  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
535  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
536  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
537  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
538  *
539  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
540  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
541  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
542  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
543  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
544  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
545  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
546  *    different ways to own a page in the client:
547  *
548  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
549  *
550  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
551  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
552  *
553  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
554  *    cl_page_unassume().
555  *
556  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
557  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
558  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
559  *    destroyed.
560  *
561  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
562  *    pages is the following:
563  *
564  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
565  *          to a page:
566  *
567  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
568  *              spin-lock;
569  *
570  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
571  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
572  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
573  *
574  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
575  *          ways are severed with the proper synchronization
576  *          (cl_page_delete());
577  *
578  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
579  *          lock;
580  *
581  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
582  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
583  *
584  *    Together this guarantees that when last reference to a
585  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
586  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
587  *    ones exist.
588  *
589  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
590  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
591  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
592  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
593  *    page.
594  *
595  * Linux Kernel implementation.
596  *
597  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
598  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
599  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
600  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
601  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
602  *    private data structures).
603  *
604  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
605  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
606  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
607  *    transfer.
608  *
609  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
610  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
611  */
612
613 /**
614  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
615  *
616  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
617  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
618  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
619  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
620  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
621  * are interested in them.
622  */
623 enum cl_page_state {
624         /**
625          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
626          * following cases:
627          *
628          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
629          *     owns it;
630          *
631          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
632          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
633          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
636          *     evict the page form the memory;
637          *
638          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
639          */
640         CPS_CACHED,
641         /**
642          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
643          * state as a result of
644          *
645          *     - io creating new page and immediately owning it;
646          *
647          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
648          *     and owning it;
649          *
650          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
651          *     and waiting for owner to release the page;
652          *
653          * Page leaves owned state in the following cases:
654          *
655          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
656          *     the cache, doing nothing;
657          *
658          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
659          *     this page;
660          *
661          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
662          *     transfer for this page;
663          *
664          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
665          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
666          *
667          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
668          */
669         CPS_OWNED,
670         /**
671          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
672          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
673          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
674          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
675          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
676          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
677          * made by the hosting environment (that effectively means that the
678          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
679          * advance". This property is mentioned, because it is important when
680          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
681          * enter this state as a result of
682          *
683          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
684          *     write-out of this page, or
685          *
686          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
687          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
688          *     transfer.
689          *
690          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
691          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
692          *
693          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
694          *
695          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
696          */
697         CPS_PAGEOUT,
698         /**
699          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
700          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
701          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
702          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
703          * pages.
704          *
705          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
706          *
707          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
708          */
709         CPS_PAGEIN,
710         /**
711          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
712          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
713          * of truncate.
714          *
715          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
716          *
717          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
718          */
719         CPS_FREEING,
720         CPS_NR
721 };
722
723 enum cl_page_type {
724         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
725          * belongs to. */
726         CPT_CACHEABLE = 1,
727
728         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
729          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
730          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
731         CPT_TRANSIENT,
732 };
733
734 /**
735  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
736  * immutables.
737  *
738  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
739  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
740  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
741  * cl_page::cp_owner (when set).
742  */
743 struct cl_page {
744         /** Reference counter. */
745         atomic_t                 cp_ref;
746         /** Transfer error. */
747         int                      cp_error;
748         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
749         struct cl_object        *cp_obj;
750         /** vmpage */
751         struct page             *cp_vmpage;
752         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
753         struct list_head         cp_batch;
754         /** List of slices. Immutable after creation. */
755         struct list_head         cp_layers;
756         /** Linkage of pages within cl_req. */
757         struct list_head         cp_flight;
758         /**
759          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
760          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
761          */
762         const enum cl_page_state cp_state;
763         /**
764          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
765          * creation.
766          */
767         enum cl_page_type        cp_type;
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         /**
775          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
776          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
777          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
778          */
779         struct cl_req           *cp_req;
780         /** List of references to this page, for debugging. */
781         struct lu_ref            cp_reference;
782         /** Link to an object, for debugging. */
783         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
784         /** Link to a queue, for debugging. */
785         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
786         /** Assigned if doing a sync_io */
787         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
788 };
789
790 /**
791  * Per-layer part of cl_page.
792  *
793  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
794  */
795 struct cl_page_slice {
796         struct cl_page                  *cpl_page;
797         pgoff_t                          cpl_index;
798         /**
799          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
800          * creation.
801          */
802         struct cl_object                *cpl_obj;
803         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
804         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
805         struct list_head                 cpl_linkage;
806 };
807
808 /**
809  * Lock mode. For the client extent locks.
810  *
811  * \ingroup cl_lock
812  */
813 enum cl_lock_mode {
814         CLM_READ,
815         CLM_WRITE,
816         CLM_GROUP,
817         CLM_MAX,
818 };
819
820 /**
821  * Requested transfer type.
822  * \ingroup cl_req
823  */
824 enum cl_req_type {
825         CRT_READ,
826         CRT_WRITE,
827         CRT_NR
828 };
829
830 /**
831  * Per-layer page operations.
832  *
833  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
834  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
835  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
836  *
837  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
838  */
839 struct cl_page_operations {
840         /**
841          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
842          * implement these. Current code assumes that this functionality is
843          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
844          */
845
846         /**
847          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
848          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
849          * not owned by other io, and no transfer is going on against
850          * it. Optional.
851          *
852          * \see cl_page_own()
853          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
854          */
855         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
856                         const struct cl_page_slice *slice,
857                         struct cl_io *io, int nonblock);
858         /** Called when ownership it yielded. Optional.
859          *
860          * \see cl_page_disown()
861          * \see vvp_page_disown()
862          */
863         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
864                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
865         /**
866          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
867          * view. Optional.
868          *
869          * \see cl_page_assume()
870          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
871          */
872         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
873                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
874         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
875          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
876          * it.
877          *
878          * \see cl_page_unassume()
879          * \see vvp_page_unassume()
880          */
881         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
882                              const struct cl_page_slice *slice,
883                              struct cl_io *io);
884         /**
885          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
886          *
887          * \see cl_page_export()
888          * \see vvp_page_export()
889          */
890         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
891                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
892         /**
893          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
894          * sense). Used for assertions.
895          *
896          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
897          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
898          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
899          */
900         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
901                                const struct cl_page_slice *slice);
902         /**
903          * Page destruction.
904          */
905
906         /**
907          * Called when page is truncated from the object. Optional.
908          *
909          * \see cl_page_discard()
910          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
911          */
912         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
913                             const struct cl_page_slice *slice,
914                             struct cl_io *io);
915         /**
916          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
917          * destroyed. Optional.
918          *
919          * \see cl_page_delete()
920          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
921          */
922         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
923                            const struct cl_page_slice *slice);
924         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
925         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
926                          struct cl_page_slice *slice);
927         /**
928          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
929          *
930          * \see cl_page_print()
931          */
932         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
933                          const struct cl_page_slice *slice,
934                          void *cookie, lu_printer_t p);
935         /**
936          * \name transfer
937          *
938          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
939          * transfer formation and life-cycle.
940          *
941          * @{
942          */
943         /**
944          * Request type dependent vector of operations.
945          *
946          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
947          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
948          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
949          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
950          * provided. That is, method invocation usually looks like
951          *
952          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
953          */
954         struct {
955                 /**
956                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
957                  * cl_page_list.
958                  *
959                  * \return    0         : page is eligible for submission;
960                  * \return    -EALREADY : skip this page;
961                  * \return    -ve       : error.
962                  *
963                  * \see cl_page_prep()
964                  */
965                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
966                                  const struct cl_page_slice *slice,
967                                  struct cl_io *io);
968                 /**
969                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
970                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
971                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
972                  *
973                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
974                  * guaranteed however, that the page involved and its object
975                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
976                  * safe).
977                  *
978                  * \see cl_page_completion()
979                  */
980                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
981                                        const struct cl_page_slice *slice,
982                                        int ioret);
983                 /**
984                  * Called when cached page is about to be added to the
985                  * cl_req as a part of req formation.
986                  *
987                  * \return    0       : proceed with this page;
988                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
989                  * \return    -ve     : error.
990                  *
991                  * \see cl_page_make_ready()
992                  */
993                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
994                                        const struct cl_page_slice *slice);
995         } io[CRT_NR];
996         /**
997          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
998          * transmitted.
999          *
1000          * This is used for immediate transfers.
1001          *
1002          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1003          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1004          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1005          * this for page queues.
1006          *
1007          * \see cl_page_clip()
1008          */
1009         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1010                          const struct cl_page_slice *slice,
1011                          int from, int to);
1012         /**
1013          * \pre  the page was queued for transferring.
1014          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1015          *       is returned if it has already been in transferring.
1016          *
1017          * This is one of seldom page operation which is:
1018          * 0. called from top level;
1019          * 1. don't have vmpage locked;
1020          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1021          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1022          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1023          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1024          *
1025          * \see osc_page_cancel().
1026          */
1027         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1028                           const struct cl_page_slice *slice);
1029         /**
1030          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1031          * right now.
1032          *
1033          * \see cl_page_flush()
1034          */
1035         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1036                          const struct cl_page_slice *slice,
1037                          struct cl_io *io);
1038         /** @} transfer */
1039 };
1040
1041 /**
1042  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1043  */
1044 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1045 do {                                                                    \
1046         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1047                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1048                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1049                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1050         }                                                               \
1051 } while (0)
1052
1053 /**
1054  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1055  */
1056 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1057 do {                                                                          \
1058         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1059                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1060                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1061                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1062         }                                                                     \
1063 } while (0)
1064
1065 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1066 {
1067         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1068         return page->cp_vmpage;
1069 }
1070
1071 /**
1072  * Check if a cl_page is in use.
1073  *
1074  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1075  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1076  */
1077 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1078 {
1079         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1080 }
1081
1082 /**
1083  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1084  */
1085 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1086 /**
1087  * Caller doesn't hold a refcount.
1088  */
1089 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1090
1091 /** @} cl_page */
1092
1093 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1094  * @{ */
1095 /** \struct cl_lock
1096  *
1097  * Extent locking on the client.
1098  *
1099  * LAYERING
1100  *
1101  * The locking model of the new client code is built around
1102  *
1103  *        struct cl_lock
1104  *
1105  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1106  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1107  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1108  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1109  *
1110  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1111  *
1112  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1113  *     - lov_lock (lov specific data).
1114  *
1115  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1116  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1117  *
1118  *     - lovsub_lock, and
1119  *     - osc_lock
1120  *
1121  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1122  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1123  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1124  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1125  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1126  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1127  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1128  *
1129  * LIFE CYCLE
1130  *
1131  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1132  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1133  * I/O is complete.
1134  *
1135  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1136  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1137  *
1138  * INTERFACE AND USAGE
1139  *
1140  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1141  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1142  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1143  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1144  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1145  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1146  * OST side.
1147  *
1148  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1149  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1150  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1151  * clo_enqueue time, is released.
1152  *
1153  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1154  *
1155  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1156  *
1157  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1158  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1159  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1160  *
1161  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1162  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1163  *
1164  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1165  *
1166  *     - locks are released after IO is complete.
1167  *
1168  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1169  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1170  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1171  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1172  *
1173  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1174  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1175  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1176  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1177  * sacrificing correctness. This includes:
1178  *
1179  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1180  *  atomicity;
1181  *
1182  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1183  *
1184  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1185  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1186  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1187  *
1188  * Interaction with DLM
1189  *
1190  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1191  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1192  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1193  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1194  * description of interaction with DLM.
1195  */
1196
1197 /**
1198  * Lock description.
1199  */
1200 struct cl_lock_descr {
1201         /** Object this lock is granted for. */
1202         struct cl_object *cld_obj;
1203         /** Index of the first page protected by this lock. */
1204         pgoff_t           cld_start;
1205         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1206         pgoff_t           cld_end;
1207         /** Group ID, for group lock */
1208         __u64             cld_gid;
1209         /** Lock mode. */
1210         enum cl_lock_mode cld_mode;
1211         /**
1212          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1213          * enum cl_enq_flags.
1214          */
1215         __u32             cld_enq_flags;
1216 };
1217
1218 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1219 #define PDESCR(descr)                                                   \
1220         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1221         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1222
1223 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1224
1225 /**
1226  * Layered client lock.
1227  */
1228 struct cl_lock {
1229         /** List of slices. Immutable after creation. */
1230         struct list_head      cll_layers;
1231         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1232         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1233 };
1234
1235 /**
1236  * Per-layer part of cl_lock
1237  *
1238  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1239  */
1240 struct cl_lock_slice {
1241         struct cl_lock                  *cls_lock;
1242         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1243          * creation. */
1244         struct cl_object                *cls_obj;
1245         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1246         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1247         struct list_head                 cls_linkage;
1248 };
1249
1250 /**
1251  *
1252  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1253  */
1254 struct cl_lock_operations {
1255         /** @{ */
1256         /**
1257          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1258          *
1259          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1260          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1261          *              @anchor for resources
1262          * \retval -ve  failure
1263          *
1264          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1265          * \see osc_lock_enqueue()
1266          */
1267         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1268                             const struct cl_lock_slice *slice,
1269                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1270         /**
1271          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1272          * DLM lock
1273          */
1274         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1275                            const struct cl_lock_slice *slice);
1276         /** @} */
1277         /**
1278          * Destructor. Frees resources and the slice.
1279          *
1280          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1281          * \see osc_lock_fini()
1282          */
1283         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1284         /**
1285          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1286          */
1287         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1288                          void *cookie, lu_printer_t p,
1289                          const struct cl_lock_slice *slice);
1290 };
1291
1292 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1293 do {                                                                    \
1294         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1295                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1296                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1297                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1298         }                                                               \
1299 } while (0)
1300
1301 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1302         if (likely(expr))                                               \
1303                 break;                                                  \
1304                                                                         \
1305         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1306         LBUG();                                                         \
1307 } while (0)
1308
1309 /** @} cl_lock */
1310
1311 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1312  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1313  *
1314  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1315  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1316  * pages:
1317  *
1318  *     - submit pages for an immediate transfer,
1319  *
1320  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1321  *
1322  *     - discard pages.
1323  *
1324  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1325  *
1326  * \todo XXX concurrency control.
1327  *
1328  * @{
1329  */
1330 struct cl_page_list {
1331         unsigned                 pl_nr;
1332         struct list_head         pl_pages;
1333         struct task_struct      *pl_owner;
1334 };
1335
1336 /** 
1337  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1338  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1339  */
1340 struct cl_2queue {
1341         struct cl_page_list c2_qin;
1342         struct cl_page_list c2_qout;
1343 };
1344
1345 /** @} cl_page_list */
1346
1347 /** \addtogroup cl_io cl_io
1348  * @{ */
1349 /** \struct cl_io
1350  * I/O
1351  *
1352  * cl_io represents a high level I/O activity like
1353  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1354  * lock.
1355  *
1356  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1357  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1358  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1359  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1360  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1361  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1362  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1363  * by using free-lists, see cl_env_get().
1364  *
1365  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1366  * cl_io_type.
1367  *
1368  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1369  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1370  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1371  * released.
1372  *
1373  * For read/write io overall execution plan is as following:
1374  *
1375  *     (0) initialize io state through all layers;
1376  *
1377  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1378  *
1379  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1380  *
1381  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1382  *
1383  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1384  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1385  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1386  *
1387  *     (5) release locks
1388  *
1389  *     (6) repeat loop.
1390  *
1391  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1392  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1393  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1394  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1395  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1396  */
1397
1398 /** IO types */
1399 enum cl_io_type {
1400         /** read system call */
1401         CIT_READ,
1402         /** write system call */
1403         CIT_WRITE,
1404         /** truncate, utime system calls */
1405         CIT_SETATTR,
1406         /** get data version */
1407         CIT_DATA_VERSION,
1408         /**
1409          * page fault handling
1410          */
1411         CIT_FAULT,
1412         /**
1413          * fsync system call handling
1414          * To write out a range of file
1415          */
1416         CIT_FSYNC,
1417         /**
1418          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1419          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1420          *
1421          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1422          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1423          *     to the server;
1424          *
1425          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1426          *     for memory cleansing;
1427          *
1428          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1429          *
1430          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1431          *
1432          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1433          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1434          * cl_io_loop() is never called for it.
1435          */
1436         CIT_MISC,
1437         CIT_OP_NR
1438 };
1439
1440 /**
1441  * States of cl_io state machine
1442  */
1443 enum cl_io_state {
1444         /** Not initialized. */
1445         CIS_ZERO,
1446         /** Initialized. */
1447         CIS_INIT,
1448         /** IO iteration started. */
1449         CIS_IT_STARTED,
1450         /** Locks taken. */
1451         CIS_LOCKED,
1452         /** Actual IO is in progress. */
1453         CIS_IO_GOING,
1454         /** IO for the current iteration finished. */
1455         CIS_IO_FINISHED,
1456         /** Locks released. */
1457         CIS_UNLOCKED,
1458         /** Iteration completed. */
1459         CIS_IT_ENDED,
1460         /** cl_io finalized. */
1461         CIS_FINI
1462 };
1463
1464 /**
1465  * IO state private for a layer.
1466  *
1467  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1468  * dynamically.
1469  *
1470  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1471  */
1472 struct cl_io_slice {
1473         struct cl_io                    *cis_io;
1474         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1475         struct cl_object                *cis_obj;
1476         /** io operations. Immutable after creation. */
1477         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1478         /**
1479          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1480          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1481          */
1482         struct list_head                cis_linkage;
1483 };
1484
1485 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1486                               struct cl_page *);
1487
1488 struct cl_read_ahead {
1489         /* Maximum page index the readahead window will end.
1490          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1491          * cra_end is included. */
1492         pgoff_t cra_end;
1493         /* Release routine. If readahead holds resources underneath, this
1494          * function should be called to release it. */
1495         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1496         /* Callback data for cra_release routine */
1497         void    *cra_cbdata;
1498 };
1499
1500 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1501                                          struct cl_read_ahead *ra)
1502 {
1503         if (ra->cra_release != NULL)
1504                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1505         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1506 }
1507
1508
1509 /**
1510  * Per-layer io operations.
1511  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1512  */
1513 struct cl_io_operations {
1514         /**
1515          * Vector of io state transition methods for every io type.
1516          *
1517          * \see cl_page_operations::io
1518          */
1519         struct {
1520                 /**
1521                  * Prepare io iteration at a given layer.
1522                  *
1523                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1524                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1525                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1526                  *
1527                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1528                  */
1529                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1530                                       const struct cl_io_slice *slice);
1531                 /**
1532                  * Finalize io iteration.
1533                  *
1534                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1535                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1536                  * continued.
1537                  *
1538                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1539                  */
1540                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1541                                        const struct cl_io_slice *slice);
1542                 /**
1543                  * Collect locks for the current iteration of io.
1544                  *
1545                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1546                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1547                  * anything, instead it should post a lock through
1548                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1549                  * sorted and enqueued in the proper order.
1550                  */
1551                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1552                                   const struct cl_io_slice *slice);
1553                 /**
1554                  * Finalize unlocking.
1555                  *
1556                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1557                  * functionality, after generic code released all locks
1558                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1559                  */
1560                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1561                                     const struct cl_io_slice *slice);
1562                 /**
1563                  * Start io iteration.
1564                  *
1565                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1566                  * commence actual IO. In the current implementation,
1567                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1568                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1569                  * are called when everything is done.
1570                  */
1571                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1572                                   const struct cl_io_slice *slice);
1573                 /**
1574                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1575                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1576                  */
1577                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1578                                   const struct cl_io_slice *slice);
1579                 /**
1580                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1581                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1582                  */
1583                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1584                                     const struct cl_io_slice *slice,
1585                                     size_t nob);
1586                 /**
1587                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1588                  */
1589                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1590                                   const struct cl_io_slice *slice);
1591         } op[CIT_OP_NR];
1592
1593         /**
1594          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1595          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1596          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1597          * submission failed after some pages were moved into \a
1598          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1599          * executed on them.
1600          */
1601         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1602                         const struct cl_io_slice *slice,
1603                         enum cl_req_type crt,
1604                         struct cl_2queue *queue);
1605         /**
1606          * Queue async page for write.
1607          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1608          * cio_submit is for urgent request.
1609          */
1610         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1611                         const struct cl_io_slice *slice,
1612                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1613                         cl_commit_cbt cb);
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          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1624          */
1625         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1626                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1627 };
1628
1629 /**
1630  * Flags to lock enqueue procedure.
1631  * \ingroup cl_lock
1632  */
1633 enum cl_enq_flags {
1634         /**
1635          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1636          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1637          */
1638         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1639         /**
1640          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1641          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1642          */
1643         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
1644         /**
1645          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1646          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1647          * protected by this lock, without sending them to the server.
1648          */
1649         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1650         /**
1651          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1652          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1653          * into lockless mode.
1654          *
1655          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1656          */
1657         CEF_MUST         = 0x00000008,
1658         /**
1659          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1660          * not used currently.
1661          *
1662          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1663          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1664          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1665          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1666          * that are described by the enqueue flags.
1667          */
1668         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1669         /**
1670          * for async glimpse lock.
1671          */
1672         CEF_AGL          = 0x00000020,
1673         /**
1674          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1675          */
1676         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1677         /**
1678          * mask of enq_flags.
1679          */
1680         CEF_MASK         = 0x0000007f,
1681 };
1682
1683 /**
1684  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1685  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1686  */
1687 struct cl_io_lock_link {
1688         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1689         struct list_head        cill_linkage;
1690         struct cl_lock          cill_lock;
1691         /** optional destructor */
1692         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1693                                              struct cl_io_lock_link *link);
1694 };
1695 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1696
1697 /**
1698  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1699  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1700  * possible, because
1701  *
1702  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1703  *        "cascading timeouts";
1704  *
1705  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1706  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1707  *
1708  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1709  *
1710  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1711  *
1712  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1713  *
1714  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1715  *
1716  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1717  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1718  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1719  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1720  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1721  *
1722  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1723  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1724  * enqueued.
1725  */
1726 struct cl_lockset {
1727         /** locks to be acquired. */
1728         struct list_head  cls_todo;
1729         /** locks acquired. */
1730         struct list_head  cls_done;
1731 };
1732
1733 /**
1734  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1735  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1736  */
1737 enum cl_io_lock_dmd {
1738         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1739         CILR_MANDATORY = 0,
1740         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1741         CILR_MAYBE,
1742         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1743         CILR_NEVER
1744 };
1745
1746 enum cl_fsync_mode {
1747         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1748         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1749         /** start writeback and wait for them to finish */
1750         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1751         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1752         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1753         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1754          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1755         CL_FSYNC_ALL   = 3
1756 };
1757
1758 struct cl_io_rw_common {
1759         loff_t      crw_pos;
1760         size_t      crw_count;
1761         int         crw_nonblock;
1762 };
1763
1764
1765 /**
1766  * State for io.
1767  *
1768  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1769  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1770  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1771  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1772  * mutable cl_io fields.
1773  */
1774 struct cl_io {
1775         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1776         enum cl_io_type                ci_type;
1777         /** current state of cl_io state machine. */
1778         enum cl_io_state               ci_state;
1779         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1780         struct cl_object              *ci_obj;
1781         /**
1782          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1783          * creation.
1784          */
1785         struct cl_io                  *ci_parent;
1786         /** List of slices. Immutable after creation. */
1787         struct list_head                ci_layers;
1788         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1789         struct cl_lockset              ci_lockset;
1790         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1791         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1792         union {
1793                 struct cl_rd_io {
1794                         struct cl_io_rw_common rd;
1795                 } ci_rd;
1796                 struct cl_wr_io {
1797                         struct cl_io_rw_common wr;
1798                         int                    wr_append;
1799                         int                    wr_sync;
1800                 } ci_wr;
1801                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1802                 struct cl_setattr_io {
1803                         struct ost_lvb           sa_attr;
1804                         unsigned int             sa_attr_flags;
1805                         unsigned int             sa_valid;
1806                         int                      sa_stripe_index;
1807                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1808                 } ci_setattr;
1809                 struct cl_data_version_io {
1810                         u64 dv_data_version;
1811                         int dv_flags;
1812                 } ci_data_version;
1813                 struct cl_fault_io {
1814                         /** page index within file. */
1815                         pgoff_t         ft_index;
1816                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1817                         size_t          ft_nob;
1818                         /** writable page? for nopage() only */
1819                         int             ft_writable;
1820                         /** page of an executable? */
1821                         int             ft_executable;
1822                         /** page_mkwrite() */
1823                         int             ft_mkwrite;
1824                         /** resulting page */
1825                         struct cl_page *ft_page;
1826                 } ci_fault;
1827                 struct cl_fsync_io {
1828                         loff_t             fi_start;
1829                         loff_t             fi_end;
1830                         /** file system level fid */
1831                         struct lu_fid     *fi_fid;
1832                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1833                         /* how many pages were written/discarded */
1834                         unsigned int       fi_nr_written;
1835                 } ci_fsync;
1836         } u;
1837         struct cl_2queue     ci_queue;
1838         size_t               ci_nob;
1839         int                  ci_result;
1840         unsigned int         ci_continue:1,
1841         /**
1842          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1843          * don't do lockless i/o.
1844          */
1845                              ci_no_srvlock:1,
1846         /**
1847          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1848          */
1849                              ci_need_restart:1,
1850         /**
1851          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1852          * change(page operations, layout change causes all page to be
1853          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1854          */
1855                              ci_ignore_layout:1,
1856         /**
1857          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1858          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1859          * verify layout because HSM won't release openning files.
1860          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1861          * and setattr.
1862          */
1863                              ci_verify_layout:1,
1864         /**
1865          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1866          */
1867                              ci_restore_needed:1,
1868         /**
1869          * O_NOATIME
1870          */
1871                              ci_noatime:1;
1872         /**
1873          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1874          */
1875         unsigned             ci_owned_nr;
1876 };
1877
1878 /** @} cl_io */
1879
1880 /** \addtogroup cl_req cl_req
1881  * @{ */
1882 /** \struct cl_req
1883  * Transfer.
1884  *
1885  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
1886  *
1887  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
1888  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
1889  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
1890  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
1891  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
1892  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
1893  *
1894  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
1895  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
1896  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
1897  *       path.
1898  *
1899  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
1900  * representation for a network RPC.
1901  *
1902  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
1903  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
1904  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
1905  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
1906  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
1907  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
1908  *
1909  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
1910  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
1911  * the resulting req's.
1912  *
1913  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
1914  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
1915  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
1916  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
1917  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
1918  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
1919  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
1920  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
1921  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
1922  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
1923  *
1924  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
1925  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
1926  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
1927  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
1928  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
1929  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
1930  * transfer right now.
1931  *
1932  * FUTURE
1933  *
1934  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
1935  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
1936  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
1937  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
1938  * memory pressure induced write-out) really high priority.
1939  *
1940  */
1941
1942 /**
1943  * Per-transfer attributes.
1944  */
1945 struct cl_req_attr {
1946         /** Generic attributes for the server consumption. */
1947         struct obdo     *cra_oa;
1948         /** Jobid */
1949         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1950 };
1951
1952 /**
1953  * Transfer request operations definable at every layer.
1954  *
1955  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
1956  * methods.
1957  */
1958 struct cl_req_operations {
1959         /**
1960          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
1961          * complete (all pages are added).
1962          *
1963          * \see osc_req_prep()
1964          */
1965         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
1966                          const struct cl_req_slice *slice);
1967         /**
1968          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
1969          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
1970          *
1971          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
1972          *            \a oa.
1973          *
1974          * \param oa struct obdo where attributes are placed
1975          *
1976          * \param flags \a oa fields to be filled.
1977          */
1978         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
1979                              const struct cl_req_slice *slice,
1980                              const struct cl_object *obj,
1981                              struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
1982         /**
1983          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
1984          * transfer completed. Has to free all state allocated by
1985          * cl_device_operations::cdo_req_init().
1986          */
1987         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
1988                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
1989 };
1990
1991 /**
1992  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
1993  */
1994 struct cl_req_obj {
1995         /** object itself */
1996         struct cl_object   *ro_obj;
1997         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
1998         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
1999         /* something else? Number of pages for a given object? */
2000 };
2001
2002 /**
2003  * Transfer request.
2004  *
2005  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2006  * them exclusively and knows when to free them.
2007  *
2008  * Life cycle.
2009  *
2010  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2011  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2012  * state in every layer.
2013  *
2014  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2015  * contains pages for.
2016  *
2017  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2018  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2019  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2020  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2021  *
2022  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2023  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2024  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2025  * req's pages.
2026  */
2027 struct cl_req {
2028         enum cl_req_type        crq_type;
2029         /** A list of pages being transferred */
2030         struct list_head        crq_pages;
2031         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2032         unsigned                crq_nrpages;
2033         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2034         struct cl_req_obj       *crq_o;
2035         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2036         unsigned                crq_nrobjs;
2037         struct list_head        crq_layers;
2038 };
2039
2040 /**
2041  * Per-layer state for request.
2042  */
2043 struct cl_req_slice {
2044         struct cl_req                   *crs_req;
2045         struct cl_device                *crs_dev;
2046         struct list_head                 crs_linkage;
2047         const struct cl_req_operations  *crs_ops;
2048 };
2049
2050 /* @} cl_req */
2051
2052 enum cache_stats_item {
2053         /** how many cache lookups were performed */
2054         CS_lookup = 0,
2055         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2056         CS_hit,
2057         /** how many entities are in the cache right now */
2058         CS_total,
2059         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2060          * evicted) right now */
2061         CS_busy,
2062         /** how many entities were created at all */
2063         CS_create,
2064         CS_NR
2065 };
2066
2067 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2068
2069 /**
2070  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2071  */
2072 struct cache_stats {
2073         const char      *cs_name;
2074         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2075 };
2076
2077 /** These are not exported so far */
2078 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2079
2080 /**
2081  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2082  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2083  * clients to co-exist in the single address space.
2084  */
2085 struct cl_site {
2086         struct lu_site          cs_lu;
2087         /**
2088          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2089          * per-cpu counters is needed.
2090          *
2091          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2092          *
2093          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2094          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2095          */
2096         struct cache_stats      cs_pages;
2097         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2098 };
2099
2100 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2101 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2102 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2103
2104 /**
2105  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2106  * ll_rd_*()-style functions.
2107  */
2108 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2109
2110 /**
2111  * \name helpers
2112  *
2113  * Type conversion and accessory functions.
2114  */
2115 /** @{ */
2116
2117 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2118 {
2119         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2120 }
2121
2122 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2123 {
2124         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2125         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2126 }
2127
2128 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2129 {
2130         return &d->cd_lu_dev;
2131 }
2132
2133 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2134 {
2135         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2136         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2137 }
2138
2139 static inline const struct cl_object_conf *
2140 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2141 {
2142         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2143 }
2144
2145 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2146 {
2147         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2148 }
2149
2150 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2151 {
2152         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2153 }
2154
2155 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2156 {
2157         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2158 }
2159
2160 static inline
2161 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2162 {
2163         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2164 }
2165
2166 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2167 {
2168         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2169 }
2170
2171 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2172 {
2173         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2174 }
2175
2176 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2177                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2178                        const struct cl_page_operations *ops);
2179 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2180                        struct cl_object *obj,
2181                        const struct cl_lock_operations *ops);
2182 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2183                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2184 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2185                       struct cl_device *dev,
2186                       const struct cl_req_operations *ops);
2187 /** @} helpers */
2188
2189 /** \defgroup cl_object cl_object
2190  * @{ */
2191 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2192 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2193                                  const struct lu_fid *fid,
2194                                  const struct cl_object_conf *c);
2195
2196 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2197 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2198 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2199 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2200 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2201 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2202 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2203                         struct cl_attr *attr);
2204 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2205                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2206 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2207                            struct ost_lvb *lvb);
2208 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2209                            const struct cl_object_conf *conf);
2210 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2211 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2212 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2213                         struct lov_user_md __user *lum);
2214 int cl_object_find_cbdata(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2215                           ldlm_iterator_t iter, void *data);
2216 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2217                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2218                      size_t *buflen);
2219 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2220                          struct cl_layout *cl);
2221 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2222
2223 /**
2224  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2225  */
2226 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2227 {
2228         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2229 }
2230
2231 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2232 {
2233         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2234         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2235         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2236 }
2237
2238 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2239                                          struct cl_page *page)
2240 {
2241         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2242 }
2243
2244 /**
2245  * Return refcount of cl_object.
2246  */
2247 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2248 {
2249         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2250         return atomic_read(&header->loh_ref);
2251 }
2252
2253 /** @} cl_object */
2254
2255 /** \defgroup cl_page cl_page
2256  * @{ */
2257 enum {
2258         CLP_GANG_OKAY = 0,
2259         CLP_GANG_RESCHED,
2260         CLP_GANG_AGAIN,
2261         CLP_GANG_ABORT
2262 };
2263 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2264
2265 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2266                                      struct cl_object *obj,
2267                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2268                                      enum cl_page_type type);
2269 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2270                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2271                                      struct page *vmpage,
2272                                      enum cl_page_type type);
2273 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2274 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2275                                      struct cl_page *page);
2276 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2277                                      lu_printer_t printer,
2278                                      const struct cl_page *pg);
2279 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2280                                      lu_printer_t printer,
2281                                      const struct cl_page *pg);
2282 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2283 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2284
2285 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2286                                        const struct lu_device_type *dtype);
2287
2288 /**
2289  * \name ownership
2290  *
2291  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2292  */
2293 /** @{ */
2294
2295 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2296                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2297 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2298                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2299 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2300                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2301 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2302                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2303 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2304                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2305 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2306
2307 /** @} ownership */
2308
2309 /**
2310  * \name transfer
2311  *
2312  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2313  * tracking transfer state.
2314  */
2315 /** @{ */
2316 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2317                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2318 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2319                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2320 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2321                          enum cl_req_type crt);
2322 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2323                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2324 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2325                          int from, int to);
2326 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2327 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2328                          struct cl_page *pg);
2329
2330 /** @} transfer */
2331
2332
2333 /**
2334  * \name helper routines
2335  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2336  */
2337 /** @{ */
2338 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2339                         struct cl_page *pg);
2340 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2341 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2342                             const struct cl_page *pg);
2343 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2344                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2345 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2346 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2347 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2348
2349 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2350                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2351 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2352                          lu_printer_t printer,
2353                          const struct cl_lock_descr *descr);
2354 /* @} helper */
2355
2356 /**
2357  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2358  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2359  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2360  * layer for recovery purposes.
2361  */
2362 struct cl_client_cache {
2363         /**
2364          * # of client cache refcount
2365          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2366          */
2367         atomic_t                ccc_users;
2368         /**
2369          * # of threads are doing shrinking
2370          */
2371         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2372         /**
2373          * # of LRU entries available
2374          */
2375         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2376         /**
2377          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2378          */
2379         struct list_head        ccc_lru;
2380         /**
2381          * Max # of LRU entries
2382          */
2383         unsigned long           ccc_lru_max;
2384         /**
2385          * Lock to protect ccc_lru list
2386          */
2387         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2388         /**
2389          * Set if unstable check is enabled
2390          */
2391         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2392         /**
2393          * # of unstable pages for this mount point
2394          */
2395         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2396         /**
2397          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2398          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2399          */
2400         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2401 };
2402 /**
2403  * cl_cache functions
2404  */
2405 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2406 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2407 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2408
2409 /** @} cl_page */
2410
2411 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2412  * @{ */
2413 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2414                     struct cl_lock *lock);
2415 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2416                  const struct cl_io *io);
2417 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2418 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2419                                        const struct lu_device_type *dtype);
2420 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2421
2422 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2423                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2424 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2425
2426 /** @} cl_lock */
2427
2428 /** \defgroup cl_io cl_io
2429  * @{ */
2430
2431 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2432                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2433 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2434                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2435 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2436                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2437 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2438
2439 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2440 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2441 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2442 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2443 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2444 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2445 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2446 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2447                           struct cl_io_lock_link *link);
2448 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2449                            struct cl_lock_descr *descr);
2450 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2451                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2452 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2453                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2454                           long timeout);
2455 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2456                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2457                           cl_commit_cbt cb);
2458 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2459                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2460 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2461                           size_t nob);
2462 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2463                           struct cl_page_list *queue);
2464 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2465
2466 /**
2467  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2468  */
2469 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2470 {
2471         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2472 }
2473
2474 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2475 {
2476         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2477 }
2478
2479 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2480 {
2481         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2482 }
2483
2484 /**
2485  * True, iff \a io is a truncate(2).
2486  */
2487 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2488 {
2489         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2490                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2491 }
2492
2493 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2494
2495 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2496                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2497
2498 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2499 do {                                                                    \
2500         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2501                                                                         \
2502         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2503         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2504                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
2505 } while (0)
2506
2507 /** @} cl_io */
2508
2509 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2510  * @{ */
2511
2512 /**
2513  * Last page in the page list.
2514  */
2515 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2516 {
2517         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2518         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2519 }
2520
2521 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2522 {
2523         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2524         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2525 }
2526
2527 /**
2528  * Iterate over pages in a page list.
2529  */
2530 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2531         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2532
2533 /**
2534  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2535  */
2536 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2537         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2538
2539 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2540 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2541 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2542                           struct cl_page *page);
2543 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2544                           struct cl_page *page);
2545 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2546                           struct cl_page_list *head);
2547 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2548                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2549 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2550                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2551 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
2552                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2553 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2554                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2555 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2556                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2557 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2558
2559 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2560 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2561 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2562                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2563 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2564                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2565 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2566                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2567 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2568 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2569
2570 /** @} cl_page_list */
2571
2572 /** \defgroup cl_req cl_req
2573  * @{ */
2574 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
2575                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
2576
2577 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2578                        struct cl_page *page);
2579 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2580 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
2581 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2582                      struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
2583 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
2584
2585 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
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         /** barrier of destroy this structure */
2600         atomic_t                csi_barrier;
2601         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2602         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2603         /** callback to invoke when this IO is finished */
2604         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2605                                               struct cl_sync_io *);
2606 };
2607
2608 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2609                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2610 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2611                      long timeout);
2612 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2613                      int ioret);
2614 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2615
2616 /** @} cl_sync_io */
2617
2618 /** @} cl_req */
2619
2620 /** \defgroup cl_env cl_env
2621  *
2622  * lu_env handling for a client.
2623  *
2624  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2625  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2626  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2627  * where
2628  *
2629  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2630  *
2631  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2632  *
2633  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2634  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2635  * into VFS or MM that call back into lustre.
2636  *
2637  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2638  * optimizations:
2639  *
2640  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2641  *     longer used environments instead of destroying them;
2642  *
2643  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
2644  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
2645  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
2646  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
2647  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
2648  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
2649  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
2650  *       - cl_env_get
2651  *       - cl_env_implant
2652  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
2653  *
2654  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2655  * @{ */
2656
2657 struct cl_env_nest {
2658         int   cen_refcheck;
2659         void *cen_cookie;
2660 };
2661
2662 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
2663 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
2664 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
2665 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
2666 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
2667 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
2668 void          *cl_env_reenter    (void);
2669 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
2670 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2671 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2672 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2673 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
2674 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
2675
2676 /** @} cl_env */
2677
2678 /*
2679  * Misc
2680  */
2681 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2682 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2683
2684 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2685                                 struct lu_device_type *ldt,
2686                                 struct lu_device *next);
2687 /** @} clio */
2688
2689 int cl_global_init(void);
2690 void cl_global_fini(void);
2691
2692 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */