Whamcloud - gitweb
LU-5683 clio: add CIT_DATA_VERSION
[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 lustre_md *coc_md;
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         /** True if this is a released file.
321          * Temporarily added for released file truncate in ll_setattr_raw().
322          * It will be removed later. -Jinshan */
323         bool            cl_is_released;
324 };
325
326 /**
327  * Operations implemented for each cl object layer.
328  *
329  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
330  */
331 struct cl_object_operations {
332         /**
333          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
334          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
335          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
336          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
337          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
338          * sense). Optional.
339          *
340          * \retval NULL success.
341          *
342          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
343          *
344          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
345          *         to be used instead of newly created.
346          */
347         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
348                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
349         /**
350          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
351          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
352          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
353          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
354          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
355          */
356         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
357                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
358                               const struct cl_io *io);
359         /**
360          * Initialize io state for a given layer.
361          *
362          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
363          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
364          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
365          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
366          * participating in this io share the same session.
367          */
368         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
369                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
370         /**
371          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
372          * called top-to-bottom through all object layers.
373          *
374          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
375          *
376          * \return   0: to continue
377          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
378          *              from enclosing cl_object_attr_get())
379          * \return -ve: to signal error
380          */
381         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
382                             struct cl_attr *attr);
383         /**
384          * Update attributes.
385          *
386          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
387          * indicating what attributes are to be set.
388          *
389          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
390          *
391          * \return the same convention as for
392          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
393          */
394         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
395                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
396         /**
397          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
398          * configuration.
399          *
400          * XXX error conditions and handling.
401          */
402         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
403                             const struct cl_object_conf *conf);
404         /**
405          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
406          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
407          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
408          *
409          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
410          * \see osc_object_glimpse()
411          */
412         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
413                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
414         /**
415          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
416          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
417          * mainly pages and locks.
418          */
419         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
420         /**
421          * Object getstripe method.
422          */
423         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
424                              struct lov_user_md __user *lum);
425         /**
426          * Find whether there is any callback data (ldlm lock) attached upon
427          * the object.
428          */
429         int (*coo_find_cbdata)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
430                                ldlm_iterator_t iter, void *data);
431         /**
432          * Get FIEMAP mapping from the object.
433          */
434         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
435                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
436                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
437         /**
438          * Get layout and generation of the object.
439          */
440         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
441                               struct cl_layout *layout);
442         /**
443          * Get maximum size of the object.
444          */
445         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
446 };
447
448 /**
449  * Extended header for client object.
450  */
451 struct cl_object_header {
452         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
453          * here. */
454         struct lu_object_header coh_lu;
455
456         /**
457          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
458          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
459          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
460          * field allows certain code to be written generically, without
461          * limiting possible cl_object layouts unduly.
462          */
463         struct cl_object_header *coh_parent;
464         /**
465          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
466          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
467          * from.
468          *
469          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
470          */
471         spinlock_t               coh_attr_guard;
472         /**
473          * Size of cl_page + page slices
474          */
475         unsigned short           coh_page_bufsize;
476         /**
477          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
478          * sub-object, etc.
479          */
480         unsigned char            coh_nesting;
481 };
482
483 /**
484  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
485  * layer top-to-bottom to \a slice.
486  */
487 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
488         list_for_each_entry((slice),                            \
489                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
490                             co_lu.lo_linkage)
491
492 /**
493  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
494  * layer bottom-to-top to \a slice.
495  */
496 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
497         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
498                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
499                                     co_lu.lo_linkage)
500
501 /** @} cl_object */
502
503 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
504
505 /** \addtogroup cl_page cl_page
506  * @{ */
507
508 /** \struct cl_page
509  * Layered client page.
510  *
511  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
512  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
513  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
514  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
515  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
516  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
517  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
518  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
519  *
520  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
521  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
522  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
523  *    current design) that
524  *
525  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
526  *          memory pressure),
527  *
528  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
529  *          environment.
530  *
531  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
532  *    established when cl_page is created.
533  *
534  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
535  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
536  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
537  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
538  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
539  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
540  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
541  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
542  *
543  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
544  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
545  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
546  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
547  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
548  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
549  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
550  *    different ways to own a page in the client:
551  *
552  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
553  *
554  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
555  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
556  *
557  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
558  *    cl_page_unassume().
559  *
560  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
561  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
562  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
563  *    destroyed.
564  *
565  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
566  *    pages is the following:
567  *
568  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
569  *          to a page:
570  *
571  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
572  *              spin-lock;
573  *
574  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
575  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
576  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
577  *
578  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
579  *          ways are severed with the proper synchronization
580  *          (cl_page_delete());
581  *
582  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
583  *          lock;
584  *
585  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
586  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
587  *
588  *    Together this guarantees that when last reference to a
589  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
590  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
591  *    ones exist.
592  *
593  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
594  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
595  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
596  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
597  *    page.
598  *
599  * Linux Kernel implementation.
600  *
601  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
602  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
603  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
604  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
605  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
606  *    private data structures).
607  *
608  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
609  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
610  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
611  *    transfer.
612  *
613  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
614  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
615  */
616
617 /**
618  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
619  *
620  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
621  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
622  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
623  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
624  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
625  * are interested in them.
626  */
627 enum cl_page_state {
628         /**
629          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
630          * following cases:
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
633          *     owns it;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
636          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
637          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
638          *
639          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
640          *     evict the page form the memory;
641          *
642          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
643          */
644         CPS_CACHED,
645         /**
646          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
647          * state as a result of
648          *
649          *     - io creating new page and immediately owning it;
650          *
651          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
652          *     and owning it;
653          *
654          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
655          *     and waiting for owner to release the page;
656          *
657          * Page leaves owned state in the following cases:
658          *
659          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
660          *     the cache, doing nothing;
661          *
662          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
663          *     this page;
664          *
665          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
666          *     transfer for this page;
667          *
668          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
669          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
670          *
671          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
672          */
673         CPS_OWNED,
674         /**
675          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
676          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
677          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
678          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
679          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
680          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
681          * made by the hosting environment (that effectively means that the
682          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
683          * advance". This property is mentioned, because it is important when
684          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
685          * enter this state as a result of
686          *
687          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
688          *     write-out of this page, or
689          *
690          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
691          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
692          *     transfer.
693          *
694          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
695          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
696          *
697          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
698          *
699          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
700          */
701         CPS_PAGEOUT,
702         /**
703          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
704          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
705          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
706          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
707          * pages.
708          *
709          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
710          *
711          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
712          */
713         CPS_PAGEIN,
714         /**
715          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
716          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
717          * of truncate.
718          *
719          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
720          *
721          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
722          */
723         CPS_FREEING,
724         CPS_NR
725 };
726
727 enum cl_page_type {
728         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
729          * belongs to. */
730         CPT_CACHEABLE = 1,
731
732         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
733          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
734          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
735         CPT_TRANSIENT,
736 };
737
738 /**
739  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
740  * immutables.
741  *
742  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
743  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
744  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
745  * cl_page::cp_owner (when set).
746  */
747 struct cl_page {
748         /** Reference counter. */
749         atomic_t                 cp_ref;
750         /** Transfer error. */
751         int                      cp_error;
752         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
753         struct cl_object        *cp_obj;
754         /** vmpage */
755         struct page             *cp_vmpage;
756         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
757         struct list_head         cp_batch;
758         /** List of slices. Immutable after creation. */
759         struct list_head         cp_layers;
760         /** Linkage of pages within cl_req. */
761         struct list_head         cp_flight;
762         /**
763          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
764          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
765          */
766         const enum cl_page_state cp_state;
767         /**
768          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
769          * creation.
770          */
771         enum cl_page_type        cp_type;
772
773         /**
774          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
775          * by sub-io. Protected by a VM lock.
776          */
777         struct cl_io            *cp_owner;
778         /**
779          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
780          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
781          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
782          */
783         struct cl_req           *cp_req;
784         /** List of references to this page, for debugging. */
785         struct lu_ref            cp_reference;
786         /** Link to an object, for debugging. */
787         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
788         /** Link to a queue, for debugging. */
789         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
790         /** Assigned if doing a sync_io */
791         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
792 };
793
794 /**
795  * Per-layer part of cl_page.
796  *
797  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
798  */
799 struct cl_page_slice {
800         struct cl_page                  *cpl_page;
801         pgoff_t                          cpl_index;
802         /**
803          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
804          * creation.
805          */
806         struct cl_object                *cpl_obj;
807         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
808         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
809         struct list_head                 cpl_linkage;
810 };
811
812 /**
813  * Lock mode. For the client extent locks.
814  *
815  * \ingroup cl_lock
816  */
817 enum cl_lock_mode {
818         CLM_READ,
819         CLM_WRITE,
820         CLM_GROUP,
821         CLM_MAX,
822 };
823
824 /**
825  * Requested transfer type.
826  * \ingroup cl_req
827  */
828 enum cl_req_type {
829         CRT_READ,
830         CRT_WRITE,
831         CRT_NR
832 };
833
834 /**
835  * Per-layer page operations.
836  *
837  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
838  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
839  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
840  *
841  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
842  */
843 struct cl_page_operations {
844         /**
845          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
846          * implement these. Current code assumes that this functionality is
847          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
848          */
849
850         /**
851          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
852          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
853          * not owned by other io, and no transfer is going on against
854          * it. Optional.
855          *
856          * \see cl_page_own()
857          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
858          */
859         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
860                         const struct cl_page_slice *slice,
861                         struct cl_io *io, int nonblock);
862         /** Called when ownership it yielded. Optional.
863          *
864          * \see cl_page_disown()
865          * \see vvp_page_disown()
866          */
867         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
868                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
869         /**
870          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
871          * view. Optional.
872          *
873          * \see cl_page_assume()
874          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
875          */
876         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
877                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
878         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
879          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
880          * it.
881          *
882          * \see cl_page_unassume()
883          * \see vvp_page_unassume()
884          */
885         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
886                              const struct cl_page_slice *slice,
887                              struct cl_io *io);
888         /**
889          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
890          *
891          * \see cl_page_export()
892          * \see vvp_page_export()
893          */
894         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
895                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
896         /**
897          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
898          * sense). Used for assertions.
899          *
900          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
901          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
902          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
903          */
904         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
905                                const struct cl_page_slice *slice);
906         /**
907          * Page destruction.
908          */
909
910         /**
911          * Called when page is truncated from the object. Optional.
912          *
913          * \see cl_page_discard()
914          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
915          */
916         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
917                             const struct cl_page_slice *slice,
918                             struct cl_io *io);
919         /**
920          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
921          * destroyed. Optional.
922          *
923          * \see cl_page_delete()
924          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
925          */
926         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
927                            const struct cl_page_slice *slice);
928         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
929         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
930                          struct cl_page_slice *slice);
931         /**
932          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
933          *
934          * \see cl_page_print()
935          */
936         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
937                          const struct cl_page_slice *slice,
938                          void *cookie, lu_printer_t p);
939         /**
940          * \name transfer
941          *
942          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
943          * transfer formation and life-cycle.
944          *
945          * @{
946          */
947         /**
948          * Request type dependent vector of operations.
949          *
950          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
951          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
952          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
953          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
954          * provided. That is, method invocation usually looks like
955          *
956          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
957          */
958         struct {
959                 /**
960                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
961                  * cl_page_list.
962                  *
963                  * \return    0         : page is eligible for submission;
964                  * \return    -EALREADY : skip this page;
965                  * \return    -ve       : error.
966                  *
967                  * \see cl_page_prep()
968                  */
969                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
970                                  const struct cl_page_slice *slice,
971                                  struct cl_io *io);
972                 /**
973                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
974                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
975                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
976                  *
977                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
978                  * guaranteed however, that the page involved and its object
979                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
980                  * safe).
981                  *
982                  * \see cl_page_completion()
983                  */
984                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
985                                        const struct cl_page_slice *slice,
986                                        int ioret);
987                 /**
988                  * Called when cached page is about to be added to the
989                  * cl_req as a part of req formation.
990                  *
991                  * \return    0       : proceed with this page;
992                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
993                  * \return    -ve     : error.
994                  *
995                  * \see cl_page_make_ready()
996                  */
997                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
998                                        const struct cl_page_slice *slice);
999         } io[CRT_NR];
1000         /**
1001          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1002          * transmitted.
1003          *
1004          * This is used for immediate transfers.
1005          *
1006          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1007          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1008          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1009          * this for page queues.
1010          *
1011          * \see cl_page_clip()
1012          */
1013         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1014                          const struct cl_page_slice *slice,
1015                          int from, int to);
1016         /**
1017          * \pre  the page was queued for transferring.
1018          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1019          *       is returned if it has already been in transferring.
1020          *
1021          * This is one of seldom page operation which is:
1022          * 0. called from top level;
1023          * 1. don't have vmpage locked;
1024          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1025          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1026          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1027          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1028          *
1029          * \see osc_page_cancel().
1030          */
1031         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1032                           const struct cl_page_slice *slice);
1033         /**
1034          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1035          * right now.
1036          *
1037          * \see cl_page_flush()
1038          */
1039         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1040                          const struct cl_page_slice *slice,
1041                          struct cl_io *io);
1042         /** @} transfer */
1043 };
1044
1045 /**
1046  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1047  */
1048 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1049 do {                                                                    \
1050         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1051                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1052                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1053                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1054         }                                                               \
1055 } while (0)
1056
1057 /**
1058  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1059  */
1060 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1061 do {                                                                          \
1062         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1063                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1064                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1065                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1066         }                                                                     \
1067 } while (0)
1068
1069 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1070 {
1071         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1072         return page->cp_vmpage;
1073 }
1074
1075 /**
1076  * Check if a cl_page is in use.
1077  *
1078  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1079  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1080  */
1081 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1082 {
1083         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1084 }
1085
1086 /**
1087  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1088  */
1089 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1090 /**
1091  * Caller doesn't hold a refcount.
1092  */
1093 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1094
1095 /** @} cl_page */
1096
1097 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1098  * @{ */
1099 /** \struct cl_lock
1100  *
1101  * Extent locking on the client.
1102  *
1103  * LAYERING
1104  *
1105  * The locking model of the new client code is built around
1106  *
1107  *        struct cl_lock
1108  *
1109  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1110  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1111  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1112  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1113  *
1114  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1115  *
1116  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1117  *     - lov_lock (lov specific data).
1118  *
1119  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1120  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1121  *
1122  *     - lovsub_lock, and
1123  *     - osc_lock
1124  *
1125  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1126  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1127  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1128  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1129  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1130  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1131  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1132  *
1133  * LIFE CYCLE
1134  *
1135  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1136  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1137  * I/O is complete.
1138  *
1139  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1140  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1141  *
1142  * INTERFACE AND USAGE
1143  *
1144  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1145  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1146  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1147  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1148  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1149  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1150  * OST side.
1151  *
1152  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1153  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1154  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1155  * clo_enqueue time, is released.
1156  *
1157  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1158  *
1159  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1160  *
1161  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1162  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1163  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1164  *
1165  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1166  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1167  *
1168  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1169  *
1170  *     - locks are released after IO is complete.
1171  *
1172  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1173  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1174  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1175  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1176  *
1177  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1178  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1179  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1180  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1181  * sacrificing correctness. This includes:
1182  *
1183  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1184  *  atomicity;
1185  *
1186  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1187  *
1188  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1189  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1190  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1191  *
1192  * Interaction with DLM
1193  *
1194  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1195  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1196  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1197  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1198  * description of interaction with DLM.
1199  */
1200
1201 /**
1202  * Lock description.
1203  */
1204 struct cl_lock_descr {
1205         /** Object this lock is granted for. */
1206         struct cl_object *cld_obj;
1207         /** Index of the first page protected by this lock. */
1208         pgoff_t           cld_start;
1209         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1210         pgoff_t           cld_end;
1211         /** Group ID, for group lock */
1212         __u64             cld_gid;
1213         /** Lock mode. */
1214         enum cl_lock_mode cld_mode;
1215         /**
1216          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1217          * enum cl_enq_flags.
1218          */
1219         __u32             cld_enq_flags;
1220 };
1221
1222 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1223 #define PDESCR(descr)                                                   \
1224         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1225         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1226
1227 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1228
1229 /**
1230  * Layered client lock.
1231  */
1232 struct cl_lock {
1233         /** List of slices. Immutable after creation. */
1234         struct list_head      cll_layers;
1235         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1236         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1237 };
1238
1239 /**
1240  * Per-layer part of cl_lock
1241  *
1242  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1243  */
1244 struct cl_lock_slice {
1245         struct cl_lock                  *cls_lock;
1246         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1247          * creation. */
1248         struct cl_object                *cls_obj;
1249         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1250         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1251         struct list_head                 cls_linkage;
1252 };
1253
1254 /**
1255  *
1256  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1257  */
1258 struct cl_lock_operations {
1259         /** @{ */
1260         /**
1261          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1262          *
1263          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1264          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1265          *              @anchor for resources
1266          * \retval -ve  failure
1267          *
1268          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1269          * \see osc_lock_enqueue()
1270          */
1271         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1272                             const struct cl_lock_slice *slice,
1273                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1274         /**
1275          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1276          * DLM lock
1277          */
1278         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1279                            const struct cl_lock_slice *slice);
1280         /** @} */
1281         /**
1282          * Destructor. Frees resources and the slice.
1283          *
1284          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1285          * \see osc_lock_fini()
1286          */
1287         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1288         /**
1289          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1290          */
1291         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1292                          void *cookie, lu_printer_t p,
1293                          const struct cl_lock_slice *slice);
1294 };
1295
1296 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1297 do {                                                                    \
1298         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1299                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1300                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1301                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1302         }                                                               \
1303 } while (0)
1304
1305 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1306         if (likely(expr))                                               \
1307                 break;                                                  \
1308                                                                         \
1309         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1310         LBUG();                                                         \
1311 } while (0)
1312
1313 /** @} cl_lock */
1314
1315 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1316  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1317  *
1318  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1319  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1320  * pages:
1321  *
1322  *     - submit pages for an immediate transfer,
1323  *
1324  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1325  *
1326  *     - discard pages.
1327  *
1328  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1329  *
1330  * \todo XXX concurrency control.
1331  *
1332  * @{
1333  */
1334 struct cl_page_list {
1335         unsigned                 pl_nr;
1336         struct list_head         pl_pages;
1337         struct task_struct      *pl_owner;
1338 };
1339
1340 /** 
1341  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1342  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1343  */
1344 struct cl_2queue {
1345         struct cl_page_list c2_qin;
1346         struct cl_page_list c2_qout;
1347 };
1348
1349 /** @} cl_page_list */
1350
1351 /** \addtogroup cl_io cl_io
1352  * @{ */
1353 /** \struct cl_io
1354  * I/O
1355  *
1356  * cl_io represents a high level I/O activity like
1357  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1358  * lock.
1359  *
1360  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1361  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1362  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1363  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1364  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1365  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1366  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1367  * by using free-lists, see cl_env_get().
1368  *
1369  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1370  * cl_io_type.
1371  *
1372  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1373  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1374  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1375  * released.
1376  *
1377  * For read/write io overall execution plan is as following:
1378  *
1379  *     (0) initialize io state through all layers;
1380  *
1381  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1382  *
1383  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1384  *
1385  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1386  *
1387  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1388  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1389  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1390  *
1391  *     (5) release locks
1392  *
1393  *     (6) repeat loop.
1394  *
1395  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1396  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1397  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1398  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1399  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1400  */
1401
1402 /** IO types */
1403 enum cl_io_type {
1404         /** read system call */
1405         CIT_READ,
1406         /** write system call */
1407         CIT_WRITE,
1408         /** truncate, utime system calls */
1409         CIT_SETATTR,
1410         /** get data version */
1411         CIT_DATA_VERSION,
1412         /**
1413          * page fault handling
1414          */
1415         CIT_FAULT,
1416         /**
1417          * fsync system call handling
1418          * To write out a range of file
1419          */
1420         CIT_FSYNC,
1421         /**
1422          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1423          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1424          *
1425          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1426          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1427          *     to the server;
1428          *
1429          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1430          *     for memory cleansing;
1431          *
1432          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1433          *
1434          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1435          *
1436          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1437          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1438          * cl_io_loop() is never called for it.
1439          */
1440         CIT_MISC,
1441         CIT_OP_NR
1442 };
1443
1444 /**
1445  * States of cl_io state machine
1446  */
1447 enum cl_io_state {
1448         /** Not initialized. */
1449         CIS_ZERO,
1450         /** Initialized. */
1451         CIS_INIT,
1452         /** IO iteration started. */
1453         CIS_IT_STARTED,
1454         /** Locks taken. */
1455         CIS_LOCKED,
1456         /** Actual IO is in progress. */
1457         CIS_IO_GOING,
1458         /** IO for the current iteration finished. */
1459         CIS_IO_FINISHED,
1460         /** Locks released. */
1461         CIS_UNLOCKED,
1462         /** Iteration completed. */
1463         CIS_IT_ENDED,
1464         /** cl_io finalized. */
1465         CIS_FINI
1466 };
1467
1468 /**
1469  * IO state private for a layer.
1470  *
1471  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1472  * dynamically.
1473  *
1474  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1475  */
1476 struct cl_io_slice {
1477         struct cl_io                    *cis_io;
1478         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1479         struct cl_object                *cis_obj;
1480         /** io operations. Immutable after creation. */
1481         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1482         /**
1483          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1484          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1485          */
1486         struct list_head                cis_linkage;
1487 };
1488
1489 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1490                               struct cl_page *);
1491
1492 struct cl_read_ahead {
1493         /* Maximum page index the readahead window will end.
1494          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1495          * cra_end is included. */
1496         pgoff_t cra_end;
1497         /* Release routine. If readahead holds resources underneath, this
1498          * function should be called to release it. */
1499         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1500         /* Callback data for cra_release routine */
1501         void    *cra_cbdata;
1502 };
1503
1504 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1505                                          struct cl_read_ahead *ra)
1506 {
1507         if (ra->cra_release != NULL)
1508                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1509         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1510 }
1511
1512
1513 /**
1514  * Per-layer io operations.
1515  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1516  */
1517 struct cl_io_operations {
1518         /**
1519          * Vector of io state transition methods for every io type.
1520          *
1521          * \see cl_page_operations::io
1522          */
1523         struct {
1524                 /**
1525                  * Prepare io iteration at a given layer.
1526                  *
1527                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1528                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1529                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1530                  *
1531                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1532                  */
1533                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1534                                       const struct cl_io_slice *slice);
1535                 /**
1536                  * Finalize io iteration.
1537                  *
1538                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1539                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1540                  * continued.
1541                  *
1542                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1543                  */
1544                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1545                                        const struct cl_io_slice *slice);
1546                 /**
1547                  * Collect locks for the current iteration of io.
1548                  *
1549                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1550                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1551                  * anything, instead it should post a lock through
1552                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1553                  * sorted and enqueued in the proper order.
1554                  */
1555                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1556                                   const struct cl_io_slice *slice);
1557                 /**
1558                  * Finalize unlocking.
1559                  *
1560                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1561                  * functionality, after generic code released all locks
1562                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1563                  */
1564                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1565                                     const struct cl_io_slice *slice);
1566                 /**
1567                  * Start io iteration.
1568                  *
1569                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1570                  * commence actual IO. In the current implementation,
1571                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1572                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1573                  * are called when everything is done.
1574                  */
1575                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1576                                   const struct cl_io_slice *slice);
1577                 /**
1578                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1579                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1580                  */
1581                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1582                                   const struct cl_io_slice *slice);
1583                 /**
1584                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1585                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1586                  */
1587                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1588                                     const struct cl_io_slice *slice,
1589                                     size_t nob);
1590                 /**
1591                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1592                  */
1593                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1594                                   const struct cl_io_slice *slice);
1595         } op[CIT_OP_NR];
1596
1597         /**
1598          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1599          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1600          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1601          * submission failed after some pages were moved into \a
1602          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1603          * executed on them.
1604          */
1605         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1606                         const struct cl_io_slice *slice,
1607                         enum cl_req_type crt,
1608                         struct cl_2queue *queue);
1609         /**
1610          * Queue async page for write.
1611          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1612          * cio_submit is for urgent request.
1613          */
1614         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1615                         const struct cl_io_slice *slice,
1616                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1617                         cl_commit_cbt cb);
1618         /**
1619          * Decide maximum read ahead extent
1620          *
1621          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1622          */
1623         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1624                               const struct cl_io_slice *slice,
1625                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1626         /**
1627          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1628          */
1629         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1630                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1631 };
1632
1633 /**
1634  * Flags to lock enqueue procedure.
1635  * \ingroup cl_lock
1636  */
1637 enum cl_enq_flags {
1638         /**
1639          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1640          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1641          */
1642         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1643         /**
1644          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1645          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1646          */
1647         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
1648         /**
1649          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1650          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1651          * protected by this lock, without sending them to the server.
1652          */
1653         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1654         /**
1655          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1656          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1657          * into lockless mode.
1658          *
1659          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1660          */
1661         CEF_MUST         = 0x00000008,
1662         /**
1663          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1664          * not used currently.
1665          *
1666          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1667          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1668          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1669          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1670          * that are described by the enqueue flags.
1671          */
1672         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1673         /**
1674          * for async glimpse lock.
1675          */
1676         CEF_AGL          = 0x00000020,
1677         /**
1678          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1679          */
1680         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1681         /**
1682          * mask of enq_flags.
1683          */
1684         CEF_MASK         = 0x0000007f,
1685 };
1686
1687 /**
1688  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1689  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1690  */
1691 struct cl_io_lock_link {
1692         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1693         struct list_head        cill_linkage;
1694         struct cl_lock          cill_lock;
1695         /** optional destructor */
1696         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1697                                              struct cl_io_lock_link *link);
1698 };
1699 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1700
1701 /**
1702  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1703  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1704  * possible, because
1705  *
1706  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1707  *        "cascading timeouts";
1708  *
1709  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1710  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1711  *
1712  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1713  *
1714  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1715  *
1716  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1717  *
1718  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1719  *
1720  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1721  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1722  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1723  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1724  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1725  *
1726  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1727  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1728  * enqueued.
1729  */
1730 struct cl_lockset {
1731         /** locks to be acquired. */
1732         struct list_head  cls_todo;
1733         /** locks acquired. */
1734         struct list_head  cls_done;
1735 };
1736
1737 /**
1738  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1739  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1740  */
1741 enum cl_io_lock_dmd {
1742         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1743         CILR_MANDATORY = 0,
1744         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1745         CILR_MAYBE,
1746         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1747         CILR_NEVER
1748 };
1749
1750 enum cl_fsync_mode {
1751         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1752         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1753         /** start writeback and wait for them to finish */
1754         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1755         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1756         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1757         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1758          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1759         CL_FSYNC_ALL   = 3
1760 };
1761
1762 struct cl_io_rw_common {
1763         loff_t      crw_pos;
1764         size_t      crw_count;
1765         int         crw_nonblock;
1766 };
1767
1768
1769 /**
1770  * State for io.
1771  *
1772  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1773  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1774  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1775  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1776  * mutable cl_io fields.
1777  */
1778 struct cl_io {
1779         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1780         enum cl_io_type                ci_type;
1781         /** current state of cl_io state machine. */
1782         enum cl_io_state               ci_state;
1783         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1784         struct cl_object              *ci_obj;
1785         /**
1786          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1787          * creation.
1788          */
1789         struct cl_io                  *ci_parent;
1790         /** List of slices. Immutable after creation. */
1791         struct list_head                ci_layers;
1792         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1793         struct cl_lockset              ci_lockset;
1794         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1795         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1796         union {
1797                 struct cl_rd_io {
1798                         struct cl_io_rw_common rd;
1799                 } ci_rd;
1800                 struct cl_wr_io {
1801                         struct cl_io_rw_common wr;
1802                         int                    wr_append;
1803                         int                    wr_sync;
1804                 } ci_wr;
1805                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1806                 struct cl_setattr_io {
1807                         struct ost_lvb           sa_attr;
1808                         unsigned int             sa_attr_flags;
1809                         unsigned int             sa_valid;
1810                         int                      sa_stripe_index;
1811                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1812                         struct obd_capa         *sa_capa;
1813                 } ci_setattr;
1814                 struct cl_data_version_io {
1815                         u64 dv_data_version;
1816                         int dv_flags;
1817                 } ci_data_version;
1818                 struct cl_fault_io {
1819                         /** page index within file. */
1820                         pgoff_t         ft_index;
1821                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1822                         size_t          ft_nob;
1823                         /** writable page? for nopage() only */
1824                         int             ft_writable;
1825                         /** page of an executable? */
1826                         int             ft_executable;
1827                         /** page_mkwrite() */
1828                         int             ft_mkwrite;
1829                         /** resulting page */
1830                         struct cl_page *ft_page;
1831                 } ci_fault;
1832                 struct cl_fsync_io {
1833                         loff_t             fi_start;
1834                         loff_t             fi_end;
1835                         struct obd_capa   *fi_capa;
1836                         /** file system level fid */
1837                         struct lu_fid     *fi_fid;
1838                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1839                         /* how many pages were written/discarded */
1840                         unsigned int       fi_nr_written;
1841                 } ci_fsync;
1842         } u;
1843         struct cl_2queue     ci_queue;
1844         size_t               ci_nob;
1845         int                  ci_result;
1846         unsigned int         ci_continue:1,
1847         /**
1848          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1849          * don't do lockless i/o.
1850          */
1851                              ci_no_srvlock:1,
1852         /**
1853          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1854          */
1855                              ci_need_restart:1,
1856         /**
1857          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1858          * change(page operations, layout change causes all page to be
1859          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1860          */
1861                              ci_ignore_layout:1,
1862         /**
1863          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1864          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1865          * verify layout because HSM won't release openning files.
1866          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1867          * and setattr.
1868          */
1869                              ci_verify_layout:1,
1870         /**
1871          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1872          */
1873                              ci_restore_needed:1,
1874         /**
1875          * O_NOATIME
1876          */
1877                              ci_noatime:1;
1878         /**
1879          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1880          */
1881         unsigned             ci_owned_nr;
1882 };
1883
1884 /** @} cl_io */
1885
1886 /** \addtogroup cl_req cl_req
1887  * @{ */
1888 /** \struct cl_req
1889  * Transfer.
1890  *
1891  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
1892  *
1893  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
1894  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
1895  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
1896  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
1897  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
1898  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
1899  *
1900  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
1901  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
1902  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
1903  *       path.
1904  *
1905  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
1906  * representation for a network RPC.
1907  *
1908  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
1909  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
1910  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
1911  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
1912  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
1913  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
1914  *
1915  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
1916  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
1917  * the resulting req's.
1918  *
1919  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
1920  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
1921  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
1922  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
1923  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
1924  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
1925  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
1926  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
1927  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
1928  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
1929  *
1930  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
1931  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
1932  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
1933  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
1934  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
1935  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
1936  * transfer right now.
1937  *
1938  * FUTURE
1939  *
1940  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
1941  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
1942  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
1943  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
1944  * memory pressure induced write-out) really high priority.
1945  *
1946  */
1947
1948 /**
1949  * Per-transfer attributes.
1950  */
1951 struct cl_req_attr {
1952         /** Generic attributes for the server consumption. */
1953         struct obdo     *cra_oa;
1954         /** Capability. */
1955         struct obd_capa *cra_capa;
1956         /** Jobid */
1957         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1958 };
1959
1960 /**
1961  * Transfer request operations definable at every layer.
1962  *
1963  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
1964  * methods.
1965  */
1966 struct cl_req_operations {
1967         /**
1968          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
1969          * complete (all pages are added).
1970          *
1971          * \see osc_req_prep()
1972          */
1973         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
1974                          const struct cl_req_slice *slice);
1975         /**
1976          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
1977          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
1978          *
1979          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
1980          *            \a oa.
1981          *
1982          * \param oa struct obdo where attributes are placed
1983          *
1984          * \param flags \a oa fields to be filled.
1985          */
1986         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
1987                              const struct cl_req_slice *slice,
1988                              const struct cl_object *obj,
1989                              struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
1990         /**
1991          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
1992          * transfer completed. Has to free all state allocated by
1993          * cl_device_operations::cdo_req_init().
1994          */
1995         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
1996                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
1997 };
1998
1999 /**
2000  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2001  */
2002 struct cl_req_obj {
2003         /** object itself */
2004         struct cl_object   *ro_obj;
2005         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2006         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2007         /* something else? Number of pages for a given object? */
2008 };
2009
2010 /**
2011  * Transfer request.
2012  *
2013  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2014  * them exclusively and knows when to free them.
2015  *
2016  * Life cycle.
2017  *
2018  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2019  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2020  * state in every layer.
2021  *
2022  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2023  * contains pages for.
2024  *
2025  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2026  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2027  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2028  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2029  *
2030  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2031  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2032  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2033  * req's pages.
2034  */
2035 struct cl_req {
2036         enum cl_req_type        crq_type;
2037         /** A list of pages being transferred */
2038         struct list_head        crq_pages;
2039         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2040         unsigned                crq_nrpages;
2041         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2042         struct cl_req_obj       *crq_o;
2043         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2044         unsigned                crq_nrobjs;
2045         struct list_head        crq_layers;
2046 };
2047
2048 /**
2049  * Per-layer state for request.
2050  */
2051 struct cl_req_slice {
2052         struct cl_req                   *crs_req;
2053         struct cl_device                *crs_dev;
2054         struct list_head                 crs_linkage;
2055         const struct cl_req_operations  *crs_ops;
2056 };
2057
2058 /* @} cl_req */
2059
2060 enum cache_stats_item {
2061         /** how many cache lookups were performed */
2062         CS_lookup = 0,
2063         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2064         CS_hit,
2065         /** how many entities are in the cache right now */
2066         CS_total,
2067         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2068          * evicted) right now */
2069         CS_busy,
2070         /** how many entities were created at all */
2071         CS_create,
2072         CS_NR
2073 };
2074
2075 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2076
2077 /**
2078  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2079  */
2080 struct cache_stats {
2081         const char      *cs_name;
2082         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2083 };
2084
2085 /** These are not exported so far */
2086 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2087
2088 /**
2089  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2090  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2091  * clients to co-exist in the single address space.
2092  */
2093 struct cl_site {
2094         struct lu_site          cs_lu;
2095         /**
2096          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2097          * per-cpu counters is needed.
2098          *
2099          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2100          *
2101          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2102          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2103          */
2104         struct cache_stats      cs_pages;
2105         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2106 };
2107
2108 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2109 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2110 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2111
2112 /**
2113  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2114  * ll_rd_*()-style functions.
2115  */
2116 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2117
2118 /**
2119  * \name helpers
2120  *
2121  * Type conversion and accessory functions.
2122  */
2123 /** @{ */
2124
2125 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2126 {
2127         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2128 }
2129
2130 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2131 {
2132         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2133         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2134 }
2135
2136 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2137 {
2138         return &d->cd_lu_dev;
2139 }
2140
2141 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2142 {
2143         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2144         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2145 }
2146
2147 static inline const struct cl_object_conf *
2148 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2149 {
2150         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2151 }
2152
2153 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2154 {
2155         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2156 }
2157
2158 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2159 {
2160         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2161 }
2162
2163 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2164 {
2165         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2166 }
2167
2168 static inline
2169 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2170 {
2171         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2172 }
2173
2174 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2175 {
2176         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2177 }
2178
2179 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2180 {
2181         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2182 }
2183
2184 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2185                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2186                        const struct cl_page_operations *ops);
2187 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2188                        struct cl_object *obj,
2189                        const struct cl_lock_operations *ops);
2190 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2191                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2192 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2193                       struct cl_device *dev,
2194                       const struct cl_req_operations *ops);
2195 /** @} helpers */
2196
2197 /** \defgroup cl_object cl_object
2198  * @{ */
2199 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2200 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2201                                  const struct lu_fid *fid,
2202                                  const struct cl_object_conf *c);
2203
2204 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2205 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2206 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2207 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2208 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2209 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2210 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2211                         struct cl_attr *attr);
2212 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2213                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2214 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2215                            struct ost_lvb *lvb);
2216 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2217                            const struct cl_object_conf *conf);
2218 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2219 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2220 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2221                         struct lov_user_md __user *lum);
2222 int cl_object_find_cbdata(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2223                           ldlm_iterator_t iter, void *data);
2224 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2225                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2226                      size_t *buflen);
2227 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2228                          struct cl_layout *cl);
2229 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2230
2231 /**
2232  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2233  */
2234 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2235 {
2236         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2237 }
2238
2239 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2240 {
2241         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2242         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2243         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2244 }
2245
2246 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2247                                          struct cl_page *page)
2248 {
2249         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2250 }
2251
2252 /**
2253  * Return refcount of cl_object.
2254  */
2255 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2256 {
2257         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2258         return atomic_read(&header->loh_ref);
2259 }
2260
2261 /** @} cl_object */
2262
2263 /** \defgroup cl_page cl_page
2264  * @{ */
2265 enum {
2266         CLP_GANG_OKAY = 0,
2267         CLP_GANG_RESCHED,
2268         CLP_GANG_AGAIN,
2269         CLP_GANG_ABORT
2270 };
2271 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2272
2273 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2274                                      struct cl_object *obj,
2275                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2276                                      enum cl_page_type type);
2277 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2278                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2279                                      struct page *vmpage,
2280                                      enum cl_page_type type);
2281 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2282 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2283                                      struct cl_page *page);
2284 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2285                                      lu_printer_t printer,
2286                                      const struct cl_page *pg);
2287 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2288                                      lu_printer_t printer,
2289                                      const struct cl_page *pg);
2290 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2291 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2292
2293 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2294                                        const struct lu_device_type *dtype);
2295
2296 /**
2297  * \name ownership
2298  *
2299  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2300  */
2301 /** @{ */
2302
2303 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2304                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2305 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2306                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2307 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2308                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2309 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2310                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2311 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2312                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2313 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2314
2315 /** @} ownership */
2316
2317 /**
2318  * \name transfer
2319  *
2320  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2321  * tracking transfer state.
2322  */
2323 /** @{ */
2324 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2325                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2326 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2327                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2328 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2329                          enum cl_req_type crt);
2330 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2331                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2332 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2333                          int from, int to);
2334 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2335 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2336                          struct cl_page *pg);
2337
2338 /** @} transfer */
2339
2340
2341 /**
2342  * \name helper routines
2343  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2344  */
2345 /** @{ */
2346 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2347                         struct cl_page *pg);
2348 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2349 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2350                             const struct cl_page *pg);
2351 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2352                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2353 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2354 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2355 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2356
2357 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2358                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2359 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2360                          lu_printer_t printer,
2361                          const struct cl_lock_descr *descr);
2362 /* @} helper */
2363
2364 /**
2365  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2366  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2367  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2368  * layer for recovery purposes.
2369  */
2370 struct cl_client_cache {
2371         /**
2372          * # of client cache refcount
2373          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2374          */
2375         atomic_t                ccc_users;
2376         /**
2377          * # of threads are doing shrinking
2378          */
2379         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2380         /**
2381          * # of LRU entries available
2382          */
2383         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2384         /**
2385          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2386          */
2387         struct list_head        ccc_lru;
2388         /**
2389          * Max # of LRU entries
2390          */
2391         unsigned long           ccc_lru_max;
2392         /**
2393          * Lock to protect ccc_lru list
2394          */
2395         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2396         /**
2397          * Set if unstable check is enabled
2398          */
2399         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2400         /**
2401          * # of unstable pages for this mount point
2402          */
2403         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2404         /**
2405          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2406          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2407          */
2408         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2409 };
2410 /**
2411  * cl_cache functions
2412  */
2413 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2414 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2415 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2416
2417 /** @} cl_page */
2418
2419 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2420  * @{ */
2421 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2422                     struct cl_lock *lock);
2423 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2424                  const struct cl_io *io);
2425 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2426 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2427                                        const struct lu_device_type *dtype);
2428 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2429
2430 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2431                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2432 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2433
2434 /** @} cl_lock */
2435
2436 /** \defgroup cl_io cl_io
2437  * @{ */
2438
2439 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2440                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2441 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2442                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2443 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2444                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2445 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2446
2447 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2448 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2449 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2450 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2451 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2452 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2453 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2454 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2455                           struct cl_io_lock_link *link);
2456 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2457                            struct cl_lock_descr *descr);
2458 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2459                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2460 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2461                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2462                           long timeout);
2463 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2464                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2465                           cl_commit_cbt cb);
2466 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2467                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2468 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2469                           size_t nob);
2470 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2471                           struct cl_page_list *queue);
2472 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2473
2474 /**
2475  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2476  */
2477 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2478 {
2479         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2480 }
2481
2482 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2483 {
2484         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2485 }
2486
2487 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2488 {
2489         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2490 }
2491
2492 /**
2493  * True, iff \a io is a truncate(2).
2494  */
2495 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2496 {
2497         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2498                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2499 }
2500
2501 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2502
2503 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2504                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2505
2506 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2507 do {                                                                    \
2508         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2509                                                                         \
2510         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2511         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2512                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
2513 } while (0)
2514
2515 /** @} cl_io */
2516
2517 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2518  * @{ */
2519
2520 /**
2521  * Last page in the page list.
2522  */
2523 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2524 {
2525         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2526         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2527 }
2528
2529 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2530 {
2531         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2532         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2533 }
2534
2535 /**
2536  * Iterate over pages in a page list.
2537  */
2538 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2539         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2540
2541 /**
2542  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2543  */
2544 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2545         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2546
2547 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2548 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2549 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2550                           struct cl_page *page);
2551 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2552                           struct cl_page *page);
2553 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2554                           struct cl_page_list *head);
2555 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2556                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2557 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2558                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2559 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
2560                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2561 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2562                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2563 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2564                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2565 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2566
2567 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2568 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2569 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2570                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2571 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2572                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2573 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2574                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2575 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2576 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2577
2578 /** @} cl_page_list */
2579
2580 /** \defgroup cl_req cl_req
2581  * @{ */
2582 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
2583                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
2584
2585 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2586                        struct cl_page *page);
2587 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2588 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
2589 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2590                      struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
2591 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
2592
2593 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2594  * @{ */
2595
2596 /**
2597  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2598  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2599  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2600  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2601  */
2602 struct cl_sync_io {
2603         /** number of pages yet to be transferred. */
2604         atomic_t                csi_sync_nr;
2605         /** error code. */
2606         int                     csi_sync_rc;
2607         /** barrier of destroy this structure */
2608         atomic_t                csi_barrier;
2609         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2610         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2611         /** callback to invoke when this IO is finished */
2612         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2613                                               struct cl_sync_io *);
2614 };
2615
2616 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2617                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2618 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2619                      long timeout);
2620 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2621                      int ioret);
2622 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2623
2624 /** @} cl_sync_io */
2625
2626 /** @} cl_req */
2627
2628 /** \defgroup cl_env cl_env
2629  *
2630  * lu_env handling for a client.
2631  *
2632  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2633  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2634  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2635  * where
2636  *
2637  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2638  *
2639  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2640  *
2641  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2642  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2643  * into VFS or MM that call back into lustre.
2644  *
2645  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2646  * optimizations:
2647  *
2648  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2649  *     longer used environments instead of destroying them;
2650  *
2651  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
2652  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
2653  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
2654  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
2655  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
2656  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
2657  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
2658  *       - cl_env_get
2659  *       - cl_env_implant
2660  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
2661  *
2662  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2663  * @{ */
2664
2665 struct cl_env_nest {
2666         int   cen_refcheck;
2667         void *cen_cookie;
2668 };
2669
2670 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
2671 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
2672 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
2673 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
2674 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
2675 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
2676 void          *cl_env_reenter    (void);
2677 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
2678 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2679 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2680 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2681 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
2682 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
2683
2684 /** @} cl_env */
2685
2686 /*
2687  * Misc
2688  */
2689 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2690 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2691
2692 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2693                                 struct lu_device_type *ldt,
2694                                 struct lu_device *next);
2695 /** @} clio */
2696
2697 int cl_global_init(void);
2698 void cl_global_fini(void);
2699
2700 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */