Whamcloud - gitweb
2e305f3ba1743fddcd2d9170a82363c984780145
[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, 2013, 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  *          - cl_object_header::coh_lock_guard
86  *          - lu_site::ls_guard
87  *
88  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
89  * reference-counting design.
90  *
91  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
92  * design.
93  *
94  * @{
95  */
96
97 /*
98  * super-class definitions.
99  */
100 #include <libcfs/libcfs.h>
101 #include <lu_object.h>
102 #include <linux/mutex.h>
103 #include <linux/radix-tree.h>
104
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108 struct cl_device_operations;
109
110 struct cl_object;
111 struct cl_object_page_operations;
112 struct cl_object_lock_operations;
113
114 struct cl_page;
115 struct cl_page_slice;
116 struct cl_lock;
117 struct cl_lock_slice;
118
119 struct cl_lock_operations;
120 struct cl_page_operations;
121
122 struct cl_io;
123 struct cl_io_slice;
124
125 struct cl_req;
126 struct cl_req_slice;
127
128 /**
129  * Operations for each data device in the client stack.
130  *
131  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
132  */
133 struct cl_device_operations {
134         /**
135          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
136          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
137          * data, and to attach them to the cl_req by calling
138          * cl_req_slice_add().
139          *
140          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
141          * \see ccc_req_init()
142          */
143         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
144                             struct cl_req *req);
145 };
146
147 /**
148  * Device in the client stack.
149  *
150  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
151  */
152 struct cl_device {
153         /** Super-class. */
154         struct lu_device                   cd_lu_dev;
155         /** Per-layer operation vector. */
156         const struct cl_device_operations *cd_ops;
157 };
158
159 /** \addtogroup cl_object cl_object
160  * @{ */
161 /**
162  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
163  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
164  * from sub-objects' ones.
165  */
166 struct cl_attr {
167         /** Object size, in bytes */
168         loff_t cat_size;
169         /**
170          * Known minimal size, in bytes.
171          *
172          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
173          */
174         loff_t cat_kms;
175         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
176         time_t cat_mtime;
177         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
178         time_t cat_atime;
179         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
180         time_t cat_ctime;
181         /**
182          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
183          *
184          * \todo XXX An interface for block size is needed.
185          */
186         __u64  cat_blocks;
187         /**
188          * User identifier for quota purposes.
189          */
190         uid_t  cat_uid;
191         /**
192          * Group identifier for quota purposes.
193          */
194         gid_t  cat_gid;
195
196         /* nlink of the directory */
197         __u64  cat_nlink;
198 };
199
200 /**
201  * Fields in cl_attr that are being set.
202  */
203 enum cl_attr_valid {
204         CAT_SIZE   = 1 << 0,
205         CAT_KMS    = 1 << 1,
206         CAT_MTIME  = 1 << 3,
207         CAT_ATIME  = 1 << 4,
208         CAT_CTIME  = 1 << 5,
209         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
210         CAT_UID    = 1 << 7,
211         CAT_GID    = 1 << 8
212 };
213
214 /**
215  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
216  * stacks.
217  *
218  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
219  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
220  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
221  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
222  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
223  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
224  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
225  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
226  *    table.
227  *
228  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
229  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
230  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
231  *    layers:
232  *
233  *        - vvp
234  *        - lov
235  *
236  *    whereas its sub-objects are composed of
237  *
238  *        - lovsub
239  *        - osc
240  *
241  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
242  *    track of the object-subobject relationship.
243  *
244  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
245  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
246  *    destroyed too.
247  *
248  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
249  */
250 struct cl_object {
251         /** super class */
252         struct lu_object                   co_lu;
253         /** per-object-layer operations */
254         const struct cl_object_operations *co_ops;
255         /** offset of page slice in cl_page buffer */
256         int                                co_slice_off;
257 };
258
259 /**
260  * Description of the client object configuration. This is used for the
261  * creation of a new client object that is identified by a more state than
262  * fid.
263  */
264 struct cl_object_conf {
265         /** Super-class. */
266         struct lu_object_conf     coc_lu;
267         union {
268                 /**
269                  * Object layout. This is consumed by lov.
270                  */
271                 struct lustre_md *coc_md;
272                 /**
273                  * Description of particular stripe location in the
274                  * cluster. This is consumed by osc.
275                  */
276                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
277         } u;
278         /**
279          * VFS inode. This is consumed by vvp.
280          */
281         struct inode             *coc_inode;
282         /**
283          * Layout lock handle.
284          */
285         struct ldlm_lock         *coc_lock;
286         /**
287          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
288          */
289         int                       coc_opc;
290 };
291
292 enum {
293         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
294          * holding layout lock. */
295         OBJECT_CONF_SET = 0,
296         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
297          * layout lock. */
298         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
299         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
300          * set up. */
301         OBJECT_CONF_WAIT = 2
302 };
303
304 /**
305  * Operations implemented for each cl object layer.
306  *
307  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
308  */
309 struct cl_object_operations {
310         /**
311          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
312          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
313          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
314          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
315          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
316          * sense). Optional.
317          *
318          * \retval NULL success.
319          *
320          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
321          *
322          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
323          *         to be used instead of newly created.
324          */
325         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
326                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
327         /**
328          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
329          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
330          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
331          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
332          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
333          */
334         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
335                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
336                               const struct cl_io *io);
337         /**
338          * Initialize io state for a given layer.
339          *
340          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
341          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
342          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
343          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
344          * participating in this io share the same session.
345          */
346         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
347                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
348         /**
349          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
350          * called top-to-bottom through all object layers.
351          *
352          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
353          *
354          * \return   0: to continue
355          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
356          * from enclosing cl_object_attr_get())
357          * \return -ve: to signal error
358          */
359         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
360                             struct cl_attr *attr);
361         /**
362          * Update attributes.
363          *
364          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
365          * indicating what attributes are to be set.
366          *
367          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
368          *
369          * \return the same convention as for
370          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
371          */
372         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
373                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
374         /**
375          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
376          * configuration.
377          *
378          * XXX error conditions and handling.
379          */
380         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
381                             const struct cl_object_conf *conf);
382         /**
383          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
384          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
385          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
386          *
387          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
388          * \see osc_object_glimpse()
389          */
390         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
391                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
392         /**
393          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
394          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
395          * mainly pages and locks.
396          */
397         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
398 };
399
400 /**
401  * Extended header for client object.
402  */
403 struct cl_object_header {
404         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
405          * here. */
406         struct lu_object_header coh_lu;
407         /** \name locks
408          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
409          * mostly useless otherwise.
410          */
411         /** @{ */
412         /** Lock protecting lock list. */
413         spinlock_t              coh_lock_guard;
414         /** @} locks */
415         /** List of cl_lock's granted for this object. */
416         struct list_head        coh_locks;
417
418         /**
419          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
420          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
421          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
422          * field allows certain code to be written generically, without
423          * limiting possible cl_object layouts unduly.
424          */
425         struct cl_object_header *coh_parent;
426         /**
427          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
428          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
429          * from.
430          *
431          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
432          */
433         spinlock_t               coh_attr_guard;
434         /**
435          * Size of cl_page + page slices
436          */
437         unsigned short           coh_page_bufsize;
438         /**
439          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
440          * sub-object, etc.
441          */
442         unsigned char            coh_nesting;
443 };
444
445 /**
446  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
447  * layer top-to-bottom to \a slice.
448  */
449 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
450         list_for_each_entry((slice),                            \
451                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
452                             co_lu.lo_linkage)
453
454 /**
455  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
456  * layer bottom-to-top to \a slice.
457  */
458 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
459         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
460                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
461                                     co_lu.lo_linkage)
462 /** @} cl_object */
463
464 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
465
466 /** \addtogroup cl_page cl_page
467  * @{ */
468
469 /** \struct cl_page
470  * Layered client page.
471  *
472  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
473  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
474  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
475  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
476  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
477  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
478  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
479  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
480  *
481  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
482  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
483  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
484  *    current design) that
485  *
486  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
487  *          memory pressure),
488  *
489  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
490  *          environment.
491  *
492  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
493  *    established when cl_page is created.
494  *
495  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
496  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
497  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
498  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
499  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
500  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
501  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
502  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
503  *
504  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
505  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
506  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
507  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
508  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
509  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
510  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
511  *    different ways to own a page in the client:
512  *
513  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
514  *
515  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
516  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
517  *
518  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
519  *    cl_page_unassume().
520  *
521  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
522  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
523  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
524  *    destroyed.
525  *
526  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
527  *    pages is the following:
528  *
529  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
530  *          to a page:
531  *
532  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
533  *              spin-lock;
534  *
535  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
536  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
537  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
538  *
539  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
540  *          ways are severed with the proper synchronization
541  *          (cl_page_delete());
542  *
543  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
544  *          lock;
545  *
546  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
547  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
548  *
549  *    Together this guarantees that when last reference to a
550  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
551  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
552  *    ones exist.
553  *
554  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
555  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
556  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
557  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
558  *    page.
559  *
560  * Linux Kernel implementation.
561  *
562  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
563  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
564  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
565  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
566  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
567  *    private data structures).
568  *
569  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
570  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
571  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
572  *    transfer.
573  *
574  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
575  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
576  */
577
578 /**
579  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
580  *
581  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
582  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
583  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
584  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
585  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
586  * are interested in them.
587  */
588 enum cl_page_state {
589         /**
590          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
591          * following cases:
592          *
593          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
594          *     owns it;
595          *
596          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
597          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
598          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
599          *
600          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
601          *     evict the page form the memory;
602          *
603          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
604          */
605         CPS_CACHED,
606         /**
607          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
608          * state as a result of
609          *
610          *     - io creating new page and immediately owning it;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
613          *     and owning it;
614          *
615          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
616          *     and waiting for owner to release the page;
617          *
618          * Page leaves owned state in the following cases:
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
621          *     the cache, doing nothing;
622          *
623          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
624          *     this page;
625          *
626          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
627          *     transfer for this page;
628          *
629          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
630          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
631          *
632          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
633          */
634         CPS_OWNED,
635         /**
636          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
637          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
638          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
639          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
640          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
641          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
642          * made by the hosting environment (that effectively means that the
643          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
644          * advance". This property is mentioned, because it is important when
645          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
646          * enter this state as a result of
647          *
648          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
649          *     write-out of this page, or
650          *
651          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
652          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
653          *     transfer.
654          *
655          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
656          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
657          *
658          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
659          *
660          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
661          */
662         CPS_PAGEOUT,
663         /**
664          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
665          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
666          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
667          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
668          * pages.
669          *
670          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
671          *
672          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
673          */
674         CPS_PAGEIN,
675         /**
676          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
677          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
678          * of truncate.
679          *
680          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
681          *
682          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
683          */
684         CPS_FREEING,
685         CPS_NR
686 };
687
688 enum cl_page_type {
689         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
690          * belongs to. */
691         CPT_CACHEABLE = 1,
692
693         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
694          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
695          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
696         CPT_TRANSIENT,
697 };
698
699 /**
700  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
701  * immutables.
702  *
703  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
704  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
705  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
706  * cl_page::cp_owner (when set).
707  */
708 struct cl_page {
709         /** Reference counter. */
710         atomic_t                 cp_ref;
711         /** Transfer error. */
712         int                      cp_error;
713         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
714         struct cl_object        *cp_obj;
715         /** vmpage */
716         struct page             *cp_vmpage;
717         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
718         struct list_head         cp_batch;
719         /** List of slices. Immutable after creation. */
720         struct list_head         cp_layers;
721         /** Linkage of pages within cl_req. */
722         struct list_head         cp_flight;
723         /**
724          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
725          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
726          */
727         const enum cl_page_state cp_state;
728         /**
729          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
730          * creation.
731          */
732         enum cl_page_type        cp_type;
733
734         /**
735          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
736          * by sub-io. Protected by a VM lock.
737          */
738         struct cl_io            *cp_owner;
739         /**
740          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
741          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
742          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
743          */
744         struct cl_req           *cp_req;
745         /** List of references to this page, for debugging. */
746         struct lu_ref            cp_reference;
747         /** Link to an object, for debugging. */
748         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
749         /** Link to a queue, for debugging. */
750         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
751         /** Assigned if doing a sync_io */
752         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
753 };
754
755 /**
756  * Per-layer part of cl_page.
757  *
758  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
759  */
760 struct cl_page_slice {
761         struct cl_page                  *cpl_page;
762         pgoff_t                          cpl_index;
763         /**
764          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
765          * creation.
766          */
767         struct cl_object                *cpl_obj;
768         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
769         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
770         struct list_head                 cpl_linkage;
771 };
772
773 /**
774  * Lock mode. For the client extent locks.
775  *
776  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
777  * \ingroup cl_lock
778  */
779 enum cl_lock_mode {
780         /**
781          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
782          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
783          * might get promoted to real lock at some point.
784          */
785         CLM_PHANTOM,
786         CLM_READ,
787         CLM_WRITE,
788         CLM_GROUP,
789         CLM_MAX,
790 };
791
792 /**
793  * Requested transfer type.
794  * \ingroup cl_req
795  */
796 enum cl_req_type {
797         CRT_READ,
798         CRT_WRITE,
799         CRT_NR
800 };
801
802 /**
803  * Per-layer page operations.
804  *
805  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
806  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
807  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
808  *
809  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
810  */
811 struct cl_page_operations {
812         /**
813          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
814          * implement these. Current code assumes that this functionality is
815          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
816          */
817
818         /**
819          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
820          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
821          * not owned by other io, and no transfer is going on against
822          * it. Optional.
823          *
824          * \see cl_page_own()
825          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
826          */
827         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
828                         const struct cl_page_slice *slice,
829                         struct cl_io *io, int nonblock);
830         /** Called when ownership it yielded. Optional.
831          *
832          * \see cl_page_disown()
833          * \see vvp_page_disown()
834          */
835         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
836                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
837         /**
838          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
839          * view. Optional.
840          *
841          * \see cl_page_assume()
842          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
843          */
844         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
845                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
846         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
847          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
848          * it.
849          *
850          * \see cl_page_unassume()
851          * \see vvp_page_unassume()
852          */
853         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
854                              const struct cl_page_slice *slice,
855                              struct cl_io *io);
856         /**
857          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
858          *
859          * \see cl_page_export()
860          * \see vvp_page_export()
861          */
862         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
863                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
864         /**
865          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
866          * sense). Used for assertions.
867          *
868          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
869          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
870          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
871          */
872         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
873                                const struct cl_page_slice *slice);
874         /**
875          * Page destruction.
876          */
877
878         /**
879          * Called when page is truncated from the object. Optional.
880          *
881          * \see cl_page_discard()
882          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
883          */
884         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
885                             const struct cl_page_slice *slice,
886                             struct cl_io *io);
887         /**
888          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
889          * destroyed. Optional.
890          *
891          * \see cl_page_delete()
892          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
893          */
894         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
895                            const struct cl_page_slice *slice);
896         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
897         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
898                          struct cl_page_slice *slice);
899
900         /**
901          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
902          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
903          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
904          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
905          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
906          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
907          * user goes away, too.
908          *
909          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
910          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
911          * \retval         0: this layer cannot decide.
912          *
913          * \see cl_page_is_under_lock()
914          */
915         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
916                                  const struct cl_page_slice *slice,
917                                  struct cl_io *io, pgoff_t *max);
918
919         /**
920          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
921          *
922          * \see cl_page_print()
923          */
924         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
925                          const struct cl_page_slice *slice,
926                          void *cookie, lu_printer_t p);
927         /**
928          * \name transfer
929          *
930          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
931          * transfer formation and life-cycle.
932          *
933          * @{
934          */
935         /**
936          * Request type dependent vector of operations.
937          *
938          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
939          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
940          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
941          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
942          * provided. That is, method invocation usually looks like
943          *
944          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
945          */
946         struct {
947                 /**
948                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
949                  * cl_page_list.
950                  *
951                  * \return    0         : page is eligible for submission;
952                  * \return    -EALREADY : skip this page;
953                  * \return    -ve       : error.
954                  *
955                  * \see cl_page_prep()
956                  */
957                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
958                                  const struct cl_page_slice *slice,
959                                  struct cl_io *io);
960                 /**
961                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
962                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
963                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
964                  *
965                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
966                  * guaranteed however, that the page involved and its object
967                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
968                  * safe).
969                  *
970                  * \see cl_page_completion()
971                  */
972                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
973                                        const struct cl_page_slice *slice,
974                                        int ioret);
975                 /**
976                  * Called when cached page is about to be added to the
977                  * cl_req as a part of req formation.
978                  *
979                  * \return    0       : proceed with this page;
980                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
981                  * \return    -ve     : error.
982                  *
983                  * \see cl_page_make_ready()
984                  */
985                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
986                                        const struct cl_page_slice *slice);
987         } io[CRT_NR];
988         /**
989          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
990          * transmitted.
991          *
992          * This is used for immediate transfers.
993          *
994          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
995          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
996          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
997          * this for page queues.
998          *
999          * \see cl_page_clip()
1000          */
1001         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1002                          const struct cl_page_slice *slice,
1003                          int from, int to);
1004         /**
1005          * \pre  the page was queued for transferring.
1006          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1007          *       is returned if it has already been in transferring.
1008          *
1009          * This is one of seldom page operation which is:
1010          * 0. called from top level;
1011          * 1. don't have vmpage locked;
1012          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1013          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1014          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1015          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1016          *
1017          * \see osc_page_cancel().
1018          */
1019         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1020                           const struct cl_page_slice *slice);
1021         /**
1022          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1023          * right now.
1024          *
1025          * \see cl_page_flush()
1026          */
1027         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1028                          const struct cl_page_slice *slice,
1029                          struct cl_io *io);
1030         /** @} transfer */
1031 };
1032
1033 /**
1034  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1035  */
1036 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1037 do {                                                                    \
1038         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1039                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1040                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1041                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1042         }                                                               \
1043 } while (0)
1044
1045 /**
1046  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1047  */
1048 #define CL_PAGE_HEADER(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_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1053                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1054         }                                                                     \
1055 } while (0)
1056
1057 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1058 {
1059         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1060         return page->cp_vmpage;
1061 }
1062
1063 /**
1064  * Check if a cl_page is in use.
1065  *
1066  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1067  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1068  */
1069 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1070 {
1071         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1072 }
1073
1074 /**
1075  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1076  */
1077 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1078 /**
1079  * Caller doesn't hold a refcount.
1080  */
1081 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1082
1083 /** @} cl_page */
1084
1085 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1086  * @{ */
1087 /** \struct cl_lock
1088  *
1089  * Extent locking on the client.
1090  *
1091  * LAYERING
1092  *
1093  * The locking model of the new client code is built around
1094  *
1095  *        struct cl_lock
1096  *
1097  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1098  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1099  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1100  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1101  *
1102  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1103  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1104  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1105  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1106  * like a tree.
1107  *
1108  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1109  *
1110  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1111  *     - lov_lock (lov specific data).
1112  *
1113  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1114  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1115  *
1116  *     - lovsub_lock, and
1117  *     - osc_lock
1118  *
1119  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1120  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1121  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1122  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1123  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1124  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1125  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1126  *
1127  * LIFE CYCLE
1128  *
1129  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1130  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1131  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1132  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1133  *
1134  * STATE MACHINE
1135  *
1136  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1137  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1138  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1139  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1140  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1141  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1142  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1143  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1144  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1145  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1146  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1147  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1148  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1149  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1150  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1151  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1152  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1153  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1154  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1155  * functions).
1156  *
1157  * For a description of state machine states and transitions see enum
1158  * cl_lock_state.
1159  *
1160  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1161  *
1162  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1163  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1164  *       can be only acquired on a lock that is not in
1165  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1166  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1167  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1168  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1169  *
1170  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1171  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1172  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1173  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1174  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1175  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1176  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1177  *       cl_lock::cll_users.
1178  *
1179  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1180  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1181  *
1182  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1183  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1184  *
1185  * CONCURRENCY
1186  *
1187  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1188  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1189  *
1190  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1191  *
1192  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1193  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1194  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1195  *
1196  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1197  *       and mutex is released.
1198  *
1199  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1200  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1201  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1202  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1203  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1204  *       the loop.
1205  *
1206  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1207  * first to avoid dead-lock.
1208  *
1209  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1210  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1211  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1212  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1213  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1214  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1215  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1216  * locks, that cannot dead-lock).
1217  *
1218  * INTERFACE AND USAGE
1219  *
1220  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1221  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1222  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1223  *
1224  * One important difference with the old client locking model is that new
1225  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1226  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1227  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1228  * every lock creation.
1229  *
1230  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1231  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1232  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1233  * before it can be used.
1234  *
1235  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1236  *
1237  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1238  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1239  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1240  *
1241  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1242  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1243  *
1244  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1245  *
1246  *     - locks are released into cache.
1247  *
1248  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1249  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1250  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1251  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1252  *
1253  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1254  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1255  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1256  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1257  * sacrificing correctness. This includes:
1258  *
1259  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1260  *  atomicity;
1261  *
1262  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1263  *
1264  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1265  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1266  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1267  *
1268  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1269  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1270  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1271  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1272  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1273  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1274  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1275  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1276  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1277  *
1278  * Interaction with DLM
1279  *
1280  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1281  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1282  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1283  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1284  * description of interaction with DLM.
1285  */
1286
1287 /**
1288  * Lock description.
1289  */
1290 struct cl_lock_descr {
1291         /** Object this lock is granted for. */
1292         struct cl_object *cld_obj;
1293         /** Index of the first page protected by this lock. */
1294         pgoff_t           cld_start;
1295         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1296         pgoff_t           cld_end;
1297         /** Group ID, for group lock */
1298         __u64             cld_gid;
1299         /** Lock mode. */
1300         enum cl_lock_mode cld_mode;
1301         /**
1302          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1303          * enum cl_enq_flags.
1304          */
1305         __u32             cld_enq_flags;
1306 };
1307
1308 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1309 #define PDESCR(descr)                                                   \
1310         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1311         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1312
1313 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1314
1315 /**
1316  * Lock state-machine states.
1317  *
1318  * \htmlonly
1319  * <pre>
1320  *
1321  * Possible state transitions:
1322  *
1323  *              +------------------>NEW
1324  *              |                    |
1325  *              |                    | cl_enqueue_try()
1326  *              |                    |
1327  *              |    cl_unuse_try()  V
1328  *              |  +--------------QUEUING (*)
1329  *              |  |                 |
1330  *              |  |                 | cl_enqueue_try()
1331  *              |  |                 |
1332  *              |  | cl_unuse_try()  V
1333  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1334  *    canceled  |  |                 |
1335  *              |  |                 | cl_wait_try()
1336  *              |  |                 |
1337  *              |  |                (R)
1338  *              |  |                 |
1339  *              |  |                 V
1340  *              |  |                HELD<---------+
1341  *              |  |                 |            |
1342  *              |  |                 |            | cl_use_try()
1343  *              |  |  cl_unuse_try() |            |
1344  *              |  |                 |            |
1345  *              |  |                 V         ---+ 
1346  *              |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1347  *              |                    |            |
1348  *              |     cl_unuse_try() |            | cached lock found
1349  *              |                    |            | cl_use_try()
1350  *              |                    |            |
1351  *              |                    V            |
1352  *              +------------------CACHED---------+
1353  *                                   |
1354  *                                  (C)
1355  *                                   |
1356  *                                   V
1357  *                                FREEING
1358  *
1359  * Legend:
1360  *
1361  *         In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1362  *         in the diagram) is possible.
1363  *
1364  *         (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1365  *         to handle arrival of lock reply.
1366  *
1367  *         (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1368  *
1369  *         (D) is the transit state which means the lock is changing.
1370  *
1371  *         Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1372  *         diagram in case of unrecoverable error.
1373  * </pre>
1374  * \endhtmlonly
1375  *
1376  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1377  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1378  * nested state-machines.
1379  *
1380  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1381  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1382  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1383  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1384  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1385  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1386  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1387  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1388  * in the same state).
1389  */
1390 enum cl_lock_state {
1391         /**
1392          * Lock that wasn't yet enqueued
1393          */
1394         CLS_NEW,
1395         /**
1396          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1397          * with the other side.
1398          */
1399         CLS_QUEUING,
1400         /**
1401          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1402          * granted.
1403          */
1404         CLS_ENQUEUED,
1405         /**
1406          * Lock granted, actively used by some IO.
1407          */
1408         CLS_HELD,
1409         /**
1410          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1411          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1412          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1413          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1414          * at unuse case.
1415          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1416          * state, it must wait for the lock.
1417          * See state diagram for details.
1418          */
1419         CLS_INTRANSIT,
1420         /**
1421          * Lock granted, not used.
1422          */
1423         CLS_CACHED,
1424         /**
1425          * Lock is being destroyed.
1426          */
1427         CLS_FREEING,
1428         CLS_NR
1429 };
1430
1431 enum cl_lock_flags {
1432         /**
1433          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1434          * cl_lock_cancel0()).
1435          */
1436         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1437         /** cancellation is pending for this lock. */
1438         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1439         /** destruction is pending for this lock. */
1440         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1441         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1442         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1443 };
1444
1445 /**
1446  * Lock closure.
1447  *
1448  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1449  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1450  * this is a closure of).
1451  *
1452  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1453  *
1454  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1455  *       state-machines), and
1456  *
1457  *     - shared sub-locks.
1458  *
1459  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1460  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1461  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1462  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1463  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1464  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1465  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1466  */
1467 struct cl_lock_closure {
1468         /**
1469          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1470          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1471          * origin is released before waiting.
1472          */
1473         struct cl_lock   *clc_origin;
1474         /**
1475          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1476          * cl_lock::cll_inclosure.
1477          */
1478         struct list_head  clc_list;
1479         /**
1480          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1481          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1482          * is currently mutexed by some other thread.
1483          *
1484          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1485          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1486          *
1487          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1488          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1489          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1490          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1491          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1492          * caller.
1493          */
1494         int               clc_wait;
1495         /** Number of locks in the closure. */
1496         int               clc_nr;
1497 };
1498
1499 /**
1500  * Layered client lock.
1501  */
1502 struct cl_lock {
1503         /** Reference counter. */
1504         atomic_t                cll_ref;
1505         /** List of slices. Immutable after creation. */
1506         struct list_head        cll_layers;
1507         /**
1508          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1509          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1510          */
1511         struct list_head        cll_linkage;
1512         /**
1513          * Parameters of this lock. Protected by
1514          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1515          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1516          * cl_lock_modify().
1517          */
1518         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1519         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1520         enum cl_lock_state    cll_state;
1521         /** signals state changes. */
1522         wait_queue_head_t     cll_wq;
1523         /**
1524          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1525          *
1526          * Locking rules: this mutex is never held across network
1527          * communication, except when lock is being canceled.
1528          *
1529          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1530          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1531          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1532          * by try-locking.
1533          *
1534          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1535          */
1536         struct mutex            cll_guard;
1537         struct task_struct    *cll_guarder;
1538         int                   cll_depth;
1539
1540         /**
1541          * the owner for INTRANSIT state
1542          */
1543         struct task_struct    *cll_intransit_owner;
1544         int                   cll_error;
1545         /**
1546          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1547          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1548          *
1549          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1550          */
1551         int                   cll_holds;
1552          /**
1553           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1554           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1555           * cl_lock::cll_guard.
1556           *
1557           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1558           */
1559         int                   cll_users;
1560         /**
1561          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1562          * protected by cl_lock::cll_guard.
1563          */
1564         unsigned long         cll_flags;
1565         /**
1566          * A linkage into a list of locks in a closure.
1567          *
1568          * \see cl_lock_closure
1569          */
1570         struct list_head        cll_inclosure;
1571         /**
1572          * Confict lock at queuing time.
1573          */
1574         struct cl_lock       *cll_conflict;
1575         /**
1576          * A list of references to this lock, for debugging.
1577          */
1578         struct lu_ref         cll_reference;
1579         /**
1580          * A list of holds on this lock, for debugging.
1581          */
1582         struct lu_ref         cll_holders;
1583         /**
1584          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1585          */
1586         struct lu_ref_link    cll_obj_ref;
1587 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1588         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1589         struct lockdep_map    dep_map;
1590 #endif
1591 };
1592
1593 /**
1594  * Per-layer part of cl_lock
1595  *
1596  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1597  */
1598 struct cl_lock_slice {
1599         struct cl_lock                  *cls_lock;
1600         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1601          * creation. */
1602         struct cl_object                *cls_obj;
1603         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1604         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1605         struct list_head                 cls_linkage;
1606 };
1607
1608 /**
1609  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1610  *
1611  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1612  */
1613 enum cl_lock_transition {
1614         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1615         CLO_WAIT        = 1,
1616         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1617         CLO_REPEAT      = 2,
1618         /** lower layer re-enqueued. */
1619         CLO_REENQUEUED  = 3,
1620 };
1621
1622 /**
1623  *
1624  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1625  */
1626 struct cl_lock_operations {
1627         /**
1628          * \name statemachine
1629          *
1630          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1631          * lock from one state to another, as described in the commentary
1632          * above enum #cl_lock_state.
1633          *
1634          * \retval 0          this layer has nothing more to do to before
1635          *                       transition to the target state happens;
1636          *
1637          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1638          *                    mutex, repeat invocation of transition method
1639          *                    across all layers;
1640          *
1641          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1642          *                    immediately, as it has to wait for certain event
1643          *                    (e.g., the communication with the server). It
1644          *                    is guaranteed, that when the state transfer
1645          *                    becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1646          *                    is signaled. Caller can wait for this event by
1647          *                    calling cl_lock_state_wait();
1648          *
1649          * \retval -ve        failure, abort state transition, move the lock
1650          *                    into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1651          *                    cl_lock::cll_error.
1652          *
1653          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1654          * is moved into corresponding target state. All state transition
1655          * methods are optional.
1656          */
1657         /** @{ */
1658         /**
1659          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1660          *
1661          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1662          * \see osc_lock_enqueue()
1663          */
1664         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1665                             const struct cl_lock_slice *slice,
1666                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1667         /**
1668          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1669          *
1670          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1671          */
1672         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1673                          const struct cl_lock_slice *slice);
1674         /**
1675          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1676          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1677          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1678          * has to be re-initialized.
1679          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1680          *
1681          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1682          */
1683         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1684                           const struct cl_lock_slice *slice);
1685         /**
1686          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1687          *
1688          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1689          *
1690          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1691          */
1692         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1693                         const struct cl_lock_slice *slice);
1694         /** @} statemachine */
1695         /**
1696          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1697          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1698          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1699          * top-lock. Optional
1700          *
1701          * \see lovsub_lock_state()
1702          */
1703         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1704                           const struct cl_lock_slice *slice,
1705                           enum cl_lock_state st);
1706         /**
1707          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1708          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1709          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1710          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1711          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1712          *
1713          * XXX this should take more information about lock needed by
1714          * io. Probably lock description or something similar.
1715          *
1716          * \see lov_fits_into()
1717          */
1718         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1719                              const struct cl_lock_slice *slice,
1720                              const struct cl_lock_descr *need,
1721                              const struct cl_io *io);
1722         /**
1723          * \name ast
1724          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1725          * executed bottom-to-top.
1726          */
1727         /** @{ */
1728
1729         /**
1730          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1731          * the request of server.
1732          */
1733         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1734                            const struct cl_lock_slice *slice);
1735         /**
1736          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1737          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1738          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1739          *
1740          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1741          */
1742         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1743                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1744         /** @} ast */
1745
1746         /**
1747          * \see lovsub_lock_closure()
1748          */
1749         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1750                            const struct cl_lock_slice *slice,
1751                            struct cl_lock_closure *closure);
1752         /**
1753          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1754          * result of server granting more generous lock than was requested).
1755          *
1756          * \see lovsub_lock_modify()
1757          */
1758         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1759                           const struct cl_lock_slice *slice,
1760                           const struct cl_lock_descr *updated);
1761         /**
1762          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1763          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1764          * this lock from being acquired once this method returns.
1765          *
1766          * This can be called multiple times due to the races.
1767          *
1768          * \see cl_lock_delete()
1769          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1770          */
1771         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1772                            const struct cl_lock_slice *slice);
1773         /**
1774          * Destructor. Frees resources and the slice.
1775          *
1776          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1777          * \see osc_lock_fini()
1778          */
1779         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1780         /**
1781          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1782          */
1783         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1784                          void *cookie, lu_printer_t p,
1785                          const struct cl_lock_slice *slice);
1786 };
1787
1788 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1789 do {                                                                    \
1790         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1791                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1792                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1793                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1794         }                                                               \
1795 } while (0)
1796
1797 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1798         if (likely(expr))                                               \
1799                 break;                                                  \
1800                                                                         \
1801         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1802         LBUG();                                                         \
1803 } while (0)
1804
1805 /** @} cl_lock */
1806
1807 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1808  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1809  *
1810  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1811  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1812  * pages:
1813  *
1814  *     - submit pages for an immediate transfer,
1815  *
1816  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1817  *
1818  *     - discard pages.
1819  *
1820  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1821  *
1822  * \todo XXX concurrency control.
1823  *
1824  * @{
1825  */
1826 struct cl_page_list {
1827         unsigned                 pl_nr;
1828         struct list_head         pl_pages;
1829         struct task_struct      *pl_owner;
1830 };
1831
1832 /** 
1833  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1834  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1835  */
1836 struct cl_2queue {
1837         struct cl_page_list c2_qin;
1838         struct cl_page_list c2_qout;
1839 };
1840
1841 /** @} cl_page_list */
1842
1843 /** \addtogroup cl_io cl_io
1844  * @{ */
1845 /** \struct cl_io
1846  * I/O
1847  *
1848  * cl_io represents a high level I/O activity like
1849  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1850  * lock.
1851  *
1852  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1853  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1854  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1855  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1856  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1857  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1858  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1859  * by using free-lists, see cl_env_get().
1860  *
1861  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1862  * cl_io_type.
1863  *
1864  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1865  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1866  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1867  * released.
1868  *
1869  * For read/write io overall execution plan is as following:
1870  *
1871  *     (0) initialize io state through all layers;
1872  *
1873  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1874  *
1875  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1876  *
1877  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1878  *
1879  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1880  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1881  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1882  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1883  *
1884  *     (5) release locks
1885  *
1886  *     (6) repeat loop.
1887  *
1888  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1889  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1890  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1891  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1892  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1893  */
1894
1895 /** IO types */
1896 enum cl_io_type {
1897         /** read system call */
1898         CIT_READ,
1899         /** write system call */
1900         CIT_WRITE,
1901         /** truncate, utime system calls */
1902         CIT_SETATTR,
1903         /**
1904          * page fault handling
1905          */
1906         CIT_FAULT,
1907         /**
1908          * fsync system call handling
1909          * To write out a range of file
1910          */
1911         CIT_FSYNC,
1912         /**
1913          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1914          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1915          *
1916          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1917          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1918          *     to the server;
1919          *
1920          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1921          *     for memory cleansing;
1922          *
1923          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1924          *
1925          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1926          *
1927          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1928          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1929          * cl_io_loop() is never called for it.
1930          */
1931         CIT_MISC,
1932         CIT_OP_NR
1933 };
1934
1935 /**
1936  * States of cl_io state machine
1937  */
1938 enum cl_io_state {
1939         /** Not initialized. */
1940         CIS_ZERO,
1941         /** Initialized. */
1942         CIS_INIT,
1943         /** IO iteration started. */
1944         CIS_IT_STARTED,
1945         /** Locks taken. */
1946         CIS_LOCKED,
1947         /** Actual IO is in progress. */
1948         CIS_IO_GOING,
1949         /** IO for the current iteration finished. */
1950         CIS_IO_FINISHED,
1951         /** Locks released. */
1952         CIS_UNLOCKED,
1953         /** Iteration completed. */
1954         CIS_IT_ENDED,
1955         /** cl_io finalized. */
1956         CIS_FINI
1957 };
1958
1959 /**
1960  * IO state private for a layer.
1961  *
1962  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1963  * dynamically.
1964  *
1965  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1966  */
1967 struct cl_io_slice {
1968         struct cl_io                    *cis_io;
1969         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1970         struct cl_object                *cis_obj;
1971         /** io operations. Immutable after creation. */
1972         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1973         /**
1974          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1975          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1976          */
1977         struct list_head                cis_linkage;
1978 };
1979
1980 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1981                                 struct cl_page *);
1982
1983 /**
1984  * Per-layer io operations.
1985  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1986  */
1987 struct cl_io_operations {
1988         /**
1989          * Vector of io state transition methods for every io type.
1990          *
1991          * \see cl_page_operations::io
1992          */
1993         struct {
1994                 /**
1995                  * Prepare io iteration at a given layer.
1996                  *
1997                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1998                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1999                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2000                  *
2001                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2002                  */
2003                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2004                                       const struct cl_io_slice *slice);
2005                 /**
2006                  * Finalize io iteration.
2007                  *
2008                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2009                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2010                  * continued.
2011                  *
2012                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2013                  */
2014                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2015                                        const struct cl_io_slice *slice);
2016                 /**
2017                  * Collect locks for the current iteration of io.
2018                  *
2019                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2020                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2021                  * anything, instead it should post a lock through
2022                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2023                  * sorted and enqueued in the proper order.
2024                  */
2025                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2026                                   const struct cl_io_slice *slice);
2027                 /**
2028                  * Finalize unlocking.
2029                  *
2030                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2031                  * functionality, after generic code released all locks
2032                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2033                  */
2034                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2035                                     const struct cl_io_slice *slice);
2036                 /**
2037                  * Start io iteration.
2038                  *
2039                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2040                  * commence actual IO. In the current implementation,
2041                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2042                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2043                  * are called when everything is done.
2044                  */
2045                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2046                                   const struct cl_io_slice *slice);
2047                 /**
2048                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2049                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2050                  */
2051                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2052                                   const struct cl_io_slice *slice);
2053                 /**
2054                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2055                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2056                  */
2057                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2058                                     const struct cl_io_slice *slice,
2059                                     size_t nob);
2060                 /**
2061                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2062                  */
2063                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2064                                   const struct cl_io_slice *slice);
2065         } op[CIT_OP_NR];
2066
2067         /**
2068          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2069          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2070          * non-zero if failed to submit even the single page. If
2071          * submission failed after some pages were moved into \a
2072          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2073          * executed on them.
2074          */
2075         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2076                         const struct cl_io_slice *slice,
2077                         enum cl_req_type crt,
2078                         struct cl_2queue *queue);
2079         /**
2080          * Queue async page for write.
2081          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
2082          * cio_submit is for urgent request.
2083          */
2084         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
2085                         const struct cl_io_slice *slice,
2086                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2087                         cl_commit_cbt cb);
2088         /**
2089          * Read missing page.
2090          *
2091          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2092          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2093          *
2094          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2095          */
2096         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2097                              const struct cl_io_slice *slice,
2098                              const struct cl_page_slice *page);
2099         /**
2100          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2101          */
2102         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2103                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2104 };
2105
2106 /**
2107  * Flags to lock enqueue procedure.
2108  * \ingroup cl_lock
2109  */
2110 enum cl_enq_flags {
2111         /**
2112          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2113          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2114          */
2115         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2116         /**
2117          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2118          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2119          */
2120         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
2121         /**
2122          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2123          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2124          * protected by this lock, without sending them to the server.
2125          */
2126         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2127         /**
2128          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2129          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2130          * into lockless mode.
2131          *
2132          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2133          */
2134         CEF_MUST         = 0x00000008,
2135         /**
2136          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2137          * not used currently.
2138          *
2139          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2140          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2141          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2142          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2143          * that are described by the enqueue flags.
2144          */
2145         CEF_NEVER        = 0x00000010,
2146         /**
2147          * for async glimpse lock.
2148          */
2149         CEF_AGL          = 0x00000020,
2150         /**
2151          * mask of enq_flags.
2152          */
2153         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2154 };
2155
2156 /**
2157  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2158  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2159  */
2160 struct cl_io_lock_link {
2161         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2162         struct list_head        cill_linkage;
2163         struct cl_lock_descr    cill_descr;
2164         struct cl_lock          *cill_lock;
2165         /** optional destructor */
2166         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2167                                              struct cl_io_lock_link *link);
2168 };
2169
2170 /**
2171  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2172  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2173  * possible, because
2174  *
2175  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2176  *        "cascading timeouts";
2177  *
2178  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2179  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
2180  *
2181  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2182  *
2183  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2184  *
2185  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2186  *
2187  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2188  *
2189  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2190  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2191  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2192  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2193  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2194  *
2195  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2196  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2197  * enqueued.
2198  */
2199 struct cl_lockset {
2200         /** locks to be acquired. */
2201         struct list_head  cls_todo;
2202         /** locks currently being processed. */
2203         struct list_head  cls_curr;
2204         /** locks acquired. */
2205         struct list_head  cls_done;
2206 };
2207
2208 /**
2209  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2210  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2211  */
2212 enum cl_io_lock_dmd {
2213         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2214         CILR_MANDATORY = 0,
2215         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2216         CILR_MAYBE,
2217         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2218         CILR_NEVER
2219 };
2220
2221 enum cl_fsync_mode {
2222         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2223         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2224         /** start writeback and wait for them to finish */
2225         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2226         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2227         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2228         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2229          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2230         CL_FSYNC_ALL   = 3
2231 };
2232
2233 struct cl_io_rw_common {
2234         loff_t      crw_pos;
2235         size_t      crw_count;
2236         int         crw_nonblock;
2237 };
2238
2239
2240 /**
2241  * State for io.
2242  *
2243  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2244  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2245  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2246  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2247  * mutable cl_io fields.
2248  */
2249 struct cl_io {
2250         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2251         enum cl_io_type                ci_type;
2252         /** current state of cl_io state machine. */
2253         enum cl_io_state               ci_state;
2254         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2255         struct cl_object              *ci_obj;
2256         /**
2257          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2258          * creation.
2259          */
2260         struct cl_io                  *ci_parent;
2261         /** List of slices. Immutable after creation. */
2262         struct list_head                ci_layers;
2263         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2264         struct cl_lockset              ci_lockset;
2265         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2266         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
2267         union {
2268                 struct cl_rd_io {
2269                         struct cl_io_rw_common rd;
2270                 } ci_rd;
2271                 struct cl_wr_io {
2272                         struct cl_io_rw_common wr;
2273                         int                    wr_append;
2274                         int                    wr_sync;
2275                 } ci_wr;
2276                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2277                 struct cl_setattr_io {
2278                         struct ost_lvb   sa_attr;
2279                         unsigned int     sa_valid;
2280                         struct obd_capa *sa_capa;
2281                 } ci_setattr;
2282                 struct cl_fault_io {
2283                         /** page index within file. */
2284                         pgoff_t         ft_index;
2285                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2286                         int             ft_nob;
2287                         /** writable page? for nopage() only */
2288                         int             ft_writable;
2289                         /** page of an executable? */
2290                         int             ft_executable;
2291                         /** page_mkwrite() */
2292                         int             ft_mkwrite;
2293                         /** resulting page */
2294                         struct cl_page *ft_page;
2295                 } ci_fault;
2296                 struct cl_fsync_io {
2297                         loff_t             fi_start;
2298                         loff_t             fi_end;
2299                         struct obd_capa   *fi_capa;
2300                         /** file system level fid */
2301                         struct lu_fid     *fi_fid;
2302                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2303                         /* how many pages were written/discarded */
2304                         unsigned int       fi_nr_written;
2305                 } ci_fsync;
2306         } u;
2307         struct cl_2queue     ci_queue;
2308         size_t               ci_nob;
2309         int                  ci_result;
2310         unsigned int         ci_continue:1,
2311         /**
2312          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2313          * don't do lockless i/o.
2314          */
2315                              ci_no_srvlock:1,
2316         /**
2317          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2318          */
2319                              ci_need_restart:1,
2320         /**
2321          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2322          * change(page operations, layout change causes all page to be
2323          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2324          */
2325                              ci_ignore_layout:1,
2326         /**
2327          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2328          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2329          * verify layout because HSM won't release openning files.
2330          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
2331          * and setattr.
2332          */
2333                              ci_verify_layout:1,
2334         /**
2335          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
2336          */
2337                              ci_restore_needed:1,
2338         /**
2339          * O_NOATIME
2340          */
2341                              ci_noatime:1;
2342         /**
2343          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2344          */
2345         unsigned             ci_owned_nr;
2346 };
2347
2348 /** @} cl_io */
2349
2350 /** \addtogroup cl_req cl_req
2351  * @{ */
2352 /** \struct cl_req
2353  * Transfer.
2354  *
2355  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2356  *
2357  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2358  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2359  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2360  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2361  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2362  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2363  *
2364  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2365  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2366  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2367  *       path.
2368  *
2369  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2370  * representation for a network RPC.
2371  *
2372  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2373  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2374  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2375  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2376  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2377  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2378  *
2379  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2380  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2381  * the resulting req's.
2382  *
2383  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2384  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2385  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2386  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2387  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2388  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2389  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2390  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2391  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2392  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2393  *
2394  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2395  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2396  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2397  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2398  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2399  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2400  * transfer right now.
2401  *
2402  * FUTURE
2403  *
2404  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2405  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2406  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2407  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2408  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2409  *
2410  */
2411
2412 /**
2413  * Per-transfer attributes.
2414  */
2415 struct cl_req_attr {
2416         /** Generic attributes for the server consumption. */
2417         struct obdo     *cra_oa;
2418         /** Capability. */
2419         struct obd_capa *cra_capa;
2420         /** Jobid */
2421         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
2422 };
2423
2424 /**
2425  * Transfer request operations definable at every layer.
2426  *
2427  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2428  * methods.
2429  */
2430 struct cl_req_operations {
2431         /**
2432          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2433          * complete (all pages are added).
2434          *
2435          * \see osc_req_prep()
2436          */
2437         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2438                          const struct cl_req_slice *slice);
2439         /**
2440          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2441          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2442          *
2443          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2444          *            \a oa.
2445          *
2446          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2447          *
2448          * \param flags \a oa fields to be filled.
2449          */
2450         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2451                              const struct cl_req_slice *slice,
2452                              const struct cl_object *obj,
2453                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2454         /**
2455          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2456          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2457          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2458          */
2459         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2460                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2461 };
2462
2463 /**
2464  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2465  */
2466 struct cl_req_obj {
2467         /** object itself */
2468         struct cl_object   *ro_obj;
2469         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2470         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2471         /* something else? Number of pages for a given object? */
2472 };
2473
2474 /**
2475  * Transfer request.
2476  *
2477  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2478  * them exclusively and knows when to free them.
2479  *
2480  * Life cycle.
2481  *
2482  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2483  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2484  * state in every layer.
2485  *
2486  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2487  * contains pages for.
2488  *
2489  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2490  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2491  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2492  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2493  *
2494  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2495  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2496  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2497  * req's pages.
2498  */
2499 struct cl_req {
2500         enum cl_req_type        crq_type;
2501         /** A list of pages being transfered */
2502         struct list_head        crq_pages;
2503         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2504         unsigned                crq_nrpages;
2505         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2506         struct cl_req_obj       *crq_o;
2507         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2508         unsigned                crq_nrobjs;
2509         struct list_head        crq_layers;
2510 };
2511
2512 /**
2513  * Per-layer state for request.
2514  */
2515 struct cl_req_slice {
2516         struct cl_req                   *crs_req;
2517         struct cl_device                *crs_dev;
2518         struct list_head                 crs_linkage;
2519         const struct cl_req_operations  *crs_ops;
2520 };
2521
2522 /* @} cl_req */
2523
2524 enum cache_stats_item {
2525         /** how many cache lookups were performed */
2526         CS_lookup = 0,
2527         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2528         CS_hit,
2529         /** how many entities are in the cache right now */
2530         CS_total,
2531         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2532          * evicted) right now */
2533         CS_busy,
2534         /** how many entities were created at all */
2535         CS_create,
2536         CS_NR
2537 };
2538
2539 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2540
2541 /**
2542  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2543  */
2544 struct cache_stats {
2545         const char      *cs_name;
2546         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2547 };
2548
2549 /** These are not exported so far */
2550 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2551
2552 /**
2553  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2554  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2555  * clients to co-exist in the single address space.
2556  */
2557 struct cl_site {
2558         struct lu_site          cs_lu;
2559         /**
2560          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2561          * per-cpu counters is needed.
2562          *
2563          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2564          *
2565          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2566          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2567          */
2568         struct cache_stats      cs_pages;
2569         struct cache_stats      cs_locks;
2570         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2571         atomic_t                cs_locks_state[CLS_NR];
2572 };
2573
2574 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2575 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2576 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2577
2578 /**
2579  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2580  * ll_rd_*()-style functions.
2581  */
2582 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2583
2584 /**
2585  * \name helpers
2586  *
2587  * Type conversion and accessory functions.
2588  */
2589 /** @{ */
2590
2591 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2592 {
2593         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2594 }
2595
2596 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2597 {
2598         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2599 }
2600
2601 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2602 {
2603         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2604         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2605 }
2606
2607 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2608 {
2609         return &d->cd_lu_dev;
2610 }
2611
2612 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2613 {
2614         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2615         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2616 }
2617
2618 static inline const struct cl_object_conf *
2619 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2620 {
2621         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2622 }
2623
2624 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2625 {
2626         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2627 }
2628
2629 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2630 {
2631         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2632 }
2633
2634 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2635 {
2636         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2637 }
2638
2639 static inline
2640 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2641 {
2642         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2643 }
2644
2645 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2646 {
2647         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2648 }
2649
2650 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2651 {
2652         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2653 }
2654
2655 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2656                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2657                        const struct cl_page_operations *ops);
2658 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2659                        struct cl_object *obj,
2660                        const struct cl_lock_operations *ops);
2661 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2662                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2663 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2664                       struct cl_device *dev,
2665                       const struct cl_req_operations *ops);
2666 /** @} helpers */
2667
2668 /** \defgroup cl_object cl_object
2669  * @{ */
2670 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2671 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2672                                  const struct lu_fid *fid,
2673                                  const struct cl_object_conf *c);
2674
2675 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2676 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2677 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2678 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2679 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2680 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2681 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2682                            struct cl_attr *attr);
2683 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2684                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2685 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2686                            struct ost_lvb *lvb);
2687 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2688                            const struct cl_object_conf *conf);
2689 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2690 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2691 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2692
2693 /**
2694  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2695  */
2696 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2697 {
2698         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2699 }
2700
2701 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2702 {
2703         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2704         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2705         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2706 }
2707
2708 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2709                                          struct cl_page *page)
2710 {
2711         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2712 }
2713
2714 /**
2715  * Return refcount of cl_object.
2716  */
2717 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2718 {
2719         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2720         return atomic_read(&header->loh_ref);
2721 }
2722
2723 /** @} cl_object */
2724
2725 /** \defgroup cl_page cl_page
2726  * @{ */
2727 enum {
2728         CLP_GANG_OKAY = 0,
2729         CLP_GANG_RESCHED,
2730         CLP_GANG_AGAIN,
2731         CLP_GANG_ABORT
2732 };
2733 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2734
2735 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2736                                      struct cl_object *obj,
2737                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2738                                      enum cl_page_type type);
2739 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2740                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2741                                      struct page *vmpage,
2742                                      enum cl_page_type type);
2743 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2744 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2745                                      struct cl_page *page);
2746 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2747                                      lu_printer_t printer,
2748                                      const struct cl_page *pg);
2749 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2750                                      lu_printer_t printer,
2751                                      const struct cl_page *pg);
2752 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2753 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2754
2755 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2756                                        const struct lu_device_type *dtype);
2757
2758 /**
2759  * \name ownership
2760  *
2761  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2762  */
2763 /** @{ */
2764
2765 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2766                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2767 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2768                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2769 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2770                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2771 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2772                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2773 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2774                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2775 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2776
2777 /** @} ownership */
2778
2779 /**
2780  * \name transfer
2781  *
2782  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2783  * tracking transfer state.
2784  */
2785 /** @{ */
2786 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2787                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2788 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2789                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2790 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2791                          enum cl_req_type crt);
2792 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2793                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2794 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2795                          int from, int to);
2796 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2797 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2798                          struct cl_page *pg);
2799
2800 /** @} transfer */
2801
2802
2803 /**
2804  * \name helper routines
2805  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2806  */
2807 /** @{ */
2808 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2809                               struct cl_page *pg);
2810 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2811 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2812                               const struct cl_page *pg);
2813 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2814                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2815 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2816                               struct cl_page *page, pgoff_t *max_index);
2817 loff_t  cl_offset            (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2818 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2819 int     cl_page_size         (const struct cl_object *obj);
2820 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2821
2822 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2823                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2824 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2825                          lu_printer_t printer,
2826                          const struct cl_lock_descr *descr);
2827 /* @} helper */
2828
2829 /** @} cl_page */
2830
2831 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2832  * @{ */
2833
2834 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2835                              const struct cl_lock_descr *need,
2836                              const char *scope, const void *source);
2837 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2838                              const struct cl_lock_descr *need,
2839                              const char *scope, const void *source);
2840 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2841                                 const struct cl_lock_descr *need,
2842                                 const char *scope, const void *source);
2843 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2844                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2845                                  struct cl_lock *except, int pending,
2846                                  int canceld);
2847 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2848                                        const struct lu_device_type *dtype);
2849
2850 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2851 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2852 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2853 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2854                          const char *scope, const void *source);
2855 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2856                           const char *scope, const void *source);
2857 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2858                          const char *scope, const void *source);
2859 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2860                          const char *scope, const void *source);
2861 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2862 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2863
2864 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2865                                      struct cl_lock *lock);
2866 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2867                        enum cl_lock_state state);
2868 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2869
2870 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2871                          int keep_mutex);
2872
2873 /** \name statemachine statemachine
2874  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2875  *
2876  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2877  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2878  *     asynchronous event to occur), these functions return
2879  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2880  *
2881  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2882  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2883  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2884  *     immediately, wait for lock state change.
2885  *
2886  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2887  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2888  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2889  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2890  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2891  *     layers again.
2892  *
2893  * TRY              NON-TRY      METHOD                            FINAL STATE
2894  *
2895  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2896  *
2897  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2898  *
2899  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2900  *
2901  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2902  *
2903  * @{ */
2904
2905 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2906                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2907 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2908 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2909 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2910                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2911 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2912 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2913 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2914
2915 /** @} statemachine */
2916
2917 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2918 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2919 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2920                           enum cl_lock_state state);
2921 int  cl_queue_match(const struct list_head *queue,
2922                     const struct cl_lock_descr *need);
2923
2924 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2925 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2926 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2927 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2928 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2929 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2930 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2931                          const struct cl_lock_descr *need);
2932 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2933                          const struct cl_lock_descr *need);
2934 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2935 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2936                          const struct cl_lock_descr *desc);
2937
2938 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
2939                            struct cl_lock_closure *closure,
2940                            struct cl_lock *origin, int wait);
2941 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
2942 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2943                            struct cl_lock_closure *closure);
2944 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
2945                            struct cl_lock_closure *closure);
2946 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2947                            struct cl_lock_closure *closure);
2948
2949 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2950 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2951 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
2952 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
2953
2954 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2955
2956 /** @} cl_lock */
2957
2958 /** \defgroup cl_io cl_io
2959  * @{ */
2960
2961 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2962                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2963 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2964                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2965 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2966                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2967 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2968
2969 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2970 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2971 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2972 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2973 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2974 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2975 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2976 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2977                           struct cl_io_lock_link *link);
2978 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2979                            struct cl_lock_descr *descr);
2980 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2981                           struct cl_page *page);
2982 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2983                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2984 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2985                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2986                           long timeout);
2987 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2988                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2989                           cl_commit_cbt cb);
2990 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2991                           size_t nob);
2992 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2993                           struct cl_page_list *queue);
2994 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2995
2996 /**
2997  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2998  */
2999 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3000 {
3001         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3002 }
3003
3004 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3005 {
3006         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3007 }
3008
3009 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3010 {
3011         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3012 }
3013
3014 /**
3015  * True, iff \a io is a truncate(2).
3016  */
3017 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3018 {
3019         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3020                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3021 }
3022
3023 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3024
3025 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3026                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3027
3028 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3029 do {                                                                    \
3030         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3031                                                                         \
3032         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3033         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3034                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
3035 } while (0)
3036
3037 /** @} cl_io */
3038
3039 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3040  * @{ */
3041
3042 /**
3043  * Last page in the page list.
3044  */
3045 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3046 {
3047         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3048         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3049 }
3050
3051 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
3052 {
3053         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3054         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
3055 }
3056
3057 /**
3058  * Iterate over pages in a page list.
3059  */
3060 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
3061         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3062
3063 /**
3064  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3065  */
3066 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
3067         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3068
3069 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3070 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3071 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3072                           struct cl_page *page);
3073 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3074                           struct cl_page *page);
3075 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3076                           struct cl_page_list *head);
3077 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3078                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3079 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3080                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3081 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3082                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3083 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3084                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3085 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3086                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3087 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3088
3089 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3090 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3091 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3092                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3093 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3094                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3095 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3096                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3097 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3098 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3099
3100 /** @} cl_page_list */
3101
3102 /** \defgroup cl_req cl_req
3103  * @{ */
3104 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3105                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3106
3107 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3108                        struct cl_page *page);
3109 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3110 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3111 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3112                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
3113 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3114
3115 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3116  * @{ */
3117
3118 /**
3119  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3120  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3121  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3122  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3123  */
3124 struct cl_sync_io {
3125         /** number of pages yet to be transferred. */
3126         atomic_t                csi_sync_nr;
3127         /** error code. */
3128         int                     csi_sync_rc;
3129         /** barrier of destroy this structure */
3130         atomic_t                csi_barrier;
3131         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3132         wait_queue_head_t       csi_waitq;
3133 };
3134
3135 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3136 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3137                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3138                      long timeout);
3139 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3140
3141 /** @} cl_sync_io */
3142
3143 /** @} cl_req */
3144
3145 /** \defgroup cl_env cl_env
3146  *
3147  * lu_env handling for a client.
3148  *
3149  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3150  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3151  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3152  * where
3153  *
3154  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3155  *
3156  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3157  *
3158  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
3159  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3160  * into VFS or MM that call back into lustre.
3161  *
3162  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3163  * optimizations:
3164  *
3165  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3166  *     longer used environments instead of destroying them;
3167  *
3168  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3169  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3170  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3171  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3172  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3173  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3174  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3175  *       - cl_env_get
3176  *       - cl_env_implant
3177  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3178  *
3179  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3180  * @{ */
3181
3182 struct cl_env_nest {
3183         int   cen_refcheck;
3184         void *cen_cookie;
3185 };
3186
3187 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3188 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
3189 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3190 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3191 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
3192 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3193 void          *cl_env_reenter    (void);
3194 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
3195 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3196 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3197 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
3198 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
3199 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
3200
3201 /** @} cl_env */
3202
3203 /*
3204  * Misc
3205  */
3206 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3207 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3208
3209 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3210                                 struct lu_device_type *ldt,
3211                                 struct lu_device *next);
3212 /** @} clio */
3213
3214 int cl_global_init(void);
3215 void cl_global_fini(void);
3216
3217 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */