Whamcloud - gitweb
LU-1650 obdclass: find the lock by index of subpage
[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, 2012, Whamcloud, Inc.
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 <lu_object.h>
101 #include <lvfs.h>
102 #ifdef __KERNEL__
103 #        include <linux/mutex.h>
104 #        include <linux/radix-tree.h>
105 #endif
106
107 struct inode;
108
109 struct cl_device;
110 struct cl_device_operations;
111
112 struct cl_object;
113 struct cl_object_page_operations;
114 struct cl_object_lock_operations;
115
116 struct cl_page;
117 struct cl_page_slice;
118 struct cl_lock;
119 struct cl_lock_slice;
120
121 struct cl_lock_operations;
122 struct cl_page_operations;
123
124 struct cl_io;
125 struct cl_io_slice;
126
127 struct cl_req;
128 struct cl_req_slice;
129
130 /**
131  * Operations for each data device in the client stack.
132  *
133  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
134  */
135 struct cl_device_operations {
136         /**
137          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
138          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
139          * data, and to attach them to the cl_req by calling
140          * cl_req_slice_add().
141          *
142          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
143          * \see ccc_req_init()
144          */
145         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
146                             struct cl_req *req);
147 };
148
149 /**
150  * Device in the client stack.
151  *
152  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
153  */
154 struct cl_device {
155         /** Super-class. */
156         struct lu_device                   cd_lu_dev;
157         /** Per-layer operation vector. */
158         const struct cl_device_operations *cd_ops;
159 };
160
161 /** \addtogroup cl_object cl_object
162  * @{ */
163 /**
164  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
165  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
166  * from sub-objects' ones.
167  */
168 struct cl_attr {
169         /** Object size, in bytes */
170         loff_t cat_size;
171         /**
172          * Known minimal size, in bytes.
173          *
174          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
175          */
176         loff_t cat_kms;
177         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
178         time_t cat_mtime;
179         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
180         time_t cat_atime;
181         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
182         time_t cat_ctime;
183         /**
184          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
185          *
186          * \todo XXX An interface for block size is needed.
187          */
188         __u64  cat_blocks;
189         /**
190          * User identifier for quota purposes.
191          */
192         uid_t  cat_uid;
193         /**
194          * Group identifier for quota purposes.
195          */
196         gid_t  cat_gid;
197 };
198
199 /**
200  * Fields in cl_attr that are being set.
201  */
202 enum cl_attr_valid {
203         CAT_SIZE   = 1 << 0,
204         CAT_KMS    = 1 << 1,
205         CAT_MTIME  = 1 << 3,
206         CAT_ATIME  = 1 << 4,
207         CAT_CTIME  = 1 << 5,
208         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
209         CAT_UID    = 1 << 7,
210         CAT_GID    = 1 << 8
211 };
212
213 /**
214  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
215  * stacks.
216  *
217  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
218  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
219  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
220  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
221  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
222  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
223  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
224  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
225  *    table.
226  *
227  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
228  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
229  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
230  *    layers:
231  *
232  *        - vvp
233  *        - lov
234  *
235  *    whereas its sub-objects are composed of
236  *
237  *        - lovsub
238  *        - osc
239  *
240  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
241  *    track of the object-subobject relationship.
242  *
243  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
244  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
245  *    destroyed too.
246  *
247  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
248  */
249 struct cl_object {
250         /** super class */
251         struct lu_object                   co_lu;
252         /** per-object-layer operations */
253         const struct cl_object_operations *co_ops;
254 };
255
256 /**
257  * Description of the client object configuration. This is used for the
258  * creation of a new client object that is identified by a more state than
259  * fid.
260  */
261 struct cl_object_conf {
262         /** Super-class. */
263         struct lu_object_conf     coc_lu;
264         union {
265                 /**
266                  * Object layout. This is consumed by lov.
267                  */
268                 struct lustre_md *coc_md;
269                 /**
270                  * Description of particular stripe location in the
271                  * cluster. This is consumed by osc.
272                  */
273                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
274         } u;
275         /**
276          * VFS inode. This is consumed by vvp.
277          */
278         struct inode             *coc_inode;
279         /**
280          * Invalidate the current stripe configuration due to losing
281          * layout lock.
282          */
283         bool                      coc_invalidate;
284 };
285
286 /**
287  * Operations implemented for each cl object layer.
288  *
289  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
290  */
291 struct cl_object_operations {
292         /**
293          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
294          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
295          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
296          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
297          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
298          * sense). Optional.
299          *
300          * \retval NULL success.
301          *
302          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
303          *
304          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
305          *         to be used instead of newly created.
306          */
307         struct cl_page *(*coo_page_init)(const struct lu_env *env,
308                                          struct cl_object *obj,
309                                          struct cl_page *page,
310                                          cfs_page_t *vmpage);
311         /**
312          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
313          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
314          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
315          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
316          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
317          */
318         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
319                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
320                               const struct cl_io *io);
321         /**
322          * Initialize io state for a given layer.
323          *
324          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
325          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
326          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
327          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
328          * participating in this io share the same session.
329          */
330         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
331                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
332         /**
333          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
334          * called top-to-bottom through all object layers.
335          *
336          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
337          *
338          * \return   0: to continue
339          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
340          * from enclosing cl_object_attr_get())
341          * \return -ve: to signal error
342          */
343         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
344                             struct cl_attr *attr);
345         /**
346          * Update attributes.
347          *
348          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
349          * indicating what attributes are to be set.
350          *
351          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
352          *
353          * \return the same convention as for
354          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
355          */
356         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
357                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
358         /**
359          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
360          * configuration.
361          *
362          * XXX error conditions and handling.
363          */
364         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
365                             const struct cl_object_conf *conf);
366         /**
367          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
368          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
369          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
370          *
371          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
372          * \see osc_object_glimpse()
373          */
374         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
375                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
376 };
377
378 /**
379  * Extended header for client object.
380  */
381 struct cl_object_header {
382         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
383          * here. */
384         struct lu_object_header  coh_lu;
385         /** \name locks
386          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
387          * mostly useless otherwise.
388          */
389         /** @{ */
390         /** Lock protecting page tree. */
391         cfs_spinlock_t           coh_page_guard;
392         /** Lock protecting lock list. */
393         cfs_spinlock_t           coh_lock_guard;
394         /** @} locks */
395         /** Radix tree of cl_page's, cached for this object. */
396         struct radix_tree_root   coh_tree;
397         /** # of pages in radix tree. */
398         unsigned long            coh_pages;
399         /** List of cl_lock's granted for this object. */
400         cfs_list_t               coh_locks;
401
402         /**
403          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
404          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
405          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
406          * field allows certain code to be written generically, without
407          * limiting possible cl_object layouts unduly.
408          */
409         struct cl_object_header *coh_parent;
410         /**
411          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
412          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
413          * from.
414          *
415          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
416          */
417         cfs_spinlock_t           coh_attr_guard;
418         /**
419          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
420          * sub-object, etc.
421          */
422         unsigned                 coh_nesting;
423 };
424
425 /**
426  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
427  * layer top-to-bottom to \a slice.
428  */
429 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                      \
430         cfs_list_for_each_entry((slice),                                    \
431                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,        \
432                                 co_lu.lo_linkage)
433 /**
434  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
435  * layer bottom-to-top to \a slice.
436  */
437 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                               \
438         cfs_list_for_each_entry_reverse((slice),                             \
439                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
440                                         co_lu.lo_linkage)
441 /** @} cl_object */
442
443 #ifndef pgoff_t
444 #define pgoff_t unsigned long
445 #endif
446
447 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
448
449 /** \addtogroup cl_page cl_page
450  * @{ */
451
452 /** \struct cl_page
453  * Layered client page.
454  *
455  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
456  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
457  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
458  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
459  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
460  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
461  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
462  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
463  *
464  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
465  *    page in Linux kernel, for example), cfs_page_t. It is assumed, that this
466  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
467  *    current design) that
468  *
469  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
470  *          memory pressure),
471  *
472  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
473  *          environment.
474  *
475  *    The association between cl_page and cfs_page_t is immutable and
476  *    established when cl_page is created.
477  *
478  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
479  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
480  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
481  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
482  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
483  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
484  *    implementing association between cl_page and cfs_page_t has to implement
485  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
486  *
487  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
488  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
489  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
490  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
491  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
492  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
493  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
494  *    different ways to own a page in the client:
495  *
496  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
497  *
498  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
499  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
500  *
501  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
502  *    cl_page_unassume().
503  *
504  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
505  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
506  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
507  *    destroyed.
508  *
509  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
510  *    pages is the following:
511  *
512  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
513  *          to a page:
514  *
515  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
516  *              spin-lock;
517  *
518  *            - by starting from VM-locked cfs_page_t and following some
519  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
520  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
521  *
522  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
523  *          ways are severed with the proper synchronization
524  *          (cl_page_delete());
525  *
526  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
527  *          lock;
528  *
529  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
530  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
531  *
532  *    Together this guarantees that when last reference to a
533  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
534  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
535  *    ones exist.
536  *
537  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
538  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
539  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
540  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
541  *    page.
542  *
543  * Linux Kernel implementation.
544  *
545  *    Binding between cl_page and cfs_page_t (which is a typedef for
546  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
547  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
548  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
549  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
550  *    private data structures).
551  *
552  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
553  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
554  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
555  *    transfer.
556  *
557  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
558  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
559  */
560
561 /**
562  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
563  *
564  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
565  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
566  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
567  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
568  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
569  * are interested in them.
570  */
571 enum cl_page_state {
572         /**
573          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
574          * following cases:
575          *
576          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
577          *     owns it;
578          *
579          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
580          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
581          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
582          *
583          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
584          *     evict the page form the memory;
585          *
586          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
587          */
588         CPS_CACHED,
589         /**
590          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
591          * state as a result of
592          *
593          *     - io creating new page and immediately owning it;
594          *
595          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
596          *     and owning it;
597          *
598          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
599          *     and waiting for owner to release the page;
600          *
601          * Page leaves owned state in the following cases:
602          *
603          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
604          *     the cache, doing nothing;
605          *
606          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
607          *     this page;
608          *
609          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
610          *     transfer for this page;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
613          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
614          *
615          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
616          */
617         CPS_OWNED,
618         /**
619          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
620          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
621          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
622          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
623          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
624          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
625          * made by the hosting environment (that effectively means that the
626          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
627          * advance". This property is mentioned, because it is important when
628          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
629          * enter this state as a result of
630          *
631          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
632          *     write-out of this page, or
633          *
634          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
635          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
636          *     transfer.
637          *
638          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
639          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
640          *
641          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
642          *
643          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
644          */
645         CPS_PAGEOUT,
646         /**
647          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
648          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
649          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
650          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
651          * pages.
652          *
653          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
654          *
655          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
656          */
657         CPS_PAGEIN,
658         /**
659          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
660          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
661          * of truncate.
662          *
663          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
664          *
665          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
666          */
667         CPS_FREEING,
668         CPS_NR
669 };
670
671 enum cl_page_type {
672         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
673          * belongs to. */
674         CPT_CACHEABLE = 1,
675
676         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
677          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
678          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
679         CPT_TRANSIENT,
680 };
681
682 /**
683  * Flags maintained for every cl_page.
684  */
685 enum cl_page_flags {
686         /**
687          * Set when pagein completes. Used for debugging (read completes at
688          * most once for a page).
689          */
690         CPF_READ_COMPLETED = 1 << 0
691 };
692
693 /**
694  * Fields are protected by the lock on cfs_page_t, except for atomics and
695  * immutables.
696  *
697  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
698  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
699  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
700  * cl_page::cp_owner (when set).
701  */
702 struct cl_page {
703         /** Reference counter. */
704         cfs_atomic_t             cp_ref;
705         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
706         struct cl_object        *cp_obj;
707         /** Logical page index within the object. Immutable after creation. */
708         pgoff_t                  cp_index;
709         /** List of slices. Immutable after creation. */
710         cfs_list_t               cp_layers;
711         /** Parent page, NULL for top-level page. Immutable after creation. */
712         struct cl_page          *cp_parent;
713         /** Lower-layer page. NULL for bottommost page. Immutable after
714          * creation. */
715         struct cl_page          *cp_child;
716         /**
717          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
718          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
719          */
720         const enum cl_page_state cp_state;
721         /** Protect to get and put page, see cl_page_put and cl_vmpage_page */
722         cfs_spinlock_t           cp_lock;
723         /**
724          * Linkage of pages within some group. Protected by
725          * cl_page::cp_mutex. */
726         cfs_list_t               cp_batch;
727         /** Mutex serializing membership of a page in a batch. */
728         cfs_mutex_t              cp_mutex;
729         /** Linkage of pages within cl_req. */
730         cfs_list_t               cp_flight;
731         /** Transfer error. */
732         int                      cp_error;
733
734         /**
735          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
736          * creation.
737          */
738         enum cl_page_type        cp_type;
739
740         /**
741          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
742          * by sub-io. Protected by a VM lock.
743          */
744         struct cl_io            *cp_owner;
745         /**
746          * Debug information, the task is owning the page.
747          */
748         cfs_task_t              *cp_task;
749         /**
750          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
751          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
752          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
753          */
754         struct cl_req           *cp_req;
755         /** List of references to this page, for debugging. */
756         struct lu_ref            cp_reference;
757         /** Link to an object, for debugging. */
758         struct lu_ref_link      *cp_obj_ref;
759         /** Link to a queue, for debugging. */
760         struct lu_ref_link      *cp_queue_ref;
761         /** Per-page flags from enum cl_page_flags. Protected by a VM lock. */
762         unsigned                 cp_flags;
763         /** Assigned if doing a sync_io */
764         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
765 };
766
767 /**
768  * Per-layer part of cl_page.
769  *
770  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
771  */
772 struct cl_page_slice {
773         struct cl_page                  *cpl_page;
774         /**
775          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
776          * creation.
777          */
778         struct cl_object                *cpl_obj;
779         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
780         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
781         cfs_list_t                       cpl_linkage;
782 };
783
784 /**
785  * Lock mode. For the client extent locks.
786  *
787  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
788  * \ingroup cl_lock
789  */
790 enum cl_lock_mode {
791         /**
792          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
793          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
794          * might get promoted to real lock at some point.
795          */
796         CLM_PHANTOM,
797         CLM_READ,
798         CLM_WRITE,
799         CLM_GROUP
800 };
801
802 /**
803  * Requested transfer type.
804  * \ingroup cl_req
805  */
806 enum cl_req_type {
807         CRT_READ,
808         CRT_WRITE,
809         CRT_NR
810 };
811
812 /**
813  * Per-layer page operations.
814  *
815  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
816  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
817  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
818  *
819  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
820  */
821 struct cl_page_operations {
822         /**
823          * cl_page<->cfs_page_t methods. Only one layer in the stack has to
824          * implement these. Current code assumes that this functionality is
825          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
826          */
827
828         /**
829          * \return the underlying VM page. Optional.
830          */
831         cfs_page_t *(*cpo_vmpage)(const struct lu_env *env,
832                                   const struct cl_page_slice *slice);
833         /**
834          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
835          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
836          * not owned by other io, and no transfer is going on against
837          * it. Optional.
838          *
839          * \see cl_page_own()
840          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
841          */
842         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
843                         const struct cl_page_slice *slice,
844                         struct cl_io *io, int nonblock);
845         /** Called when ownership it yielded. Optional.
846          *
847          * \see cl_page_disown()
848          * \see vvp_page_disown()
849          */
850         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
851                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
852         /**
853          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
854          * view. Optional.
855          *
856          * \see cl_page_assume()
857          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
858          */
859         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
860                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
861         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
862          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
863          * it.
864          *
865          * \see cl_page_unassume()
866          * \see vvp_page_unassume()
867          */
868         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
869                              const struct cl_page_slice *slice,
870                              struct cl_io *io);
871         /**
872          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
873          *
874          * \see cl_page_export()
875          * \see vvp_page_export()
876          */
877         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
878                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
879         /**
880          * Unmaps page from the user space (if it is mapped).
881          *
882          * \see cl_page_unmap()
883          * \see vvp_page_unmap()
884          */
885         int (*cpo_unmap)(const struct lu_env *env,
886                          const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
887         /**
888          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
889          * sense). Used for assertions.
890          *
891          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
892          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
893          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
894          */
895         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
896                                const struct cl_page_slice *slice);
897         /**
898          * Page destruction.
899          */
900
901         /**
902          * Called when page is truncated from the object. Optional.
903          *
904          * \see cl_page_discard()
905          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
906          */
907         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
908                             const struct cl_page_slice *slice,
909                             struct cl_io *io);
910         /**
911          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
912          * destroyed. Optional.
913          *
914          * \see cl_page_delete()
915          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
916          */
917         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
918                            const struct cl_page_slice *slice);
919         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
920         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
921                          struct cl_page_slice *slice);
922
923         /**
924          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
925          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
926          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
927          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
928          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
929          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
930          * user goes away, too.
931          *
932          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
933          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
934          * \retval         0: this layer cannot decide.
935          *
936          * \see cl_page_is_under_lock()
937          */
938         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
939                                  const struct cl_page_slice *slice,
940                                  struct cl_io *io);
941
942         /**
943          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
944          *
945          * \see cl_page_print()
946          */
947         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
948                          const struct cl_page_slice *slice,
949                          void *cookie, lu_printer_t p);
950         /**
951          * \name transfer
952          *
953          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
954          * transfer formation and life-cycle.
955          *
956          * @{
957          */
958         /**
959          * Request type dependent vector of operations.
960          *
961          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
962          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
963          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
964          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
965          * provided. That is, method invocation usually looks like
966          *
967          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
968          */
969         struct {
970                 /**
971                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
972                  * cl_page_list.
973                  *
974                  * \return    0         : page is eligible for submission;
975                  * \return    -EALREADY : skip this page;
976                  * \return    -ve       : error.
977                  *
978                  * \see cl_page_prep()
979                  */
980                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
981                                  const struct cl_page_slice *slice,
982                                  struct cl_io *io);
983                 /**
984                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
985                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
986                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
987                  *
988                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
989                  * guaranteed however, that the page involved and its object
990                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
991                  * safe).
992                  *
993                  * \see cl_page_completion()
994                  */
995                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
996                                        const struct cl_page_slice *slice,
997                                        int ioret);
998                 /**
999                  * Called when cached page is about to be added to the
1000                  * cl_req as a part of req formation.
1001                  *
1002                  * \return    0       : proceed with this page;
1003                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
1004                  * \return    -ve     : error.
1005                  *
1006                  * \see cl_page_make_ready()
1007                  */
1008                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
1009                                        const struct cl_page_slice *slice);
1010                 /**
1011                  * Announce that this page is to be written out
1012                  * opportunistically, that is, page is dirty, it is not
1013                  * necessary to start write-out transfer right now, but
1014                  * eventually page has to be written out.
1015                  *
1016                  * Main caller of this is the write path (see
1017                  * vvp_io_commit_write()), using this method to build a
1018                  * "transfer cache" from which large transfers are then
1019                  * constructed by the req-formation engine.
1020                  *
1021                  * \todo XXX it would make sense to add page-age tracking
1022                  * semantics here, and to oblige the req-formation engine to
1023                  * send the page out not later than it is too old.
1024                  *
1025                  * \see cl_page_cache_add()
1026                  */
1027                 int  (*cpo_cache_add)(const struct lu_env *env,
1028                                       const struct cl_page_slice *slice,
1029                                       struct cl_io *io);
1030         } io[CRT_NR];
1031         /**
1032          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1033          * transmitted.
1034          *
1035          * This is used for immediate transfers.
1036          *
1037          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1038          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1039          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1040          * this for page queues.
1041          *
1042          * \see cl_page_clip()
1043          */
1044         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1045                          const struct cl_page_slice *slice,
1046                          int from, int to);
1047         /**
1048          * \pre  the page was queued for transferring.
1049          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1050          *       is returned if it has already been in transferring.
1051          *
1052          * This is one of seldom page operation which is:
1053          * 0. called from top level;
1054          * 1. don't have vmpage locked;
1055          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1056          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1057          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1058          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1059          *
1060          * \see osc_page_cancel().
1061          */
1062         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1063                           const struct cl_page_slice *slice);
1064         /**
1065          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1066          * right now.
1067          *
1068          * \see cl_page_flush()
1069          */
1070         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1071                          const struct cl_page_slice *slice,
1072                          struct cl_io *io);
1073         /** @} transfer */
1074 };
1075
1076 /**
1077  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1078  */
1079 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1080 do {                                                                    \
1081         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1082                                                                         \
1083         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1084                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1085                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1086         }                                                               \
1087 } while (0)
1088
1089 /**
1090  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1091  */
1092 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1093 do {                                                                          \
1094         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                      \
1095                                                                               \
1096         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1097                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1098                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1099         }                                                                     \
1100 } while (0)
1101
1102 /** @} cl_page */
1103
1104 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1105  * @{ */
1106 /** \struct cl_lock
1107  *
1108  * Extent locking on the client.
1109  *
1110  * LAYERING
1111  *
1112  * The locking model of the new client code is built around
1113  *
1114  *        struct cl_lock
1115  *
1116  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1117  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1118  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1119  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1120  *
1121  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1122  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1123  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1124  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1125  * like a tree.
1126  *
1127  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1128  *
1129  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1130  *     - lov_lock (lov specific data).
1131  *
1132  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1133  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1134  *
1135  *     - lovsub_lock, and
1136  *     - osc_lock
1137  *
1138  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1139  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1140  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1141  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1142  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1143  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1144  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1145  *
1146  * LIFE CYCLE
1147  *
1148  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1149  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1150  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1151  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1152  *
1153  * STATE MACHINE
1154  *
1155  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1156  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1157  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1158  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1159  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1160  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1161  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1162  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1163  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1164  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1165  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1166  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1167  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1168  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1169  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1170  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1171  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1172  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1173  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1174  * functions).
1175  *
1176  * For a description of state machine states and transitions see enum
1177  * cl_lock_state.
1178  *
1179  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1180  *
1181  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1182  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1183  *       can be only acquired on a lock that is not in
1184  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1185  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1186  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1187  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1188  *
1189  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1190  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1191  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1192  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1193  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1194  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1195  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1196  *       cl_lock::cll_users.
1197  *
1198  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1199  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1200  *
1201  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1202  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1203  *
1204  * CONCURRENCY
1205  *
1206  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1207  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1208  *
1209  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1210  *
1211  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1212  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1213  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1214  *
1215  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1216  *       and mutex is released.
1217  *
1218  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1219  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1220  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1221  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1222  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1223  *       the loop.
1224  *
1225  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1226  * first to avoid dead-lock.
1227  *
1228  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1229  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1230  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1231  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1232  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1233  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1234  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1235  * locks, that cannot dead-lock).
1236  *
1237  * INTERFACE AND USAGE
1238  *
1239  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1240  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1241  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1242  *
1243  * One important difference with the old client locking model is that new
1244  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1245  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1246  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1247  * every lock creation.
1248  *
1249  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1250  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1251  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1252  * before it can be used.
1253  *
1254  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1255  *
1256  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1257  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1258  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1259  *
1260  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1261  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1262  *
1263  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1264  *
1265  *     - locks are released into cache.
1266  *
1267  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1268  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1269  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1270  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1271  *
1272  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1273  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1274  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1275  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1276  * sacrificing correctness. This includes:
1277  *
1278  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1279  *  atomicity;
1280  *
1281  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1282  *
1283  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1284  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1285  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1286  *
1287  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1288  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1289  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1290  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1291  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1292  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1293  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1294  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1295  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1296  *
1297  * Interaction with DLM
1298  *
1299  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1300  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1301  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1302  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1303  * description of interaction with DLM.
1304  */
1305
1306 /**
1307  * Lock description.
1308  */
1309 struct cl_lock_descr {
1310         /** Object this lock is granted for. */
1311         struct cl_object *cld_obj;
1312         /** Index of the first page protected by this lock. */
1313         pgoff_t           cld_start;
1314         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1315         pgoff_t           cld_end;
1316         /** Group ID, for group lock */
1317         __u64             cld_gid;
1318         /** Lock mode. */
1319         enum cl_lock_mode cld_mode;
1320         /**
1321          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1322          * enum cl_enq_flags.
1323          */
1324         __u32             cld_enq_flags;
1325 };
1326
1327 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1328 #define PDESCR(descr)                                                   \
1329         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1330         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1331
1332 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1333
1334 /**
1335  * Lock state-machine states.
1336  *
1337  * \htmlonly
1338  * <pre>
1339  *
1340  * Possible state transitions:
1341  *
1342  *              +------------------>NEW
1343  *              |                    |
1344  *              |                    | cl_enqueue_try()
1345  *              |                    |
1346  *              |    cl_unuse_try()  V
1347  *              |  +--------------QUEUING (*)
1348  *              |  |                 |
1349  *              |  |                 | cl_enqueue_try()
1350  *              |  |                 |
1351  *              |  | cl_unuse_try()  V
1352  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1353  *    canceled  |  |                 |
1354  *              |  |                 | cl_wait_try()
1355  *              |  |                 |
1356  *              |  |                (R)
1357  *              |  |                 |
1358  *              |  |                 V
1359  *              |  |                HELD<---------+
1360  *              |  |                 |            |
1361  *              |  |                 |            | cl_use_try()
1362  *              |  |  cl_unuse_try() |            |
1363  *              |  |                 |            |
1364  *              |  |                 V         ---+ 
1365  *              |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1366  *              |                    |            |
1367  *              |     cl_unuse_try() |            | cached lock found
1368  *              |                    |            | cl_use_try()
1369  *              |                    |            |
1370  *              |                    V            |
1371  *              +------------------CACHED---------+
1372  *                                   |
1373  *                                  (C)
1374  *                                   |
1375  *                                   V
1376  *                                FREEING
1377  *
1378  * Legend:
1379  *
1380  *         In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1381  *         in the diagram) is possible.
1382  *
1383  *         (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1384  *         to handle arrival of lock reply.
1385  *
1386  *         (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1387  *
1388  *         (D) is the transit state which means the lock is changing.
1389  *
1390  *         Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1391  *         diagram in case of unrecoverable error.
1392  * </pre>
1393  * \endhtmlonly
1394  *
1395  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1396  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1397  * nested state-machines.
1398  *
1399  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1400  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1401  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1402  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1403  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1404  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1405  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1406  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1407  * in the same state).
1408  */
1409 enum cl_lock_state {
1410         /**
1411          * Lock that wasn't yet enqueued
1412          */
1413         CLS_NEW,
1414         /**
1415          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1416          * with the other side.
1417          */
1418         CLS_QUEUING,
1419         /**
1420          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1421          * granted.
1422          */
1423         CLS_ENQUEUED,
1424         /**
1425          * Lock granted, actively used by some IO.
1426          */
1427         CLS_HELD,
1428         /**
1429          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1430          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1431          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1432          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1433          * at unuse case.
1434          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1435          * state, it must wait for the lock.
1436          * See state diagram for details.
1437          */
1438         CLS_INTRANSIT,
1439         /**
1440          * Lock granted, not used.
1441          */
1442         CLS_CACHED,
1443         /**
1444          * Lock is being destroyed.
1445          */
1446         CLS_FREEING,
1447         CLS_NR
1448 };
1449
1450 enum cl_lock_flags {
1451         /**
1452          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1453          * cl_lock_cancel0()).
1454          */
1455         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1456         /** cancellation is pending for this lock. */
1457         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1458         /** destruction is pending for this lock. */
1459         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1460         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1461         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1462 };
1463
1464 /**
1465  * Lock closure.
1466  *
1467  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1468  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1469  * this is a closure of).
1470  *
1471  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1472  *
1473  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1474  *       state-machines), and
1475  *
1476  *     - shared sub-locks.
1477  *
1478  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1479  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1480  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1481  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1482  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1483  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1484  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1485  */
1486 struct cl_lock_closure {
1487         /**
1488          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1489          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1490          * origin is released before waiting.
1491          */
1492         struct cl_lock   *clc_origin;
1493         /**
1494          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1495          * cl_lock::cll_inclosure.
1496          */
1497         cfs_list_t        clc_list;
1498         /**
1499          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1500          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1501          * is currently mutexed by some other thread.
1502          *
1503          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1504          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1505          *
1506          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1507          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1508          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1509          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1510          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1511          * caller.
1512          */
1513         int               clc_wait;
1514         /** Number of locks in the closure. */
1515         int               clc_nr;
1516 };
1517
1518 /**
1519  * Layered client lock.
1520  */
1521 struct cl_lock {
1522         /** Reference counter. */
1523         cfs_atomic_t          cll_ref;
1524         /** List of slices. Immutable after creation. */
1525         cfs_list_t            cll_layers;
1526         /**
1527          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1528          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1529          */
1530         cfs_list_t            cll_linkage;
1531         /**
1532          * Parameters of this lock. Protected by
1533          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1534          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1535          * cl_lock_modify().
1536          */
1537         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1538         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1539         enum cl_lock_state    cll_state;
1540         /** signals state changes. */
1541         cfs_waitq_t           cll_wq;
1542         /**
1543          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1544          *
1545          * Locking rules: this mutex is never held across network
1546          * communication, except when lock is being canceled.
1547          *
1548          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1549          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1550          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1551          * by try-locking.
1552          *
1553          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1554          */
1555         cfs_mutex_t           cll_guard;
1556         cfs_task_t           *cll_guarder;
1557         int                   cll_depth;
1558
1559         /**
1560          * the owner for INTRANSIT state
1561          */
1562         cfs_task_t           *cll_intransit_owner;
1563         int                   cll_error;
1564         /**
1565          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1566          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1567          *
1568          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1569          */
1570         int                   cll_holds;
1571          /**
1572           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1573           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1574           * cl_lock::cll_guard.
1575           *
1576           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1577           */
1578         int                   cll_users;
1579         /**
1580          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1581          * protected by cl_lock::cll_guard.
1582          */
1583         unsigned long         cll_flags;
1584         /**
1585          * A linkage into a list of locks in a closure.
1586          *
1587          * \see cl_lock_closure
1588          */
1589         cfs_list_t            cll_inclosure;
1590         /**
1591          * Confict lock at queuing time.
1592          */
1593         struct cl_lock       *cll_conflict;
1594         /**
1595          * A list of references to this lock, for debugging.
1596          */
1597         struct lu_ref         cll_reference;
1598         /**
1599          * A list of holds on this lock, for debugging.
1600          */
1601         struct lu_ref         cll_holders;
1602         /**
1603          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1604          */
1605         struct lu_ref_link   *cll_obj_ref;
1606 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1607         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1608         struct lockdep_map    dep_map;
1609 #endif
1610 };
1611
1612 /**
1613  * Per-layer part of cl_lock
1614  *
1615  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1616  */
1617 struct cl_lock_slice {
1618         struct cl_lock                  *cls_lock;
1619         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1620          * creation. */
1621         struct cl_object                *cls_obj;
1622         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1623         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1624         cfs_list_t                       cls_linkage;
1625 };
1626
1627 /**
1628  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1629  *
1630  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1631  */
1632 enum cl_lock_transition {
1633         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1634         CLO_WAIT        = 1,
1635         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1636         CLO_REPEAT      = 2,
1637         /** lower layer re-enqueued. */
1638         CLO_REENQUEUED  = 3,
1639 };
1640
1641 /**
1642  *
1643  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1644  */
1645 struct cl_lock_operations {
1646         /**
1647          * \name statemachine
1648          *
1649          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1650          * lock from one state to another, as described in the commentary
1651          * above enum #cl_lock_state.
1652          *
1653          * \retval 0          this layer has nothing more to do to before
1654          *                       transition to the target state happens;
1655          *
1656          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1657          *                    mutex, repeat invocation of transition method
1658          *                    across all layers;
1659          *
1660          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1661          *                    immediately, as it has to wait for certain event
1662          *                    (e.g., the communication with the server). It
1663          *                    is guaranteed, that when the state transfer
1664          *                    becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1665          *                    is signaled. Caller can wait for this event by
1666          *                    calling cl_lock_state_wait();
1667          *
1668          * \retval -ve        failure, abort state transition, move the lock
1669          *                    into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1670          *                    cl_lock::cll_error.
1671          *
1672          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1673          * is moved into corresponding target state. All state transition
1674          * methods are optional.
1675          */
1676         /** @{ */
1677         /**
1678          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1679          *
1680          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1681          * \see osc_lock_enqueue()
1682          */
1683         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1684                             const struct cl_lock_slice *slice,
1685                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1686         /**
1687          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1688          *
1689          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1690          */
1691         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1692                          const struct cl_lock_slice *slice);
1693         /**
1694          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1695          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1696          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1697          * has to be re-initialized.
1698          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1699          *
1700          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1701          */
1702         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1703                           const struct cl_lock_slice *slice);
1704         /**
1705          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1706          *
1707          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1708          *
1709          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1710          */
1711         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1712                         const struct cl_lock_slice *slice);
1713         /** @} statemachine */
1714         /**
1715          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1716          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1717          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1718          * top-lock. Optional
1719          *
1720          * \see lovsub_lock_state()
1721          */
1722         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1723                           const struct cl_lock_slice *slice,
1724                           enum cl_lock_state st);
1725         /**
1726          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1727          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1728          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1729          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1730          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1731          *
1732          * XXX this should take more information about lock needed by
1733          * io. Probably lock description or something similar.
1734          *
1735          * \see lov_fits_into()
1736          */
1737         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1738                              const struct cl_lock_slice *slice,
1739                              const struct cl_lock_descr *need,
1740                              const struct cl_io *io);
1741         /**
1742          * \name ast
1743          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1744          * executed bottom-to-top.
1745          */
1746         /** @{ */
1747
1748         /**
1749          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1750          * the request of server.
1751          */
1752         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1753                            const struct cl_lock_slice *slice);
1754         /**
1755          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1756          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1757          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1758          *
1759          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1760          */
1761         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1762                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1763         /** @} ast */
1764
1765         /**
1766          * \see lovsub_lock_closure()
1767          */
1768         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1769                            const struct cl_lock_slice *slice,
1770                            struct cl_lock_closure *closure);
1771         /**
1772          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1773          * result of server granting more generous lock than was requested).
1774          *
1775          * \see lovsub_lock_modify()
1776          */
1777         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1778                           const struct cl_lock_slice *slice,
1779                           const struct cl_lock_descr *updated);
1780         /**
1781          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1782          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1783          * this lock from being acquired once this method returns.
1784          *
1785          * This can be called multiple times due to the races.
1786          *
1787          * \see cl_lock_delete()
1788          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1789          */
1790         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1791                            const struct cl_lock_slice *slice);
1792         /**
1793          * Destructor. Frees resources and the slice.
1794          *
1795          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1796          * \see osc_lock_fini()
1797          */
1798         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1799         /**
1800          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1801          */
1802         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1803                          void *cookie, lu_printer_t p,
1804                          const struct cl_lock_slice *slice);
1805 };
1806
1807 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1808 do {                                                                    \
1809         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1810                                                                         \
1811         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1812                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1813                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1814         }                                                               \
1815 } while (0)
1816
1817 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1818         if (likely(expr))                                               \
1819                 break;                                                  \
1820                                                                         \
1821         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1822         LBUG();                                                         \
1823 } while (0)
1824
1825 /** @} cl_lock */
1826
1827 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1828  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1829  *
1830  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1831  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1832  * pages:
1833  *
1834  *     - submit pages for an immediate transfer,
1835  *
1836  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1837  *
1838  *     - discard pages.
1839  *
1840  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1841  *
1842  * \todo XXX concurrency control.
1843  *
1844  * @{
1845  */
1846 struct cl_page_list {
1847         unsigned             pl_nr;
1848         cfs_list_t           pl_pages;
1849         cfs_task_t          *pl_owner;
1850 };
1851
1852 /** 
1853  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1854  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1855  */
1856 struct cl_2queue {
1857         struct cl_page_list c2_qin;
1858         struct cl_page_list c2_qout;
1859 };
1860
1861 /** @} cl_page_list */
1862
1863 /** \addtogroup cl_io cl_io
1864  * @{ */
1865 /** \struct cl_io
1866  * I/O
1867  *
1868  * cl_io represents a high level I/O activity like
1869  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1870  * lock.
1871  *
1872  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1873  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1874  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1875  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1876  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1877  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1878  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1879  * by using free-lists, see cl_env_get().
1880  *
1881  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1882  * cl_io_type.
1883  *
1884  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1885  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1886  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1887  * released.
1888  *
1889  * For read/write io overall execution plan is as following:
1890  *
1891  *     (0) initialize io state through all layers;
1892  *
1893  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1894  *
1895  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1896  *
1897  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1898  *
1899  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1900  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1901  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1902  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1903  *
1904  *     (5) release locks
1905  *
1906  *     (6) repeat loop.
1907  *
1908  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1909  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1910  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1911  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1912  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1913  */
1914
1915 /** IO types */
1916 enum cl_io_type {
1917         /** read system call */
1918         CIT_READ,
1919         /** write system call */
1920         CIT_WRITE,
1921         /** truncate, utime system calls */
1922         CIT_SETATTR,
1923         /**
1924          * page fault handling
1925          */
1926         CIT_FAULT,
1927         /**
1928          * fsync system call handling
1929          * To write out a range of file
1930          */
1931         CIT_FSYNC,
1932         /**
1933          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1934          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1935          *
1936          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1937          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1938          *     to the server;
1939          *
1940          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1941          *     for memory cleansing;
1942          *
1943          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1944          *
1945          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1946          *
1947          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1948          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1949          * cl_io_loop() is never called for it.
1950          */
1951         CIT_MISC,
1952         CIT_OP_NR
1953 };
1954
1955 /**
1956  * States of cl_io state machine
1957  */
1958 enum cl_io_state {
1959         /** Not initialized. */
1960         CIS_ZERO,
1961         /** Initialized. */
1962         CIS_INIT,
1963         /** IO iteration started. */
1964         CIS_IT_STARTED,
1965         /** Locks taken. */
1966         CIS_LOCKED,
1967         /** Actual IO is in progress. */
1968         CIS_IO_GOING,
1969         /** IO for the current iteration finished. */
1970         CIS_IO_FINISHED,
1971         /** Locks released. */
1972         CIS_UNLOCKED,
1973         /** Iteration completed. */
1974         CIS_IT_ENDED,
1975         /** cl_io finalized. */
1976         CIS_FINI
1977 };
1978
1979 /**
1980  * IO state private for a layer.
1981  *
1982  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1983  * dynamically.
1984  *
1985  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1986  */
1987 struct cl_io_slice {
1988         struct cl_io                  *cis_io;
1989         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1990         struct cl_object              *cis_obj;
1991         /** io operations. Immutable after creation. */
1992         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1993         /**
1994          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1995          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1996          */
1997         cfs_list_t                     cis_linkage;
1998 };
1999
2000
2001 /**
2002  * Per-layer io operations.
2003  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
2004  */
2005 struct cl_io_operations {
2006         /**
2007          * Vector of io state transition methods for every io type.
2008          *
2009          * \see cl_page_operations::io
2010          */
2011         struct {
2012                 /**
2013                  * Prepare io iteration at a given layer.
2014                  *
2015                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2016                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2017                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2018                  *
2019                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2020                  */
2021                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2022                                       const struct cl_io_slice *slice);
2023                 /**
2024                  * Finalize io iteration.
2025                  *
2026                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2027                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2028                  * continued.
2029                  *
2030                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2031                  */
2032                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2033                                        const struct cl_io_slice *slice);
2034                 /**
2035                  * Collect locks for the current iteration of io.
2036                  *
2037                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2038                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2039                  * anything, instead it should post a lock through
2040                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2041                  * sorted and enqueued in the proper order.
2042                  */
2043                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2044                                   const struct cl_io_slice *slice);
2045                 /**
2046                  * Finalize unlocking.
2047                  *
2048                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2049                  * functionality, after generic code released all locks
2050                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2051                  */
2052                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2053                                     const struct cl_io_slice *slice);
2054                 /**
2055                  * Start io iteration.
2056                  *
2057                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2058                  * commence actual IO. In the current implementation,
2059                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2060                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2061                  * are called when everything is done.
2062                  */
2063                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2064                                   const struct cl_io_slice *slice);
2065                 /**
2066                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2067                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2068                  */
2069                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2070                                   const struct cl_io_slice *slice);
2071                 /**
2072                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2073                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2074                  */
2075                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2076                                     const struct cl_io_slice *slice,
2077                                     size_t nob);
2078                 /**
2079                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2080                  */
2081                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2082                                   const struct cl_io_slice *slice);
2083         } op[CIT_OP_NR];
2084         struct {
2085                 /**
2086                  * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2087                  * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2088                  * non-zero if failed to submit even the single page. If
2089                  * submission failed after some pages were moved into \a
2090                  * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2091                  * executed on them.
2092                  */
2093                 int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2094                                    const struct cl_io_slice *slice,
2095                                    enum cl_req_type crt,
2096                                    struct cl_2queue *queue);
2097         } req_op[CRT_NR];
2098         /**
2099          * Read missing page.
2100          *
2101          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2102          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2103          *
2104          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2105          */
2106         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2107                              const struct cl_io_slice *slice,
2108                              const struct cl_page_slice *page);
2109         /**
2110          * Prepare write of a \a page. Called bottom-to-top by a top-level
2111          * cl_io_operations::op[CIT_WRITE]::cio_start() to prepare page for
2112          * get data from user-level buffer.
2113          *
2114          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2115          *
2116          * \see vvp_io_prepare_write(), lov_io_prepare_write(),
2117          * osc_io_prepare_write().
2118          */
2119         int (*cio_prepare_write)(const struct lu_env *env,
2120                                  const struct cl_io_slice *slice,
2121                                  const struct cl_page_slice *page,
2122                                  unsigned from, unsigned to);
2123         /**
2124          *
2125          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2126          *
2127          * \see vvp_io_commit_write(), lov_io_commit_write(),
2128          * osc_io_commit_write().
2129          */
2130         int (*cio_commit_write)(const struct lu_env *env,
2131                                 const struct cl_io_slice *slice,
2132                                 const struct cl_page_slice *page,
2133                                 unsigned from, unsigned to);
2134         /**
2135          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2136          */
2137         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2138                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2139 };
2140
2141 /**
2142  * Flags to lock enqueue procedure.
2143  * \ingroup cl_lock
2144  */
2145 enum cl_enq_flags {
2146         /**
2147          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2148          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2149          */
2150         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2151         /**
2152          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2153          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2154          */
2155         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
2156         /**
2157          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2158          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2159          * protected by this lock, without sending them to the server.
2160          */
2161         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2162         /**
2163          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2164          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2165          * into lockless mode.
2166          *
2167          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2168          */
2169         CEF_MUST         = 0x00000008,
2170         /**
2171          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2172          * not used currently.
2173          *
2174          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2175          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2176          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2177          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2178          * that are described by the enqueue flags.
2179          */
2180         CEF_NEVER        = 0x00000010,
2181         /**
2182          * for async glimpse lock.
2183          */
2184         CEF_AGL          = 0x00000020,
2185         /**
2186          * mask of enq_flags.
2187          */
2188         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2189 };
2190
2191 /**
2192  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2193  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2194  */
2195 struct cl_io_lock_link {
2196         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2197         cfs_list_t           cill_linkage;
2198         struct cl_lock_descr cill_descr;
2199         struct cl_lock      *cill_lock;
2200         /** optional destructor */
2201         void               (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2202                                         struct cl_io_lock_link *link);
2203 };
2204
2205 /**
2206  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2207  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2208  * possible, because
2209  *
2210  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2211  *        "cascading timeouts";
2212  *
2213  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2214  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
2215  *
2216  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2217  *
2218  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2219  *
2220  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2221  *
2222  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2223  *
2224  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2225  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2226  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2227  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2228  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2229  *
2230  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2231  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2232  * enqueued.
2233  */
2234 struct cl_lockset {
2235         /** locks to be acquired. */
2236         cfs_list_t  cls_todo;
2237         /** locks currently being processed. */
2238         cfs_list_t  cls_curr;
2239         /** locks acquired. */
2240         cfs_list_t  cls_done;
2241 };
2242
2243 /**
2244  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2245  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2246  */
2247 enum cl_io_lock_dmd {
2248         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2249         CILR_MANDATORY = 0,
2250         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2251         CILR_MAYBE,
2252         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2253         CILR_NEVER,
2254         /** Peek lock: use existing locks, don't queue new ones */
2255         CILR_PEEK
2256 };
2257
2258 enum cl_fsync_mode {
2259         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2260         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2261         /** start writeback and wait for them to finish */
2262         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2263         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2264         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2265         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2266          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2267         CL_FSYNC_ALL   = 3
2268 };
2269
2270 struct cl_io_rw_common {
2271         loff_t      crw_pos;
2272         size_t      crw_count;
2273         int         crw_nonblock;
2274 };
2275
2276
2277 /**
2278  * State for io.
2279  *
2280  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2281  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2282  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2283  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2284  * mutable cl_io fields.
2285  */
2286 struct cl_io {
2287         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2288         enum cl_io_type                ci_type;
2289         /** current state of cl_io state machine. */
2290         enum cl_io_state               ci_state;
2291         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2292         struct cl_object              *ci_obj;
2293         /**
2294          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2295          * creation.
2296          */
2297         struct cl_io                  *ci_parent;
2298         /** List of slices. Immutable after creation. */
2299         cfs_list_t                     ci_layers;
2300         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2301         struct cl_lockset              ci_lockset;
2302         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2303         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
2304         union {
2305                 struct cl_rd_io {
2306                         struct cl_io_rw_common rd;
2307                 } ci_rd;
2308                 struct cl_wr_io {
2309                         struct cl_io_rw_common wr;
2310                         int                    wr_append;
2311                         int                    wr_sync;
2312                 } ci_wr;
2313                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2314                 struct cl_setattr_io {
2315                         struct ost_lvb   sa_attr;
2316                         unsigned int     sa_valid;
2317                         struct obd_capa *sa_capa;
2318                 } ci_setattr;
2319                 struct cl_fault_io {
2320                         /** page index within file. */
2321                         pgoff_t         ft_index;
2322                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2323                         int             ft_nob;
2324                         /** writable page? for nopage() only */
2325                         int             ft_writable;
2326                         /** page of an executable? */
2327                         int             ft_executable;
2328                         /** page_mkwrite() */
2329                         int             ft_mkwrite;
2330                         /** resulting page */
2331                         struct cl_page *ft_page;
2332                 } ci_fault;
2333                 struct cl_fsync_io {
2334                         loff_t             fi_start;
2335                         loff_t             fi_end;
2336                         struct obd_capa   *fi_capa;
2337                         /** file system level fid */
2338                         struct lu_fid     *fi_fid;
2339                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2340                         /* how many pages were written/discarded */
2341                         unsigned int       fi_nr_written;
2342                 } ci_fsync;
2343         } u;
2344         struct cl_2queue     ci_queue;
2345         size_t               ci_nob;
2346         int                  ci_result;
2347         unsigned int         ci_continue:1,
2348         /**
2349          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2350          * don't do lockless i/o.
2351          */
2352                              ci_no_srvlock:1,
2353         /**
2354          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2355          */
2356                              ci_need_restart:1,
2357         /**
2358          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2359          * change(page operations, layout change causes all page to be
2360          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2361          */
2362                              ci_ignore_layout:1,
2363         /**
2364          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2365          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2366          * verify layout because HSM won't release openning files.
2367          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
2368          * and setattr.
2369          */
2370                              ci_verify_layout:1;
2371         /**
2372          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2373          */
2374         unsigned             ci_owned_nr;
2375 };
2376
2377 /** @} cl_io */
2378
2379 /** \addtogroup cl_req cl_req
2380  * @{ */
2381 /** \struct cl_req
2382  * Transfer.
2383  *
2384  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2385  *
2386  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2387  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2388  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2389  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2390  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2391  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2392  *
2393  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2394  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2395  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2396  *       path.
2397  *
2398  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2399  * representation for a network RPC.
2400  *
2401  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2402  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2403  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2404  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2405  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2406  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2407  *
2408  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2409  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2410  * the resulting req's.
2411  *
2412  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2413  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2414  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2415  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2416  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2417  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2418  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2419  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2420  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2421  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2422  *
2423  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2424  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2425  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2426  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2427  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2428  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2429  * transfer right now.
2430  *
2431  * FUTURE
2432  *
2433  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2434  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2435  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2436  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2437  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2438  *
2439  */
2440
2441 /**
2442  * Per-transfer attributes.
2443  */
2444 struct cl_req_attr {
2445         /** Generic attributes for the server consumption. */
2446         struct obdo     *cra_oa;
2447         /** Capability. */
2448         struct obd_capa *cra_capa;
2449         /** Jobid */
2450         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2451 };
2452
2453 /**
2454  * Transfer request operations definable at every layer.
2455  *
2456  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2457  * methods.
2458  */
2459 struct cl_req_operations {
2460         /**
2461          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2462          * complete (all pages are added).
2463          *
2464          * \see osc_req_prep()
2465          */
2466         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2467                          const struct cl_req_slice *slice);
2468         /**
2469          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2470          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2471          *
2472          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2473          *            \a oa.
2474          *
2475          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2476          *
2477          * \param flags \a oa fields to be filled.
2478          */
2479         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2480                              const struct cl_req_slice *slice,
2481                              const struct cl_object *obj,
2482                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2483         /**
2484          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2485          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2486          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2487          */
2488         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2489                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2490 };
2491
2492 /**
2493  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2494  */
2495 struct cl_req_obj {
2496         /** object itself */
2497         struct cl_object   *ro_obj;
2498         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2499         struct lu_ref_link *ro_obj_ref;
2500         /* something else? Number of pages for a given object? */
2501 };
2502
2503 /**
2504  * Transfer request.
2505  *
2506  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2507  * them exclusively and knows when to free them.
2508  *
2509  * Life cycle.
2510  *
2511  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2512  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2513  * state in every layer.
2514  *
2515  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2516  * contains pages for.
2517  *
2518  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2519  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2520  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2521  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2522  *
2523  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2524  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2525  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2526  * req's pages.
2527  */
2528 struct cl_req {
2529         enum cl_req_type      crq_type;
2530         /** A list of pages being transfered */
2531         cfs_list_t            crq_pages;
2532         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2533         unsigned              crq_nrpages;
2534         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2535         struct cl_req_obj    *crq_o;
2536         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2537         unsigned              crq_nrobjs;
2538         cfs_list_t            crq_layers;
2539 };
2540
2541 /**
2542  * Per-layer state for request.
2543  */
2544 struct cl_req_slice {
2545         struct cl_req    *crs_req;
2546         struct cl_device *crs_dev;
2547         cfs_list_t        crs_linkage;
2548         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2549 };
2550
2551 /* @} cl_req */
2552
2553 /**
2554  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2555  */
2556 struct cache_stats {
2557         const char    *cs_name;
2558         /** how many entities were created at all */
2559         cfs_atomic_t   cs_created;
2560         /** how many cache lookups were performed */
2561         cfs_atomic_t   cs_lookup;
2562         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2563         cfs_atomic_t   cs_hit;
2564         /** how many entities are in the cache right now */
2565         cfs_atomic_t   cs_total;
2566         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2567          * evicted) right now */
2568         cfs_atomic_t   cs_busy;
2569 };
2570
2571 /** These are not exported so far */
2572 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2573 int  cache_stats_print(const struct cache_stats *cs,
2574                        char *page, int count, int header);
2575
2576 /**
2577  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2578  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2579  * clients to co-exist in the single address space.
2580  */
2581 struct cl_site {
2582         struct lu_site        cs_lu;
2583         /**
2584          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2585          * per-cpu counters is needed.
2586          *
2587          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2588          *
2589          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2590          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2591          */
2592         struct cache_stats    cs_pages;
2593         struct cache_stats    cs_locks;
2594         cfs_atomic_t          cs_pages_state[CPS_NR];
2595         cfs_atomic_t          cs_locks_state[CLS_NR];
2596 };
2597
2598 int  cl_site_init (struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2599 void cl_site_fini (struct cl_site *s);
2600 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2601
2602 /**
2603  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2604  * ll_rd_*()-style functions.
2605  */
2606 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *s, char *page, int count);
2607
2608 /**
2609  * \name helpers
2610  *
2611  * Type conversion and accessory functions.
2612  */
2613 /** @{ */
2614
2615 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2616 {
2617         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2618 }
2619
2620 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2621 {
2622         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2623 }
2624
2625 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2626 {
2627         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2628         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2629 }
2630
2631 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2632 {
2633         return &d->cd_lu_dev;
2634 }
2635
2636 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2637 {
2638         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2639         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2640 }
2641
2642 static inline const struct cl_object_conf *
2643 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2644 {
2645         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2646 }
2647
2648 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2649 {
2650         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2651 }
2652
2653 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
2654 {
2655         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
2656         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
2657 }
2658
2659 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2660 {
2661         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2662 }
2663
2664 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2665 {
2666         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2667 }
2668
2669 static inline
2670 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2671 {
2672         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2673 }
2674
2675 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2676 {
2677         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2678 }
2679
2680 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2681 {
2682         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2683 }
2684
2685 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2686                        struct cl_object *obj,
2687                        const struct cl_page_operations *ops);
2688 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2689                        struct cl_object *obj,
2690                        const struct cl_lock_operations *ops);
2691 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2692                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2693 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2694                       struct cl_device *dev,
2695                       const struct cl_req_operations *ops);
2696 /** @} helpers */
2697
2698 /** \defgroup cl_object cl_object
2699  * @{ */
2700 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2701 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2702                                  const struct lu_fid *fid,
2703                                  const struct cl_object_conf *c);
2704
2705 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2706 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2707 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2708 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2709 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2710 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2711 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2712                            struct cl_attr *attr);
2713 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2714                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2715 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2716                            struct ost_lvb *lvb);
2717 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2718                            const struct cl_object_conf *conf);
2719 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2720 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2721 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2722
2723 /**
2724  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2725  */
2726 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2727 {
2728         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2729 }
2730
2731 /** @} cl_object */
2732
2733 /** \defgroup cl_page cl_page
2734  * @{ */
2735 enum {
2736         CLP_GANG_OKAY = 0,
2737         CLP_GANG_RESCHED,
2738         CLP_GANG_AGAIN,
2739         CLP_GANG_ABORT
2740 };
2741
2742 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2743 typedef int   (*cl_page_gang_cb_t)  (const struct lu_env *, struct cl_io *,
2744                                      struct cl_page *, void *);
2745 int             cl_page_gang_lookup (const struct lu_env *env,
2746                                      struct cl_object *obj,
2747                                      struct cl_io *io,
2748                                      pgoff_t start, pgoff_t end,
2749                                      cl_page_gang_cb_t cb, void *cbdata);
2750 struct cl_page *cl_page_lookup      (struct cl_object_header *hdr,
2751                                      pgoff_t index);
2752 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2753                                      struct cl_object *obj,
2754                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2755                                      enum cl_page_type type);
2756 struct cl_page *cl_page_find_sub    (const struct lu_env *env,
2757                                      struct cl_object *obj,
2758                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2759                                      struct cl_page *parent);
2760 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2761 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2762                                      struct cl_page *page);
2763 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2764                                      lu_printer_t printer,
2765                                      const struct cl_page *pg);
2766 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2767                                      lu_printer_t printer,
2768                                      const struct cl_page *pg);
2769 cfs_page_t     *cl_page_vmpage      (const struct lu_env *env,
2770                                      struct cl_page *page);
2771 struct cl_page *cl_vmpage_page      (cfs_page_t *vmpage, struct cl_object *obj);
2772 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2773
2774 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2775                                        const struct lu_device_type *dtype);
2776
2777 /**
2778  * \name ownership
2779  *
2780  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2781  */
2782 /** @{ */
2783
2784 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2785                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2786 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2787                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2788 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2789                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2790 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2791                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2792 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2793                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2794 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2795
2796 /** @} ownership */
2797
2798 /**
2799  * \name transfer
2800  *
2801  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2802  * tracking transfer state.
2803  */
2804 /** @{ */
2805 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2806                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2807 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2808                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2809 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2810                          enum cl_req_type crt);
2811 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2812                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2813 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2814                          int from, int to);
2815 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2816 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2817                          struct cl_page *pg);
2818
2819 /** @} transfer */
2820
2821
2822 /**
2823  * \name helper routines
2824  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2825  */
2826 /** @{ */
2827 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2828                               struct cl_page *pg);
2829 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2830 int     cl_page_unmap        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2831                               struct cl_page *pg);
2832 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2833                               const struct cl_page *pg);
2834 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2835                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2836 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2837                               struct cl_page *page);
2838 loff_t  cl_offset            (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2839 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2840 int     cl_page_size         (const struct cl_object *obj);
2841 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2842
2843 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2844                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2845 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2846                          lu_printer_t printer,
2847                          const struct cl_lock_descr *descr);
2848 /* @} helper */
2849
2850 /** @} cl_page */
2851
2852 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2853  * @{ */
2854
2855 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2856                              const struct cl_lock_descr *need,
2857                              const char *scope, const void *source);
2858 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2859                              const struct cl_lock_descr *need,
2860                              const char *scope, const void *source);
2861 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2862                                 const struct cl_lock_descr *need,
2863                                 const char *scope, const void *source);
2864 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2865                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2866                                  struct cl_lock *except, int pending,
2867                                  int canceld);
2868 static inline struct cl_lock *cl_lock_at_page(const struct lu_env *env,
2869                                               struct cl_object *obj,
2870                                               struct cl_page *page,
2871                                               struct cl_lock *except,
2872                                               int pending, int canceld)
2873 {
2874         LASSERT(cl_object_header(obj) == cl_object_header(page->cp_obj));
2875         return cl_lock_at_pgoff(env, obj, page->cp_index, except,
2876                                 pending, canceld);
2877 }
2878
2879 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2880                                        const struct lu_device_type *dtype);
2881
2882 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2883 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2884 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2885 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2886                          const char *scope, const void *source);
2887 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2888                           const char *scope, const void *source);
2889 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2890                          const char *scope, const void *source);
2891 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2892                          const char *scope, const void *source);
2893 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2894 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2895
2896 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2897                                      struct cl_lock *lock);
2898 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2899                        enum cl_lock_state state);
2900 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2901
2902 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2903                          int keep_mutex);
2904
2905 /** \name statemachine statemachine
2906  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2907  *
2908  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2909  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2910  *     asynchronous event to occur), these functions return
2911  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2912  *
2913  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2914  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2915  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2916  *     immediately, wait for lock state change.
2917  *
2918  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2919  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2920  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2921  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2922  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2923  *     layers again.
2924  *
2925  * TRY              NON-TRY      METHOD                            FINAL STATE
2926  *
2927  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2928  *
2929  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2930  *
2931  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2932  *
2933  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2934  *
2935  * @{ */
2936
2937 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2938                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2939 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2940 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2941 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2942                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2943 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2944 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2945 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2946
2947 /** @} statemachine */
2948
2949 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2950 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2951 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2952                           enum cl_lock_state state);
2953 int  cl_queue_match      (const cfs_list_t *queue,
2954                           const struct cl_lock_descr *need);
2955
2956 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2957 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2958 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2959 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2960 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2961 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2962 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2963                          const struct cl_lock_descr *need);
2964 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2965                          const struct cl_lock_descr *need);
2966 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2967 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2968                          const struct cl_lock_descr *desc);
2969
2970 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
2971                            struct cl_lock_closure *closure,
2972                            struct cl_lock *origin, int wait);
2973 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
2974 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2975                            struct cl_lock_closure *closure);
2976 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
2977                            struct cl_lock_closure *closure);
2978 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2979                            struct cl_lock_closure *closure);
2980
2981 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2982 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2983 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
2984 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
2985
2986 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2987
2988 /** @} cl_lock */
2989
2990 /** \defgroup cl_io cl_io
2991  * @{ */
2992
2993 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2994                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2995 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2996                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2997 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2998                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2999 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3000
3001 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3002 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3003 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3004 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3005 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3006 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3007 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3008 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3009                           struct cl_io_lock_link *link);
3010 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3011                            struct cl_lock_descr *descr);
3012 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3013                           struct cl_page *page);
3014 int   cl_io_prepare_write(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3015                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3016 int   cl_io_commit_write (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3017                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3018 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3019                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
3020 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3021                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
3022                           long timeout);
3023 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3024                           size_t nob);
3025 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3026                           struct cl_page_list *queue);
3027 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
3028
3029 /**
3030  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3031  */
3032 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3033 {
3034         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3035 }
3036
3037 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3038 {
3039         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3040 }
3041
3042 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3043 {
3044         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3045 }
3046
3047 /**
3048  * True, iff \a io is a truncate(2).
3049  */
3050 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3051 {
3052         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3053                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3054 }
3055
3056 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3057
3058 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3059                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3060
3061 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3062 do {                                                                    \
3063         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3064                                                                         \
3065         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3066         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3067                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
3068 } while (0)
3069
3070 /** @} cl_io */
3071
3072 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3073  * @{ */
3074
3075 /**
3076  * Last page in the page list.
3077  */
3078 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3079 {
3080         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3081         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3082 }
3083
3084 /**
3085  * Iterate over pages in a page list.
3086  */
3087 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
3088         cfs_list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3089
3090 /**
3091  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3092  */
3093 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
3094         cfs_list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3095
3096 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3097 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3098 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3099                           struct cl_page *page);
3100 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3101                           struct cl_page_list *head);
3102 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3103                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3104 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3105                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3106 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3107                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3108 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3109                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3110 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3111                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3112 int  cl_page_list_unmap  (const struct lu_env *env,
3113                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3114 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3115
3116 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3117 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3118 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3119                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3120 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3121                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3122 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3123                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3124 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3125 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3126
3127 /** @} cl_page_list */
3128
3129 /** \defgroup cl_req cl_req
3130  * @{ */
3131 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3132                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3133
3134 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3135                        struct cl_page *page);
3136 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3137 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3138 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3139                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
3140 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3141
3142 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3143  * @{ */
3144
3145 /**
3146  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3147  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3148  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3149  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3150  */
3151 struct cl_sync_io {
3152         /** number of pages yet to be transferred. */
3153         cfs_atomic_t          csi_sync_nr;
3154         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3155         cfs_waitq_t          csi_waitq;
3156         /** error code. */
3157         int                   csi_sync_rc;
3158 };
3159
3160 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3161 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3162                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3163                      long timeout);
3164 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3165
3166 /** @} cl_sync_io */
3167
3168 /** @} cl_req */
3169
3170 /** \defgroup cl_env cl_env
3171  *
3172  * lu_env handling for a client.
3173  *
3174  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3175  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3176  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3177  * where
3178  *
3179  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3180  *
3181  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3182  *
3183  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
3184  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3185  * into VFS or MM that call back into lustre.
3186  *
3187  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3188  * optimizations:
3189  *
3190  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3191  *     longer used environments instead of destroying them;
3192  *
3193  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3194  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3195  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3196  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3197  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3198  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3199  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3200  *       - cl_env_get
3201  *       - cl_env_implant
3202  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3203  *
3204  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3205  * @{ */
3206
3207 struct cl_env_nest {
3208         int   cen_refcheck;
3209         void *cen_cookie;
3210 };
3211
3212 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3213 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
3214 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3215 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3216 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
3217 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3218 void          *cl_env_reenter    (void);
3219 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
3220 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3221 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3222 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
3223
3224 /** @} cl_env */
3225
3226 /*
3227  * Misc
3228  */
3229 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3230 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3231
3232 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3233                                 struct lu_device_type *ldt,
3234                                 struct lu_device *next);
3235 /** @} clio */
3236
3237 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */