Whamcloud - gitweb
6c4db88b68704b9f86df8584791f1cec01de6465
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2014, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  * Terminology
67  *
68  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
69  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
70  *     RPC, is referred to as "a transfer"
71  *
72  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
73  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
74  *     is not layer specific.
75  *
76  * Locking.
77  *
78  *  - i_mutex
79  *      - PG_locked
80  *          - cl_object_header::coh_page_guard
81  *          - lu_site::ls_guard
82  *
83  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
84  * reference-counting design.
85  *
86  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
87  * design.
88  *
89  * @{
90  */
91
92 /*
93  * super-class definitions.
94  */
95 #include <libcfs/libcfs.h>
96 #include <lu_object.h>
97 #include <linux/atomic.h>
98 #include <linux/mutex.h>
99 #include <linux/radix-tree.h>
100 #include <linux/spinlock.h>
101 #include <linux/wait.h>
102 #include <lustre_dlm.h>
103
104 struct obd_info;
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108
109 struct cl_object;
110
111 struct cl_page;
112 struct cl_page_slice;
113 struct cl_lock;
114 struct cl_lock_slice;
115
116 struct cl_lock_operations;
117 struct cl_page_operations;
118
119 struct cl_io;
120 struct cl_io_slice;
121
122 struct cl_req_attr;
123
124 /**
125  * Device in the client stack.
126  *
127  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
128  */
129 struct cl_device {
130         /** Super-class. */
131         struct lu_device                   cd_lu_dev;
132 };
133
134 /** \addtogroup cl_object cl_object
135  * @{ */
136 /**
137  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
138  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
139  * from sub-objects' ones.
140  */
141 struct cl_attr {
142         /** Object size, in bytes */
143         loff_t cat_size;
144         /**
145          * Known minimal size, in bytes.
146          *
147          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
148          */
149         loff_t cat_kms;
150         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
151         time_t cat_mtime;
152         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
153         time_t cat_atime;
154         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
155         time_t cat_ctime;
156         /**
157          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
158          *
159          * \todo XXX An interface for block size is needed.
160          */
161         __u64  cat_blocks;
162         /**
163          * User identifier for quota purposes.
164          */
165         uid_t  cat_uid;
166         /**
167          * Group identifier for quota purposes.
168          */
169         gid_t  cat_gid;
170
171         /* nlink of the directory */
172         __u64  cat_nlink;
173 };
174
175 /**
176  * Fields in cl_attr that are being set.
177  */
178 enum cl_attr_valid {
179         CAT_SIZE   = 1 << 0,
180         CAT_KMS    = 1 << 1,
181         CAT_MTIME  = 1 << 3,
182         CAT_ATIME  = 1 << 4,
183         CAT_CTIME  = 1 << 5,
184         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
185         CAT_UID    = 1 << 7,
186         CAT_GID    = 1 << 8
187 };
188
189 /**
190  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
191  * stacks.
192  *
193  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
194  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
195  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
196  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
197  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
198  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
199  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
200  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
201  *    table.
202  *
203  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
204  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
205  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
206  *    layers:
207  *
208  *        - vvp
209  *        - lov
210  *
211  *    whereas its sub-objects are composed of
212  *
213  *        - lovsub
214  *        - osc
215  *
216  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
217  *    track of the object-subobject relationship.
218  *
219  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
220  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
221  *    destroyed too.
222  *
223  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
224  */
225 struct cl_object {
226         /** super class */
227         struct lu_object                   co_lu;
228         /** per-object-layer operations */
229         const struct cl_object_operations *co_ops;
230         /** offset of page slice in cl_page buffer */
231         int                                co_slice_off;
232 };
233
234 /**
235  * Description of the client object configuration. This is used for the
236  * creation of a new client object that is identified by a more state than
237  * fid.
238  */
239 struct cl_object_conf {
240         /** Super-class. */
241         struct lu_object_conf     coc_lu;
242         union {
243                 /**
244                  * Object layout. This is consumed by lov.
245                  */
246                 struct lu_buf    coc_layout;
247                 /**
248                  * Description of particular stripe location in the
249                  * cluster. This is consumed by osc.
250                  */
251                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
252         } u;
253         /**
254          * VFS inode. This is consumed by vvp.
255          */
256         struct inode             *coc_inode;
257         /**
258          * Layout lock handle.
259          */
260         struct ldlm_lock         *coc_lock;
261         /**
262          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
263          */
264         int                       coc_opc;
265 };
266
267 enum {
268         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
269          * holding layout lock. */
270         OBJECT_CONF_SET = 0,
271         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
272          * layout lock. */
273         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
274         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
275          * set up. */
276         OBJECT_CONF_WAIT = 2
277 };
278
279 enum {
280         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
281         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
282 };
283
284 struct cl_layout {
285         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
286         struct lu_buf   cl_buf;
287         /** size of layout in lov_mds_md format. */
288         size_t          cl_size;
289         /** Layout generation. */
290         u32             cl_layout_gen;
291 };
292
293 /**
294  * Operations implemented for each cl object layer.
295  *
296  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
297  */
298 struct cl_object_operations {
299         /**
300          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
301          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
302          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
303          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
304          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
305          * sense). Optional.
306          *
307          * \retval NULL success.
308          *
309          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
310          *
311          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
312          *         to be used instead of newly created.
313          */
314         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
315                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
316         /**
317          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
318          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
319          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
320          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
321          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
322          */
323         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
324                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
325                               const struct cl_io *io);
326         /**
327          * Initialize io state for a given layer.
328          *
329          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
330          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
331          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
332          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
333          * participating in this io share the same session.
334          */
335         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
336                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
337         /**
338          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
339          * called top-to-bottom through all object layers.
340          *
341          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
342          *
343          * \return   0: to continue
344          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
345          *              from enclosing cl_object_attr_get())
346          * \return -ve: to signal error
347          */
348         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
349                             struct cl_attr *attr);
350         /**
351          * Update attributes.
352          *
353          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
354          * indicating what attributes are to be set.
355          *
356          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
357          *
358          * \return the same convention as for
359          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
360          */
361         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
362                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
363         /**
364          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
365          * configuration.
366          *
367          * XXX error conditions and handling.
368          */
369         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
370                             const struct cl_object_conf *conf);
371         /**
372          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
373          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
374          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
375          *
376          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
377          * \see osc_object_glimpse()
378          */
379         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
380                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
381         /**
382          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
383          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
384          * mainly pages and locks.
385          */
386         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
387         /**
388          * Object getstripe method.
389          */
390         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
391                              struct lov_user_md __user *lum);
392         /**
393          * Find whether there is any callback data (ldlm lock) attached upon
394          * the object.
395          */
396         int (*coo_find_cbdata)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
397                                ldlm_iterator_t iter, void *data);
398         /**
399          * Get FIEMAP mapping from the object.
400          */
401         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
402                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
403                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
404         /**
405          * Get layout and generation of the object.
406          */
407         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
408                               struct cl_layout *layout);
409         /**
410          * Get maximum size of the object.
411          */
412         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
413         /**
414          * Set request attributes.
415          */
416         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
417                                  struct cl_object *obj,
418                                  struct cl_req_attr *attr);
419 };
420
421 /**
422  * Extended header for client object.
423  */
424 struct cl_object_header {
425         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
426          * here. */
427         struct lu_object_header coh_lu;
428
429         /**
430          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
431          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
432          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
433          * field allows certain code to be written generically, without
434          * limiting possible cl_object layouts unduly.
435          */
436         struct cl_object_header *coh_parent;
437         /**
438          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
439          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
440          * from.
441          *
442          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
443          */
444         spinlock_t               coh_attr_guard;
445         /**
446          * Size of cl_page + page slices
447          */
448         unsigned short           coh_page_bufsize;
449         /**
450          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
451          * sub-object, etc.
452          */
453         unsigned char            coh_nesting;
454 };
455
456 /**
457  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
458  * layer top-to-bottom to \a slice.
459  */
460 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
461         list_for_each_entry((slice),                            \
462                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
463                             co_lu.lo_linkage)
464
465 /**
466  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
467  * layer bottom-to-top to \a slice.
468  */
469 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
470         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
471                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
472                                     co_lu.lo_linkage)
473
474 /** @} cl_object */
475
476 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
477
478 /** \addtogroup cl_page cl_page
479  * @{ */
480
481 /** \struct cl_page
482  * Layered client page.
483  *
484  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
485  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
486  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
487  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
488  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
489  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
490  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
491  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
492  *
493  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
494  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
495  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
496  *    current design) that
497  *
498  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
499  *          memory pressure),
500  *
501  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
502  *          environment.
503  *
504  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
505  *    established when cl_page is created.
506  *
507  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
508  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
509  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
510  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
511  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
512  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
513  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
514  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
515  *
516  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
517  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
518  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
519  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
520  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
521  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
522  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
523  *    different ways to own a page in the client:
524  *
525  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
526  *
527  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
528  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
529  *
530  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
531  *    cl_page_unassume().
532  *
533  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
534  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
535  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
536  *    destroyed.
537  *
538  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
539  *    pages is the following:
540  *
541  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
542  *          to a page:
543  *
544  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
545  *              spin-lock;
546  *
547  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
548  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
549  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
550  *
551  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
552  *          ways are severed with the proper synchronization
553  *          (cl_page_delete());
554  *
555  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
556  *          lock;
557  *
558  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
559  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
560  *
561  *    Together this guarantees that when last reference to a
562  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
563  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
564  *    ones exist.
565  *
566  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
567  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
568  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
569  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
570  *    page.
571  *
572  * Linux Kernel implementation.
573  *
574  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
575  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
576  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
577  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
578  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
579  *    private data structures).
580  *
581  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
582  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
583  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
584  *    transfer.
585  *
586  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
587  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
588  */
589
590 /**
591  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
592  *
593  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
594  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
595  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
596  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
597  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
598  * are interested in them.
599  */
600 enum cl_page_state {
601         /**
602          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
603          * following cases:
604          *
605          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
606          *     owns it;
607          *
608          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
609          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
610          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
613          *     evict the page form the memory;
614          *
615          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
616          */
617         CPS_CACHED,
618         /**
619          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
620          * state as a result of
621          *
622          *     - io creating new page and immediately owning it;
623          *
624          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
625          *     and owning it;
626          *
627          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
628          *     and waiting for owner to release the page;
629          *
630          * Page leaves owned state in the following cases:
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
633          *     the cache, doing nothing;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
636          *     this page;
637          *
638          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
639          *     transfer for this page;
640          *
641          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
642          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
643          *
644          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
645          */
646         CPS_OWNED,
647         /**
648          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
649          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
650          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
651          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
652          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
653          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
654          * made by the hosting environment (that effectively means that the
655          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
656          * advance". This property is mentioned, because it is important when
657          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
658          * enter this state as a result of
659          *
660          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
661          *     write-out of this page, or
662          *
663          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
664          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
665          *     transfer.
666          *
667          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
668          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
669          *
670          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
671          *
672          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
673          */
674         CPS_PAGEOUT,
675         /**
676          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
677          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
678          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
679          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
680          * pages.
681          *
682          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
683          *
684          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
685          */
686         CPS_PAGEIN,
687         /**
688          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
689          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
690          * of truncate.
691          *
692          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
693          *
694          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
695          */
696         CPS_FREEING,
697         CPS_NR
698 };
699
700 enum cl_page_type {
701         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
702          * belongs to. */
703         CPT_CACHEABLE = 1,
704
705         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
706          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
707          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
708         CPT_TRANSIENT,
709 };
710
711 /**
712  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
713  * immutables.
714  *
715  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
716  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
717  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
718  * cl_page::cp_owner (when set).
719  */
720 struct cl_page {
721         /** Reference counter. */
722         atomic_t                 cp_ref;
723         /** Transfer error. */
724         int                      cp_error;
725         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
726         struct cl_object        *cp_obj;
727         /** vmpage */
728         struct page             *cp_vmpage;
729         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
730         struct list_head         cp_batch;
731         /** List of slices. Immutable after creation. */
732         struct list_head         cp_layers;
733         /**
734          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
735          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
736          */
737         const enum cl_page_state cp_state;
738         /**
739          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
740          * creation.
741          */
742         enum cl_page_type        cp_type;
743
744         /**
745          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
746          * by sub-io. Protected by a VM lock.
747          */
748         struct cl_io            *cp_owner;
749         /** List of references to this page, for debugging. */
750         struct lu_ref            cp_reference;
751         /** Link to an object, for debugging. */
752         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
753         /** Link to a queue, for debugging. */
754         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
755         /** Assigned if doing a sync_io */
756         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
757 };
758
759 /**
760  * Per-layer part of cl_page.
761  *
762  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
763  */
764 struct cl_page_slice {
765         struct cl_page                  *cpl_page;
766         pgoff_t                          cpl_index;
767         /**
768          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
769          * creation.
770          */
771         struct cl_object                *cpl_obj;
772         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
773         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
774         struct list_head                 cpl_linkage;
775 };
776
777 /**
778  * Lock mode. For the client extent locks.
779  *
780  * \ingroup cl_lock
781  */
782 enum cl_lock_mode {
783         CLM_READ,
784         CLM_WRITE,
785         CLM_GROUP,
786         CLM_MAX,
787 };
788
789 /**
790  * Requested transfer type.
791  */
792 enum cl_req_type {
793         CRT_READ,
794         CRT_WRITE,
795         CRT_NR
796 };
797
798 /**
799  * Per-layer page operations.
800  *
801  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
802  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
803  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
804  *
805  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
806  */
807 struct cl_page_operations {
808         /**
809          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
810          * implement these. Current code assumes that this functionality is
811          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
812          */
813
814         /**
815          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
816          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
817          * not owned by other io, and no transfer is going on against
818          * it. Optional.
819          *
820          * \see cl_page_own()
821          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
822          */
823         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
824                         const struct cl_page_slice *slice,
825                         struct cl_io *io, int nonblock);
826         /** Called when ownership it yielded. Optional.
827          *
828          * \see cl_page_disown()
829          * \see vvp_page_disown()
830          */
831         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
832                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
833         /**
834          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
835          * view. Optional.
836          *
837          * \see cl_page_assume()
838          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
839          */
840         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
841                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
842         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
843          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
844          * it.
845          *
846          * \see cl_page_unassume()
847          * \see vvp_page_unassume()
848          */
849         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
850                              const struct cl_page_slice *slice,
851                              struct cl_io *io);
852         /**
853          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
854          *
855          * \see cl_page_export()
856          * \see vvp_page_export()
857          */
858         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
859                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
860         /**
861          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
862          * sense). Used for assertions.
863          *
864          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
865          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
866          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
867          */
868         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
869                                const struct cl_page_slice *slice);
870         /**
871          * Page destruction.
872          */
873
874         /**
875          * Called when page is truncated from the object. Optional.
876          *
877          * \see cl_page_discard()
878          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
879          */
880         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
881                             const struct cl_page_slice *slice,
882                             struct cl_io *io);
883         /**
884          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
885          * destroyed. Optional.
886          *
887          * \see cl_page_delete()
888          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
889          */
890         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
891                            const struct cl_page_slice *slice);
892         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
893         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
894                          struct cl_page_slice *slice);
895         /**
896          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
897          *
898          * \see cl_page_print()
899          */
900         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
901                          const struct cl_page_slice *slice,
902                          void *cookie, lu_printer_t p);
903         /**
904          * \name transfer
905          *
906          * Transfer methods.
907          *
908          * @{
909          */
910         /**
911          * Request type dependent vector of operations.
912          *
913          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
914          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
915          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
916          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
917          * provided. That is, method invocation usually looks like
918          *
919          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
920          */
921         struct {
922                 /**
923                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
924                  * cl_page_list.
925                  *
926                  * \return    0         : page is eligible for submission;
927                  * \return    -EALREADY : skip this page;
928                  * \return    -ve       : error.
929                  *
930                  * \see cl_page_prep()
931                  */
932                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
933                                  const struct cl_page_slice *slice,
934                                  struct cl_io *io);
935                 /**
936                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
937                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
938                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
939                  *
940                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
941                  * guaranteed however, that the page involved and its object
942                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
943                  * safe).
944                  *
945                  * \see cl_page_completion()
946                  */
947                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
948                                        const struct cl_page_slice *slice,
949                                        int ioret);
950                 /**
951                  * Called when cached page is about to be added to the
952                  * ptlrpc request as a part of req formation.
953                  *
954                  * \return    0       : proceed with this page;
955                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
956                  * \return    -ve     : error.
957                  *
958                  * \see cl_page_make_ready()
959                  */
960                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
961                                        const struct cl_page_slice *slice);
962         } io[CRT_NR];
963         /**
964          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
965          * transmitted.
966          *
967          * This is used for immediate transfers.
968          *
969          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
970          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
971          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
972          * this for page queues.
973          *
974          * \see cl_page_clip()
975          */
976         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
977                          const struct cl_page_slice *slice,
978                          int from, int to);
979         /**
980          * \pre  the page was queued for transferring.
981          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
982          *       is returned if it has already been in transferring.
983          *
984          * This is one of seldom page operation which is:
985          * 0. called from top level;
986          * 1. don't have vmpage locked;
987          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
988          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
989          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
990          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
991          *
992          * \see osc_page_cancel().
993          */
994         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
995                           const struct cl_page_slice *slice);
996         /**
997          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
998          * right now.
999          *
1000          * \see cl_page_flush()
1001          */
1002         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1003                          const struct cl_page_slice *slice,
1004                          struct cl_io *io);
1005         /** @} transfer */
1006 };
1007
1008 /**
1009  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1010  */
1011 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1012 do {                                                                    \
1013         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1014                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1015                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1016                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1017         }                                                               \
1018 } while (0)
1019
1020 /**
1021  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1022  */
1023 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1024 do {                                                                          \
1025         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1026                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1027                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1028                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1029         }                                                                     \
1030 } while (0)
1031
1032 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1033 {
1034         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1035         return page->cp_vmpage;
1036 }
1037
1038 /**
1039  * Check if a cl_page is in use.
1040  *
1041  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1042  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1043  */
1044 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1045 {
1046         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1047 }
1048
1049 /**
1050  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1051  */
1052 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1053 /**
1054  * Caller doesn't hold a refcount.
1055  */
1056 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1057
1058 /** @} cl_page */
1059
1060 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1061  * @{ */
1062 /** \struct cl_lock
1063  *
1064  * Extent locking on the client.
1065  *
1066  * LAYERING
1067  *
1068  * The locking model of the new client code is built around
1069  *
1070  *        struct cl_lock
1071  *
1072  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1073  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1074  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1075  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1076  *
1077  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1078  *
1079  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1080  *     - lov_lock (lov specific data).
1081  *
1082  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1083  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1084  *
1085  *     - lovsub_lock, and
1086  *     - osc_lock
1087  *
1088  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1089  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1090  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1091  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1092  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1093  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1094  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1095  *
1096  * LIFE CYCLE
1097  *
1098  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1099  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1100  * I/O is complete.
1101  *
1102  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1103  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1104  *
1105  * INTERFACE AND USAGE
1106  *
1107  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1108  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1109  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1110  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1111  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1112  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1113  * OST side.
1114  *
1115  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1116  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1117  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1118  * clo_enqueue time, is released.
1119  *
1120  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1121  *
1122  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1123  *
1124  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1125  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1126  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1127  *
1128  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1129  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1130  *
1131  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1132  *
1133  *     - locks are released after IO is complete.
1134  *
1135  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1136  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1137  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1138  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1139  *
1140  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1141  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1142  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1143  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1144  * sacrificing correctness. This includes:
1145  *
1146  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1147  *  atomicity;
1148  *
1149  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1150  *
1151  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1152  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1153  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1154  *
1155  * Interaction with DLM
1156  *
1157  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1158  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1159  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1160  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1161  * description of interaction with DLM.
1162  */
1163
1164 /**
1165  * Lock description.
1166  */
1167 struct cl_lock_descr {
1168         /** Object this lock is granted for. */
1169         struct cl_object *cld_obj;
1170         /** Index of the first page protected by this lock. */
1171         pgoff_t           cld_start;
1172         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1173         pgoff_t           cld_end;
1174         /** Group ID, for group lock */
1175         __u64             cld_gid;
1176         /** Lock mode. */
1177         enum cl_lock_mode cld_mode;
1178         /**
1179          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1180          * enum cl_enq_flags.
1181          */
1182         __u32             cld_enq_flags;
1183 };
1184
1185 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1186 #define PDESCR(descr)                                                   \
1187         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1188         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1189
1190 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1191
1192 /**
1193  * Layered client lock.
1194  */
1195 struct cl_lock {
1196         /** List of slices. Immutable after creation. */
1197         struct list_head      cll_layers;
1198         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1199         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1200 };
1201
1202 /**
1203  * Per-layer part of cl_lock
1204  *
1205  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1206  */
1207 struct cl_lock_slice {
1208         struct cl_lock                  *cls_lock;
1209         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1210          * creation. */
1211         struct cl_object                *cls_obj;
1212         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1213         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1214         struct list_head                 cls_linkage;
1215 };
1216
1217 /**
1218  *
1219  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1220  */
1221 struct cl_lock_operations {
1222         /** @{ */
1223         /**
1224          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1225          *
1226          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1227          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1228          *              @anchor for resources
1229          * \retval -ve  failure
1230          *
1231          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1232          * \see osc_lock_enqueue()
1233          */
1234         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1235                             const struct cl_lock_slice *slice,
1236                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1237         /**
1238          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1239          * DLM lock
1240          */
1241         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1242                            const struct cl_lock_slice *slice);
1243         /** @} */
1244         /**
1245          * Destructor. Frees resources and the slice.
1246          *
1247          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1248          * \see osc_lock_fini()
1249          */
1250         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1251         /**
1252          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1253          */
1254         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1255                          void *cookie, lu_printer_t p,
1256                          const struct cl_lock_slice *slice);
1257 };
1258
1259 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1260 do {                                                                    \
1261         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1262                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1263                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1264                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1265         }                                                               \
1266 } while (0)
1267
1268 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1269         if (likely(expr))                                               \
1270                 break;                                                  \
1271                                                                         \
1272         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1273         LBUG();                                                         \
1274 } while (0)
1275
1276 /** @} cl_lock */
1277
1278 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1279  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1280  *
1281  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1282  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1283  * pages:
1284  *
1285  *     - submit pages for an immediate transfer,
1286  *
1287  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1288  *
1289  *     - discard pages.
1290  *
1291  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1292  *
1293  * \todo XXX concurrency control.
1294  *
1295  * @{
1296  */
1297 struct cl_page_list {
1298         unsigned                 pl_nr;
1299         struct list_head         pl_pages;
1300         struct task_struct      *pl_owner;
1301 };
1302
1303 /** 
1304  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1305  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1306  */
1307 struct cl_2queue {
1308         struct cl_page_list c2_qin;
1309         struct cl_page_list c2_qout;
1310 };
1311
1312 /** @} cl_page_list */
1313
1314 /** \addtogroup cl_io cl_io
1315  * @{ */
1316 /** \struct cl_io
1317  * I/O
1318  *
1319  * cl_io represents a high level I/O activity like
1320  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1321  * lock.
1322  *
1323  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1324  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1325  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1326  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1327  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1328  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1329  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1330  * by using free-lists, see cl_env_get().
1331  *
1332  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1333  * cl_io_type.
1334  *
1335  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1336  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1337  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1338  * released.
1339  *
1340  * For read/write io overall execution plan is as following:
1341  *
1342  *     (0) initialize io state through all layers;
1343  *
1344  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1345  *
1346  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1347  *
1348  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1349  *
1350  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1351  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1352  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1353  *
1354  *     (5) release locks
1355  *
1356  *     (6) repeat loop.
1357  *
1358  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1359  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1360  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1361  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1362  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1363  */
1364
1365 /** IO types */
1366 enum cl_io_type {
1367         /** read system call */
1368         CIT_READ,
1369         /** write system call */
1370         CIT_WRITE,
1371         /** truncate, utime system calls */
1372         CIT_SETATTR,
1373         /** get data version */
1374         CIT_DATA_VERSION,
1375         /**
1376          * page fault handling
1377          */
1378         CIT_FAULT,
1379         /**
1380          * fsync system call handling
1381          * To write out a range of file
1382          */
1383         CIT_FSYNC,
1384         /**
1385          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1386          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1387          *
1388          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1389          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1390          *     to the server;
1391          *
1392          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1393          *     for memory cleansing;
1394          *
1395          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1396          *
1397          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1398          *
1399          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1400          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1401          * cl_io_loop() is never called for it.
1402          */
1403         CIT_MISC,
1404         CIT_OP_NR
1405 };
1406
1407 /**
1408  * States of cl_io state machine
1409  */
1410 enum cl_io_state {
1411         /** Not initialized. */
1412         CIS_ZERO,
1413         /** Initialized. */
1414         CIS_INIT,
1415         /** IO iteration started. */
1416         CIS_IT_STARTED,
1417         /** Locks taken. */
1418         CIS_LOCKED,
1419         /** Actual IO is in progress. */
1420         CIS_IO_GOING,
1421         /** IO for the current iteration finished. */
1422         CIS_IO_FINISHED,
1423         /** Locks released. */
1424         CIS_UNLOCKED,
1425         /** Iteration completed. */
1426         CIS_IT_ENDED,
1427         /** cl_io finalized. */
1428         CIS_FINI
1429 };
1430
1431 /**
1432  * IO state private for a layer.
1433  *
1434  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1435  * dynamically.
1436  *
1437  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1438  */
1439 struct cl_io_slice {
1440         struct cl_io                    *cis_io;
1441         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1442         struct cl_object                *cis_obj;
1443         /** io operations. Immutable after creation. */
1444         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1445         /**
1446          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1447          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1448          */
1449         struct list_head                cis_linkage;
1450 };
1451
1452 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1453                               struct cl_page *);
1454
1455 struct cl_read_ahead {
1456         /* Maximum page index the readahead window will end.
1457          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1458          * cra_end is included. */
1459         pgoff_t cra_end;
1460         /* Release routine. If readahead holds resources underneath, this
1461          * function should be called to release it. */
1462         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1463         /* Callback data for cra_release routine */
1464         void    *cra_cbdata;
1465 };
1466
1467 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1468                                          struct cl_read_ahead *ra)
1469 {
1470         if (ra->cra_release != NULL)
1471                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1472         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1473 }
1474
1475
1476 /**
1477  * Per-layer io operations.
1478  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1479  */
1480 struct cl_io_operations {
1481         /**
1482          * Vector of io state transition methods for every io type.
1483          *
1484          * \see cl_page_operations::io
1485          */
1486         struct {
1487                 /**
1488                  * Prepare io iteration at a given layer.
1489                  *
1490                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1491                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1492                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1493                  *
1494                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1495                  */
1496                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1497                                       const struct cl_io_slice *slice);
1498                 /**
1499                  * Finalize io iteration.
1500                  *
1501                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1502                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1503                  * continued.
1504                  *
1505                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1506                  */
1507                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1508                                        const struct cl_io_slice *slice);
1509                 /**
1510                  * Collect locks for the current iteration of io.
1511                  *
1512                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1513                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1514                  * anything, instead it should post a lock through
1515                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1516                  * sorted and enqueued in the proper order.
1517                  */
1518                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1519                                   const struct cl_io_slice *slice);
1520                 /**
1521                  * Finalize unlocking.
1522                  *
1523                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1524                  * functionality, after generic code released all locks
1525                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1526                  */
1527                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1528                                     const struct cl_io_slice *slice);
1529                 /**
1530                  * Start io iteration.
1531                  *
1532                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1533                  * commence actual IO. In the current implementation,
1534                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1535                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1536                  * are called when everything is done.
1537                  */
1538                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1539                                   const struct cl_io_slice *slice);
1540                 /**
1541                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1542                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1543                  */
1544                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1545                                   const struct cl_io_slice *slice);
1546                 /**
1547                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1548                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1549                  */
1550                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1551                                     const struct cl_io_slice *slice,
1552                                     size_t nob);
1553                 /**
1554                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1555                  */
1556                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1557                                   const struct cl_io_slice *slice);
1558         } op[CIT_OP_NR];
1559
1560         /**
1561          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1562          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1563          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1564          * submission failed after some pages were moved into \a
1565          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1566          * executed on them.
1567          */
1568         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1569                         const struct cl_io_slice *slice,
1570                         enum cl_req_type crt,
1571                         struct cl_2queue *queue);
1572         /**
1573          * Queue async page for write.
1574          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1575          * cio_submit is for urgent request.
1576          */
1577         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1578                         const struct cl_io_slice *slice,
1579                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1580                         cl_commit_cbt cb);
1581         /**
1582          * Decide maximum read ahead extent
1583          *
1584          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1585          */
1586         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1587                               const struct cl_io_slice *slice,
1588                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1589         /**
1590          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1591          */
1592         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1593                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1594 };
1595
1596 /**
1597  * Flags to lock enqueue procedure.
1598  * \ingroup cl_lock
1599  */
1600 enum cl_enq_flags {
1601         /**
1602          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1603          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1604          */
1605         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1606         /**
1607          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1608          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1609          */
1610         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
1611         /**
1612          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1613          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1614          * protected by this lock, without sending them to the server.
1615          */
1616         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1617         /**
1618          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1619          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1620          * into lockless mode.
1621          *
1622          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1623          */
1624         CEF_MUST         = 0x00000008,
1625         /**
1626          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1627          * not used currently.
1628          *
1629          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1630          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1631          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1632          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1633          * that are described by the enqueue flags.
1634          */
1635         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1636         /**
1637          * for async glimpse lock.
1638          */
1639         CEF_AGL          = 0x00000020,
1640         /**
1641          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1642          */
1643         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1644         /**
1645          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1646          * is known to exist.
1647          */
1648         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1649         /**
1650          * mask of enq_flags.
1651          */
1652         CEF_MASK         = 0x000000ff,
1653 };
1654
1655 /**
1656  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1657  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1658  */
1659 struct cl_io_lock_link {
1660         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1661         struct list_head        cill_linkage;
1662         struct cl_lock          cill_lock;
1663         /** optional destructor */
1664         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1665                                              struct cl_io_lock_link *link);
1666 };
1667 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1668
1669 /**
1670  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1671  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1672  * possible, because
1673  *
1674  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1675  *        "cascading timeouts";
1676  *
1677  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1678  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1679  *
1680  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1681  *
1682  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1683  *
1684  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1685  *
1686  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1687  *
1688  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1689  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1690  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1691  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1692  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1693  *
1694  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1695  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1696  * enqueued.
1697  */
1698 struct cl_lockset {
1699         /** locks to be acquired. */
1700         struct list_head  cls_todo;
1701         /** locks acquired. */
1702         struct list_head  cls_done;
1703 };
1704
1705 /**
1706  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1707  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1708  */
1709 enum cl_io_lock_dmd {
1710         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1711         CILR_MANDATORY = 0,
1712         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1713         CILR_MAYBE,
1714         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1715         CILR_NEVER
1716 };
1717
1718 enum cl_fsync_mode {
1719         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1720         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1721         /** start writeback and wait for them to finish */
1722         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1723         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1724         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1725         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1726          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1727         CL_FSYNC_ALL   = 3
1728 };
1729
1730 struct cl_io_rw_common {
1731         loff_t      crw_pos;
1732         size_t      crw_count;
1733         int         crw_nonblock;
1734 };
1735
1736
1737 /**
1738  * State for io.
1739  *
1740  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1741  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1742  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1743  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1744  * mutable cl_io fields.
1745  */
1746 struct cl_io {
1747         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1748         enum cl_io_type                ci_type;
1749         /** current state of cl_io state machine. */
1750         enum cl_io_state               ci_state;
1751         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1752         struct cl_object              *ci_obj;
1753         /**
1754          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1755          * creation.
1756          */
1757         struct cl_io                  *ci_parent;
1758         /** List of slices. Immutable after creation. */
1759         struct list_head                ci_layers;
1760         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1761         struct cl_lockset              ci_lockset;
1762         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1763         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1764         union {
1765                 struct cl_rd_io {
1766                         struct cl_io_rw_common rd;
1767                 } ci_rd;
1768                 struct cl_wr_io {
1769                         struct cl_io_rw_common wr;
1770                         int                    wr_append;
1771                         int                    wr_sync;
1772                 } ci_wr;
1773                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1774                 struct cl_setattr_io {
1775                         struct ost_lvb           sa_attr;
1776                         unsigned int             sa_attr_flags;
1777                         unsigned int             sa_valid;
1778                         int                      sa_stripe_index;
1779                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1780                 } ci_setattr;
1781                 struct cl_data_version_io {
1782                         u64 dv_data_version;
1783                         int dv_flags;
1784                 } ci_data_version;
1785                 struct cl_fault_io {
1786                         /** page index within file. */
1787                         pgoff_t         ft_index;
1788                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1789                         size_t          ft_nob;
1790                         /** writable page? for nopage() only */
1791                         int             ft_writable;
1792                         /** page of an executable? */
1793                         int             ft_executable;
1794                         /** page_mkwrite() */
1795                         int             ft_mkwrite;
1796                         /** resulting page */
1797                         struct cl_page *ft_page;
1798                 } ci_fault;
1799                 struct cl_fsync_io {
1800                         loff_t             fi_start;
1801                         loff_t             fi_end;
1802                         /** file system level fid */
1803                         struct lu_fid     *fi_fid;
1804                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1805                         /* how many pages were written/discarded */
1806                         unsigned int       fi_nr_written;
1807                 } ci_fsync;
1808         } u;
1809         struct cl_2queue     ci_queue;
1810         size_t               ci_nob;
1811         int                  ci_result;
1812         unsigned int         ci_continue:1,
1813         /**
1814          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1815          * don't do lockless i/o.
1816          */
1817                              ci_no_srvlock:1,
1818         /**
1819          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1820          */
1821                              ci_need_restart:1,
1822         /**
1823          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1824          * change(page operations, layout change causes all page to be
1825          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1826          */
1827                              ci_ignore_layout:1,
1828         /**
1829          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1830          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1831          * verify layout because HSM won't release openning files.
1832          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1833          * and setattr.
1834          */
1835                              ci_verify_layout:1,
1836         /**
1837          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1838          */
1839                              ci_restore_needed:1,
1840         /**
1841          * O_NOATIME
1842          */
1843                              ci_noatime:1;
1844         /**
1845          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1846          */
1847         unsigned             ci_owned_nr;
1848 };
1849
1850 /** @} cl_io */
1851
1852 /**
1853  * Per-transfer attributes.
1854  */
1855 struct cl_req_attr {
1856         enum cl_req_type cra_type;
1857         u64              cra_flags;
1858         struct cl_page  *cra_page;
1859         /** Generic attributes for the server consumption. */
1860         struct obdo     *cra_oa;
1861         /** Jobid */
1862         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1863 };
1864
1865 enum cache_stats_item {
1866         /** how many cache lookups were performed */
1867         CS_lookup = 0,
1868         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
1869         CS_hit,
1870         /** how many entities are in the cache right now */
1871         CS_total,
1872         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
1873          * evicted) right now */
1874         CS_busy,
1875         /** how many entities were created at all */
1876         CS_create,
1877         CS_NR
1878 };
1879
1880 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
1881
1882 /**
1883  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
1884  */
1885 struct cache_stats {
1886         const char      *cs_name;
1887         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
1888 };
1889
1890 /** These are not exported so far */
1891 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
1892
1893 /**
1894  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
1895  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
1896  * clients to co-exist in the single address space.
1897  */
1898 struct cl_site {
1899         struct lu_site          cs_lu;
1900         /**
1901          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
1902          * per-cpu counters is needed.
1903          *
1904          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
1905          *
1906          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
1907          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
1908          */
1909         struct cache_stats      cs_pages;
1910         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
1911 };
1912
1913 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
1914 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
1915 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
1916
1917 /**
1918  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
1919  * ll_rd_*()-style functions.
1920  */
1921 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
1922
1923 /**
1924  * \name helpers
1925  *
1926  * Type conversion and accessory functions.
1927  */
1928 /** @{ */
1929
1930 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
1931 {
1932         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
1933 }
1934
1935 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
1936 {
1937         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
1938         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
1939 }
1940
1941 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
1942 {
1943         return &d->cd_lu_dev;
1944 }
1945
1946 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
1947 {
1948         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
1949         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
1950 }
1951
1952 static inline const struct cl_object_conf *
1953 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
1954 {
1955         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
1956 }
1957
1958 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
1959 {
1960         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
1961 }
1962
1963 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
1964 {
1965         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
1966 }
1967
1968 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
1969 {
1970         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
1971 }
1972
1973 static inline
1974 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
1975 {
1976         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
1977 }
1978
1979 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
1980 {
1981         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
1982 }
1983
1984 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
1985 {
1986         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
1987 }
1988
1989 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
1990                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
1991                        const struct cl_page_operations *ops);
1992 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
1993                        struct cl_object *obj,
1994                        const struct cl_lock_operations *ops);
1995 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
1996                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
1997 /** @} helpers */
1998
1999 /** \defgroup cl_object cl_object
2000  * @{ */
2001 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2002 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2003                                  const struct lu_fid *fid,
2004                                  const struct cl_object_conf *c);
2005
2006 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2007 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2008 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2009 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2010 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2011 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2012 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2013                         struct cl_attr *attr);
2014 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2015                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2016 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2017                            struct ost_lvb *lvb);
2018 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2019                            const struct cl_object_conf *conf);
2020 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2021 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2022 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2023                         struct lov_user_md __user *lum);
2024 int cl_object_find_cbdata(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2025                           ldlm_iterator_t iter, void *data);
2026 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2027                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2028                      size_t *buflen);
2029 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2030                          struct cl_layout *cl);
2031 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2032
2033 /**
2034  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2035  */
2036 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2037 {
2038         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2039 }
2040
2041 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2042 {
2043         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2044         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2045         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2046 }
2047
2048 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2049                                          struct cl_page *page)
2050 {
2051         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2052 }
2053
2054 /**
2055  * Return refcount of cl_object.
2056  */
2057 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2058 {
2059         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2060         return atomic_read(&header->loh_ref);
2061 }
2062
2063 /** @} cl_object */
2064
2065 /** \defgroup cl_page cl_page
2066  * @{ */
2067 enum {
2068         CLP_GANG_OKAY = 0,
2069         CLP_GANG_RESCHED,
2070         CLP_GANG_AGAIN,
2071         CLP_GANG_ABORT
2072 };
2073 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2074
2075 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2076                                      struct cl_object *obj,
2077                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2078                                      enum cl_page_type type);
2079 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2080                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2081                                      struct page *vmpage,
2082                                      enum cl_page_type type);
2083 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2084 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2085                                      struct cl_page *page);
2086 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2087                                      lu_printer_t printer,
2088                                      const struct cl_page *pg);
2089 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2090                                      lu_printer_t printer,
2091                                      const struct cl_page *pg);
2092 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2093 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2094
2095 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2096                                        const struct lu_device_type *dtype);
2097
2098 /**
2099  * \name ownership
2100  *
2101  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2102  */
2103 /** @{ */
2104
2105 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2106                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2107 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2108                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2109 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2110                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2111 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2112                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2113 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2114                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2115 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2116
2117 /** @} ownership */
2118
2119 /**
2120  * \name transfer
2121  *
2122  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2123  * tracking transfer state.
2124  */
2125 /** @{ */
2126 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2127                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2128 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2129                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2130 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2131                          enum cl_req_type crt);
2132 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2133                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2134 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2135                          int from, int to);
2136 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2137 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2138                          struct cl_page *pg);
2139
2140 /** @} transfer */
2141
2142
2143 /**
2144  * \name helper routines
2145  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2146  */
2147 /** @{ */
2148 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2149                         struct cl_page *pg);
2150 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2151 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2152                             const struct cl_page *pg);
2153 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2154                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2155 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2156 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2157 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2158
2159 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2160                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2161 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2162                          lu_printer_t printer,
2163                          const struct cl_lock_descr *descr);
2164 /* @} helper */
2165
2166 /**
2167  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2168  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2169  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2170  * layer for recovery purposes.
2171  */
2172 struct cl_client_cache {
2173         /**
2174          * # of client cache refcount
2175          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2176          */
2177         atomic_t                ccc_users;
2178         /**
2179          * # of threads are doing shrinking
2180          */
2181         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2182         /**
2183          * # of LRU entries available
2184          */
2185         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2186         /**
2187          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2188          */
2189         struct list_head        ccc_lru;
2190         /**
2191          * Max # of LRU entries
2192          */
2193         unsigned long           ccc_lru_max;
2194         /**
2195          * Lock to protect ccc_lru list
2196          */
2197         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2198         /**
2199          * Set if unstable check is enabled
2200          */
2201         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2202         /**
2203          * # of unstable pages for this mount point
2204          */
2205         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2206         /**
2207          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2208          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2209          */
2210         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2211 };
2212 /**
2213  * cl_cache functions
2214  */
2215 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2216 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2217 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2218
2219 /** @} cl_page */
2220
2221 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2222  * @{ */
2223 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2224                     struct cl_lock *lock);
2225 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2226                  const struct cl_io *io);
2227 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2228 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2229                                        const struct lu_device_type *dtype);
2230 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2231
2232 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2233                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2234 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2235
2236 /** @} cl_lock */
2237
2238 /** \defgroup cl_io cl_io
2239  * @{ */
2240
2241 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2242                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2243 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2244                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2245 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2246                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2247 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2248
2249 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2250 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2251 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2252 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2253 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2254 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2255 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2256 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2257                           struct cl_io_lock_link *link);
2258 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2259                            struct cl_lock_descr *descr);
2260 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2261                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2262 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2263                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2264                           long timeout);
2265 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2266                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2267                           cl_commit_cbt cb);
2268 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2269                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2270 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2271                           size_t nob);
2272 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2273                           struct cl_page_list *queue);
2274 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2275
2276 /**
2277  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2278  */
2279 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2280 {
2281         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2282 }
2283
2284 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2285 {
2286         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2287 }
2288
2289 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2290 {
2291         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2292 }
2293
2294 /**
2295  * True, iff \a io is a truncate(2).
2296  */
2297 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2298 {
2299         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2300                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2301 }
2302
2303 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2304
2305 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2306                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2307
2308 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2309 do {                                                                    \
2310         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2311                                                                         \
2312         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2313         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2314                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
2315 } while (0)
2316
2317 /** @} cl_io */
2318
2319 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2320  * @{ */
2321
2322 /**
2323  * Last page in the page list.
2324  */
2325 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2326 {
2327         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2328         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2329 }
2330
2331 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2332 {
2333         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2334         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2335 }
2336
2337 /**
2338  * Iterate over pages in a page list.
2339  */
2340 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2341         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2342
2343 /**
2344  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2345  */
2346 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2347         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2348
2349 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2350 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2351 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2352                           struct cl_page *page);
2353 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2354                           struct cl_page *page);
2355 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2356                           struct cl_page_list *head);
2357 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2358                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2359 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2360                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2361 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
2362                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2363 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2364                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2365 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2366                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2367 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2368
2369 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2370 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2371 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2372                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2373 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2374                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2375 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2376                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2377 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2378 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2379
2380 /** @} cl_page_list */
2381
2382 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2383                      struct cl_req_attr *attr);
2384
2385 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2386  * @{ */
2387
2388 /**
2389  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2390  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2391  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2392  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2393  */
2394 struct cl_sync_io {
2395         /** number of pages yet to be transferred. */
2396         atomic_t                csi_sync_nr;
2397         /** error code. */
2398         int                     csi_sync_rc;
2399         /** barrier of destroy this structure */
2400         atomic_t                csi_barrier;
2401         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2402         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2403         /** callback to invoke when this IO is finished */
2404         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2405                                               struct cl_sync_io *);
2406 };
2407
2408 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2409                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2410 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2411                      long timeout);
2412 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2413                      int ioret);
2414 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2415
2416 /** @} cl_sync_io */
2417
2418 /** \defgroup cl_env cl_env
2419  *
2420  * lu_env handling for a client.
2421  *
2422  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2423  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2424  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2425  * where
2426  *
2427  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2428  *
2429  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2430  *
2431  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2432  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2433  * into VFS or MM that call back into lustre.
2434  *
2435  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2436  * optimizations:
2437  *
2438  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2439  *     longer used environments instead of destroying them;
2440  *
2441  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
2442  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
2443  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
2444  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
2445  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
2446  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
2447  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
2448  *       - cl_env_get
2449  *       - cl_env_implant
2450  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
2451  *
2452  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2453  * @{ */
2454
2455 struct cl_env_nest {
2456         int   cen_refcheck;
2457         void *cen_cookie;
2458 };
2459
2460 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
2461 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
2462 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
2463 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
2464 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
2465 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
2466 void          *cl_env_reenter    (void);
2467 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
2468 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2469 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2470 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2471 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
2472 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
2473
2474 /** @} cl_env */
2475
2476 /*
2477  * Misc
2478  */
2479 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2480 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2481
2482 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2483                                 struct lu_device_type *ldt,
2484                                 struct lu_device *next);
2485 /** @} clio */
2486
2487 int cl_global_init(void);
2488 void cl_global_fini(void);
2489
2490 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */