Whamcloud - gitweb
LU-3259 clio: Revise read ahead implementation
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2014, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *                 constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *                 transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *          - cl_object_header::coh_page_guard
85  *          - lu_site::ls_guard
86  *
87  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
88  * reference-counting design.
89  *
90  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
91  * design.
92  *
93  * @{
94  */
95
96 /*
97  * super-class definitions.
98  */
99 #include <libcfs/libcfs.h>
100 #include <lu_object.h>
101 #include <linux/atomic.h>
102 #include <linux/mutex.h>
103 #include <linux/radix-tree.h>
104 #include <linux/spinlock.h>
105 #include <linux/wait.h>
106 #include <lustre_dlm.h>
107
108 struct inode;
109
110 struct cl_device;
111 struct cl_device_operations;
112
113 struct cl_object;
114 struct cl_object_page_operations;
115 struct cl_object_lock_operations;
116
117 struct cl_page;
118 struct cl_page_slice;
119 struct cl_lock;
120 struct cl_lock_slice;
121
122 struct cl_lock_operations;
123 struct cl_page_operations;
124
125 struct cl_io;
126 struct cl_io_slice;
127
128 struct cl_req;
129 struct cl_req_slice;
130
131 /**
132  * Operations for each data device in the client stack.
133  *
134  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
135  */
136 struct cl_device_operations {
137         /**
138          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
139          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
140          * data, and to attach them to the cl_req by calling
141          * cl_req_slice_add().
142          *
143          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
144          * \see vvp_req_init()
145          */
146         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
147                             struct cl_req *req);
148 };
149
150 /**
151  * Device in the client stack.
152  *
153  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
154  */
155 struct cl_device {
156         /** Super-class. */
157         struct lu_device                   cd_lu_dev;
158         /** Per-layer operation vector. */
159         const struct cl_device_operations *cd_ops;
160 };
161
162 /** \addtogroup cl_object cl_object
163  * @{ */
164 /**
165  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
166  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
167  * from sub-objects' ones.
168  */
169 struct cl_attr {
170         /** Object size, in bytes */
171         loff_t cat_size;
172         /**
173          * Known minimal size, in bytes.
174          *
175          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
176          */
177         loff_t cat_kms;
178         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
179         time_t cat_mtime;
180         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
181         time_t cat_atime;
182         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
183         time_t cat_ctime;
184         /**
185          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
186          *
187          * \todo XXX An interface for block size is needed.
188          */
189         __u64  cat_blocks;
190         /**
191          * User identifier for quota purposes.
192          */
193         uid_t  cat_uid;
194         /**
195          * Group identifier for quota purposes.
196          */
197         gid_t  cat_gid;
198
199         /* nlink of the directory */
200         __u64  cat_nlink;
201 };
202
203 /**
204  * Fields in cl_attr that are being set.
205  */
206 enum cl_attr_valid {
207         CAT_SIZE   = 1 << 0,
208         CAT_KMS    = 1 << 1,
209         CAT_MTIME  = 1 << 3,
210         CAT_ATIME  = 1 << 4,
211         CAT_CTIME  = 1 << 5,
212         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
213         CAT_UID    = 1 << 7,
214         CAT_GID    = 1 << 8
215 };
216
217 /**
218  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
219  * stacks.
220  *
221  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
222  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
223  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
224  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
225  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
226  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
227  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
228  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
229  *    table.
230  *
231  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
232  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
233  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
234  *    layers:
235  *
236  *        - vvp
237  *        - lov
238  *
239  *    whereas its sub-objects are composed of
240  *
241  *        - lovsub
242  *        - osc
243  *
244  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
245  *    track of the object-subobject relationship.
246  *
247  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
248  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
249  *    destroyed too.
250  *
251  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
252  */
253 struct cl_object {
254         /** super class */
255         struct lu_object                   co_lu;
256         /** per-object-layer operations */
257         const struct cl_object_operations *co_ops;
258         /** offset of page slice in cl_page buffer */
259         int                                co_slice_off;
260 };
261
262 /**
263  * Description of the client object configuration. This is used for the
264  * creation of a new client object that is identified by a more state than
265  * fid.
266  */
267 struct cl_object_conf {
268         /** Super-class. */
269         struct lu_object_conf     coc_lu;
270         union {
271                 /**
272                  * Object layout. This is consumed by lov.
273                  */
274                 struct lustre_md *coc_md;
275                 /**
276                  * Description of particular stripe location in the
277                  * cluster. This is consumed by osc.
278                  */
279                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
280         } u;
281         /**
282          * VFS inode. This is consumed by vvp.
283          */
284         struct inode             *coc_inode;
285         /**
286          * Layout lock handle.
287          */
288         struct ldlm_lock         *coc_lock;
289         /**
290          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
291          */
292         int                       coc_opc;
293 };
294
295 enum {
296         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
297          * holding layout lock. */
298         OBJECT_CONF_SET = 0,
299         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
300          * layout lock. */
301         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
302         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
303          * set up. */
304         OBJECT_CONF_WAIT = 2
305 };
306
307 /**
308  * Operations implemented for each cl object layer.
309  *
310  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
311  */
312 struct cl_object_operations {
313         /**
314          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
315          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
316          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
317          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
318          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
319          * sense). Optional.
320          *
321          * \retval NULL success.
322          *
323          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
324          *
325          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
326          *         to be used instead of newly created.
327          */
328         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
329                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
330         /**
331          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
332          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
333          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
334          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
335          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
336          */
337         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
338                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
339                               const struct cl_io *io);
340         /**
341          * Initialize io state for a given layer.
342          *
343          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
344          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
345          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
346          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
347          * participating in this io share the same session.
348          */
349         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
350                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
351         /**
352          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
353          * called top-to-bottom through all object layers.
354          *
355          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
356          *
357          * \return   0: to continue
358          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
359          * from enclosing cl_object_attr_get())
360          * \return -ve: to signal error
361          */
362         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
363                             struct cl_attr *attr);
364         /**
365          * Update attributes.
366          *
367          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
368          * indicating what attributes are to be set.
369          *
370          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
371          *
372          * \return the same convention as for
373          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
374          */
375         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
376                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
377         /**
378          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
379          * configuration.
380          *
381          * XXX error conditions and handling.
382          */
383         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
384                             const struct cl_object_conf *conf);
385         /**
386          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
387          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
388          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
389          *
390          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
391          * \see osc_object_glimpse()
392          */
393         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
394                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
395         /**
396          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
397          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
398          * mainly pages and locks.
399          */
400         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
401         /**
402          * Object getstripe method.
403          */
404         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
405                              struct lov_user_md __user *lum);
406         /**
407          * Find whether there is any callback data (ldlm lock) attached upon
408          * the object.
409          */
410         int (*coo_find_cbdata)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
411                                ldlm_iterator_t iter, void *data);
412 };
413
414 /**
415  * Extended header for client object.
416  */
417 struct cl_object_header {
418         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
419          * here. */
420         struct lu_object_header coh_lu;
421
422         /**
423          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
424          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
425          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
426          * field allows certain code to be written generically, without
427          * limiting possible cl_object layouts unduly.
428          */
429         struct cl_object_header *coh_parent;
430         /**
431          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
432          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
433          * from.
434          *
435          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
436          */
437         spinlock_t               coh_attr_guard;
438         /**
439          * Size of cl_page + page slices
440          */
441         unsigned short           coh_page_bufsize;
442         /**
443          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
444          * sub-object, etc.
445          */
446         unsigned char            coh_nesting;
447 };
448
449 /**
450  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
451  * layer top-to-bottom to \a slice.
452  */
453 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
454         list_for_each_entry((slice),                            \
455                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
456                             co_lu.lo_linkage)
457
458 /**
459  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
460  * layer bottom-to-top to \a slice.
461  */
462 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
463         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
464                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
465                                     co_lu.lo_linkage)
466
467 /** @} cl_object */
468
469 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
470
471 /** \addtogroup cl_page cl_page
472  * @{ */
473
474 /** \struct cl_page
475  * Layered client page.
476  *
477  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
478  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
479  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
480  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
481  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
482  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
483  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
484  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
485  *
486  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
487  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
488  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
489  *    current design) that
490  *
491  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
492  *          memory pressure),
493  *
494  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
495  *          environment.
496  *
497  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
498  *    established when cl_page is created.
499  *
500  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
501  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
502  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
503  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
504  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
505  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
506  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
507  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
508  *
509  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
510  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
511  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
512  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
513  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
514  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
515  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
516  *    different ways to own a page in the client:
517  *
518  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
519  *
520  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
521  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
522  *
523  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
524  *    cl_page_unassume().
525  *
526  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
527  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
528  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
529  *    destroyed.
530  *
531  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
532  *    pages is the following:
533  *
534  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
535  *          to a page:
536  *
537  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
538  *              spin-lock;
539  *
540  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
541  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
542  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
543  *
544  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
545  *          ways are severed with the proper synchronization
546  *          (cl_page_delete());
547  *
548  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
549  *          lock;
550  *
551  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
552  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
553  *
554  *    Together this guarantees that when last reference to a
555  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
556  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
557  *    ones exist.
558  *
559  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
560  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
561  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
562  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
563  *    page.
564  *
565  * Linux Kernel implementation.
566  *
567  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
568  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
569  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
570  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
571  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
572  *    private data structures).
573  *
574  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
575  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
576  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
577  *    transfer.
578  *
579  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
580  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
581  */
582
583 /**
584  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
585  *
586  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
587  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
588  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
589  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
590  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
591  * are interested in them.
592  */
593 enum cl_page_state {
594         /**
595          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
596          * following cases:
597          *
598          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
599          *     owns it;
600          *
601          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
602          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
603          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
604          *
605          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
606          *     evict the page form the memory;
607          *
608          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
609          */
610         CPS_CACHED,
611         /**
612          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
613          * state as a result of
614          *
615          *     - io creating new page and immediately owning it;
616          *
617          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
618          *     and owning it;
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
621          *     and waiting for owner to release the page;
622          *
623          * Page leaves owned state in the following cases:
624          *
625          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
626          *     the cache, doing nothing;
627          *
628          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
629          *     this page;
630          *
631          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
632          *     transfer for this page;
633          *
634          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
635          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
636          *
637          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
638          */
639         CPS_OWNED,
640         /**
641          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
642          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
643          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
644          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
645          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
646          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
647          * made by the hosting environment (that effectively means that the
648          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
649          * advance". This property is mentioned, because it is important when
650          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
651          * enter this state as a result of
652          *
653          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
654          *     write-out of this page, or
655          *
656          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
657          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
658          *     transfer.
659          *
660          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
661          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
662          *
663          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
664          *
665          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
666          */
667         CPS_PAGEOUT,
668         /**
669          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
670          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
671          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
672          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
673          * pages.
674          *
675          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
676          *
677          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
678          */
679         CPS_PAGEIN,
680         /**
681          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
682          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
683          * of truncate.
684          *
685          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
686          *
687          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
688          */
689         CPS_FREEING,
690         CPS_NR
691 };
692
693 enum cl_page_type {
694         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
695          * belongs to. */
696         CPT_CACHEABLE = 1,
697
698         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
699          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
700          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
701         CPT_TRANSIENT,
702 };
703
704 /**
705  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
706  * immutables.
707  *
708  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
709  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
710  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
711  * cl_page::cp_owner (when set).
712  */
713 struct cl_page {
714         /** Reference counter. */
715         atomic_t                 cp_ref;
716         /** Transfer error. */
717         int                      cp_error;
718         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
719         struct cl_object        *cp_obj;
720         /** vmpage */
721         struct page             *cp_vmpage;
722         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
723         struct list_head         cp_batch;
724         /** List of slices. Immutable after creation. */
725         struct list_head         cp_layers;
726         /** Linkage of pages within cl_req. */
727         struct list_head         cp_flight;
728         /**
729          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
730          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
731          */
732         const enum cl_page_state cp_state;
733         /**
734          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
735          * creation.
736          */
737         enum cl_page_type        cp_type;
738
739         /**
740          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
741          * by sub-io. Protected by a VM lock.
742          */
743         struct cl_io            *cp_owner;
744         /**
745          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
746          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
747          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
748          */
749         struct cl_req           *cp_req;
750         /** List of references to this page, for debugging. */
751         struct lu_ref            cp_reference;
752         /** Link to an object, for debugging. */
753         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
754         /** Link to a queue, for debugging. */
755         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
756         /** Assigned if doing a sync_io */
757         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
758 };
759
760 /**
761  * Per-layer part of cl_page.
762  *
763  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
764  */
765 struct cl_page_slice {
766         struct cl_page                  *cpl_page;
767         pgoff_t                          cpl_index;
768         /**
769          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
770          * creation.
771          */
772         struct cl_object                *cpl_obj;
773         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
774         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
775         struct list_head                 cpl_linkage;
776 };
777
778 /**
779  * Lock mode. For the client extent locks.
780  *
781  * \ingroup cl_lock
782  */
783 enum cl_lock_mode {
784         CLM_READ,
785         CLM_WRITE,
786         CLM_GROUP,
787         CLM_MAX,
788 };
789
790 /**
791  * Requested transfer type.
792  * \ingroup cl_req
793  */
794 enum cl_req_type {
795         CRT_READ,
796         CRT_WRITE,
797         CRT_NR
798 };
799
800 /**
801  * Per-layer page operations.
802  *
803  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
804  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
805  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
806  *
807  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
808  */
809 struct cl_page_operations {
810         /**
811          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
812          * implement these. Current code assumes that this functionality is
813          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
814          */
815
816         /**
817          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
818          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
819          * not owned by other io, and no transfer is going on against
820          * it. Optional.
821          *
822          * \see cl_page_own()
823          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
824          */
825         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
826                         const struct cl_page_slice *slice,
827                         struct cl_io *io, int nonblock);
828         /** Called when ownership it yielded. Optional.
829          *
830          * \see cl_page_disown()
831          * \see vvp_page_disown()
832          */
833         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
834                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
835         /**
836          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
837          * view. Optional.
838          *
839          * \see cl_page_assume()
840          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
841          */
842         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
843                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
844         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
845          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
846          * it.
847          *
848          * \see cl_page_unassume()
849          * \see vvp_page_unassume()
850          */
851         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
852                              const struct cl_page_slice *slice,
853                              struct cl_io *io);
854         /**
855          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
856          *
857          * \see cl_page_export()
858          * \see vvp_page_export()
859          */
860         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
861                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
862         /**
863          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
864          * sense). Used for assertions.
865          *
866          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
867          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
868          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
869          */
870         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
871                                const struct cl_page_slice *slice);
872         /**
873          * Page destruction.
874          */
875
876         /**
877          * Called when page is truncated from the object. Optional.
878          *
879          * \see cl_page_discard()
880          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
881          */
882         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
883                             const struct cl_page_slice *slice,
884                             struct cl_io *io);
885         /**
886          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
887          * destroyed. Optional.
888          *
889          * \see cl_page_delete()
890          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
891          */
892         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
893                            const struct cl_page_slice *slice);
894         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
895         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
896                          struct cl_page_slice *slice);
897         /**
898          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
899          *
900          * \see cl_page_print()
901          */
902         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
903                          const struct cl_page_slice *slice,
904                          void *cookie, lu_printer_t p);
905         /**
906          * \name transfer
907          *
908          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
909          * transfer formation and life-cycle.
910          *
911          * @{
912          */
913         /**
914          * Request type dependent vector of operations.
915          *
916          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
917          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
918          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
919          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
920          * provided. That is, method invocation usually looks like
921          *
922          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
923          */
924         struct {
925                 /**
926                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
927                  * cl_page_list.
928                  *
929                  * \return    0         : page is eligible for submission;
930                  * \return    -EALREADY : skip this page;
931                  * \return    -ve       : error.
932                  *
933                  * \see cl_page_prep()
934                  */
935                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
936                                  const struct cl_page_slice *slice,
937                                  struct cl_io *io);
938                 /**
939                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
940                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
941                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
942                  *
943                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
944                  * guaranteed however, that the page involved and its object
945                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
946                  * safe).
947                  *
948                  * \see cl_page_completion()
949                  */
950                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
951                                        const struct cl_page_slice *slice,
952                                        int ioret);
953                 /**
954                  * Called when cached page is about to be added to the
955                  * cl_req as a part of req formation.
956                  *
957                  * \return    0       : proceed with this page;
958                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
959                  * \return    -ve     : error.
960                  *
961                  * \see cl_page_make_ready()
962                  */
963                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
964                                        const struct cl_page_slice *slice);
965         } io[CRT_NR];
966         /**
967          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
968          * transmitted.
969          *
970          * This is used for immediate transfers.
971          *
972          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
973          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
974          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
975          * this for page queues.
976          *
977          * \see cl_page_clip()
978          */
979         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
980                          const struct cl_page_slice *slice,
981                          int from, int to);
982         /**
983          * \pre  the page was queued for transferring.
984          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
985          *       is returned if it has already been in transferring.
986          *
987          * This is one of seldom page operation which is:
988          * 0. called from top level;
989          * 1. don't have vmpage locked;
990          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
991          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
992          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
993          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
994          *
995          * \see osc_page_cancel().
996          */
997         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
998                           const struct cl_page_slice *slice);
999         /**
1000          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1001          * right now.
1002          *
1003          * \see cl_page_flush()
1004          */
1005         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1006                          const struct cl_page_slice *slice,
1007                          struct cl_io *io);
1008         /** @} transfer */
1009 };
1010
1011 /**
1012  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1013  */
1014 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1015 do {                                                                    \
1016         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1017                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1018                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1019                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1020         }                                                               \
1021 } while (0)
1022
1023 /**
1024  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1025  */
1026 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1027 do {                                                                          \
1028         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1029                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1030                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1031                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1032         }                                                                     \
1033 } while (0)
1034
1035 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1036 {
1037         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1038         return page->cp_vmpage;
1039 }
1040
1041 /**
1042  * Check if a cl_page is in use.
1043  *
1044  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1045  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1046  */
1047 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1048 {
1049         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1050 }
1051
1052 /**
1053  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1054  */
1055 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1056 /**
1057  * Caller doesn't hold a refcount.
1058  */
1059 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1060
1061 /** @} cl_page */
1062
1063 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1064  * @{ */
1065 /** \struct cl_lock
1066  *
1067  * Extent locking on the client.
1068  *
1069  * LAYERING
1070  *
1071  * The locking model of the new client code is built around
1072  *
1073  *        struct cl_lock
1074  *
1075  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1076  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1077  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1078  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1079  *
1080  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1081  *
1082  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1083  *     - lov_lock (lov specific data).
1084  *
1085  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1086  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1087  *
1088  *     - lovsub_lock, and
1089  *     - osc_lock
1090  *
1091  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1092  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1093  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1094  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1095  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1096  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1097  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1098  *
1099  * LIFE CYCLE
1100  *
1101  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1102  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1103  * I/O is complete.
1104  *
1105  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1106  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1107  *
1108  * INTERFACE AND USAGE
1109  *
1110  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1111  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1112  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1113  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1114  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1115  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1116  * OST side.
1117  *
1118  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1119  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1120  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1121  * clo_enqueue time, is released.
1122  *
1123  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1124  *
1125  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1126  *
1127  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1128  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1129  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1130  *
1131  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1132  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1133  *
1134  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1135  *
1136  *     - locks are released after IO is complete.
1137  *
1138  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1139  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1140  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1141  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1142  *
1143  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1144  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1145  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1146  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1147  * sacrificing correctness. This includes:
1148  *
1149  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1150  *  atomicity;
1151  *
1152  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1153  *
1154  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1155  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1156  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1157  *
1158  * Interaction with DLM
1159  *
1160  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1161  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1162  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1163  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1164  * description of interaction with DLM.
1165  */
1166
1167 /**
1168  * Lock description.
1169  */
1170 struct cl_lock_descr {
1171         /** Object this lock is granted for. */
1172         struct cl_object *cld_obj;
1173         /** Index of the first page protected by this lock. */
1174         pgoff_t           cld_start;
1175         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1176         pgoff_t           cld_end;
1177         /** Group ID, for group lock */
1178         __u64             cld_gid;
1179         /** Lock mode. */
1180         enum cl_lock_mode cld_mode;
1181         /**
1182          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1183          * enum cl_enq_flags.
1184          */
1185         __u32             cld_enq_flags;
1186 };
1187
1188 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1189 #define PDESCR(descr)                                                   \
1190         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1191         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1192
1193 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1194
1195 /**
1196  * Layered client lock.
1197  */
1198 struct cl_lock {
1199         /** List of slices. Immutable after creation. */
1200         struct list_head      cll_layers;
1201         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1202         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1203 };
1204
1205 /**
1206  * Per-layer part of cl_lock
1207  *
1208  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1209  */
1210 struct cl_lock_slice {
1211         struct cl_lock                  *cls_lock;
1212         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1213          * creation. */
1214         struct cl_object                *cls_obj;
1215         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1216         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1217         struct list_head                 cls_linkage;
1218 };
1219
1220 /**
1221  *
1222  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1223  */
1224 struct cl_lock_operations {
1225         /** @{ */
1226         /**
1227          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1228          *
1229          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1230          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1231          *              @anchor for resources
1232          * \retval -ve  failure
1233          *
1234          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1235          * \see osc_lock_enqueue()
1236          */
1237         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1238                             const struct cl_lock_slice *slice,
1239                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1240         /**
1241          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1242          * DLM lock
1243          */
1244         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1245                            const struct cl_lock_slice *slice);
1246         /** @} */
1247         /**
1248          * Destructor. Frees resources and the slice.
1249          *
1250          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1251          * \see osc_lock_fini()
1252          */
1253         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1254         /**
1255          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1256          */
1257         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1258                          void *cookie, lu_printer_t p,
1259                          const struct cl_lock_slice *slice);
1260 };
1261
1262 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1263 do {                                                                    \
1264         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1265                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1266                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1267                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1268         }                                                               \
1269 } while (0)
1270
1271 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1272         if (likely(expr))                                               \
1273                 break;                                                  \
1274                                                                         \
1275         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1276         LBUG();                                                         \
1277 } while (0)
1278
1279 /** @} cl_lock */
1280
1281 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1282  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1283  *
1284  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1285  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1286  * pages:
1287  *
1288  *     - submit pages for an immediate transfer,
1289  *
1290  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1291  *
1292  *     - discard pages.
1293  *
1294  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1295  *
1296  * \todo XXX concurrency control.
1297  *
1298  * @{
1299  */
1300 struct cl_page_list {
1301         unsigned                 pl_nr;
1302         struct list_head         pl_pages;
1303         struct task_struct      *pl_owner;
1304 };
1305
1306 /** 
1307  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1308  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1309  */
1310 struct cl_2queue {
1311         struct cl_page_list c2_qin;
1312         struct cl_page_list c2_qout;
1313 };
1314
1315 /** @} cl_page_list */
1316
1317 /** \addtogroup cl_io cl_io
1318  * @{ */
1319 /** \struct cl_io
1320  * I/O
1321  *
1322  * cl_io represents a high level I/O activity like
1323  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1324  * lock.
1325  *
1326  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1327  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1328  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1329  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1330  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1331  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1332  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1333  * by using free-lists, see cl_env_get().
1334  *
1335  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1336  * cl_io_type.
1337  *
1338  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1339  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1340  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1341  * released.
1342  *
1343  * For read/write io overall execution plan is as following:
1344  *
1345  *     (0) initialize io state through all layers;
1346  *
1347  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1348  *
1349  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1350  *
1351  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1352  *
1353  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1354  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1355  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1356  *
1357  *     (5) release locks
1358  *
1359  *     (6) repeat loop.
1360  *
1361  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1362  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1363  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1364  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1365  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1366  */
1367
1368 /** IO types */
1369 enum cl_io_type {
1370         /** read system call */
1371         CIT_READ,
1372         /** write system call */
1373         CIT_WRITE,
1374         /** truncate, utime system calls */
1375         CIT_SETATTR,
1376         /**
1377          * page fault handling
1378          */
1379         CIT_FAULT,
1380         /**
1381          * fsync system call handling
1382          * To write out a range of file
1383          */
1384         CIT_FSYNC,
1385         /**
1386          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1387          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1388          *
1389          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1390          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1391          *     to the server;
1392          *
1393          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1394          *     for memory cleansing;
1395          *
1396          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1397          *
1398          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1399          *
1400          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1401          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1402          * cl_io_loop() is never called for it.
1403          */
1404         CIT_MISC,
1405         CIT_OP_NR
1406 };
1407
1408 /**
1409  * States of cl_io state machine
1410  */
1411 enum cl_io_state {
1412         /** Not initialized. */
1413         CIS_ZERO,
1414         /** Initialized. */
1415         CIS_INIT,
1416         /** IO iteration started. */
1417         CIS_IT_STARTED,
1418         /** Locks taken. */
1419         CIS_LOCKED,
1420         /** Actual IO is in progress. */
1421         CIS_IO_GOING,
1422         /** IO for the current iteration finished. */
1423         CIS_IO_FINISHED,
1424         /** Locks released. */
1425         CIS_UNLOCKED,
1426         /** Iteration completed. */
1427         CIS_IT_ENDED,
1428         /** cl_io finalized. */
1429         CIS_FINI
1430 };
1431
1432 /**
1433  * IO state private for a layer.
1434  *
1435  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1436  * dynamically.
1437  *
1438  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1439  */
1440 struct cl_io_slice {
1441         struct cl_io                    *cis_io;
1442         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1443         struct cl_object                *cis_obj;
1444         /** io operations. Immutable after creation. */
1445         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1446         /**
1447          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1448          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1449          */
1450         struct list_head                cis_linkage;
1451 };
1452
1453 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1454                               struct cl_page *);
1455
1456 struct cl_read_ahead {
1457         /* Maximum page index the readahead window will end.
1458          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1459          * cra_end is included. */
1460         pgoff_t cra_end;
1461         /* Release routine. If readahead holds resources underneath, this
1462          * function should be called to release it. */
1463         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1464         /* Callback data for cra_release routine */
1465         void    *cra_cbdata;
1466 };
1467
1468 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1469                                          struct cl_read_ahead *ra)
1470 {
1471         if (ra->cra_release != NULL)
1472                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1473         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1474 }
1475
1476
1477 /**
1478  * Per-layer io operations.
1479  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1480  */
1481 struct cl_io_operations {
1482         /**
1483          * Vector of io state transition methods for every io type.
1484          *
1485          * \see cl_page_operations::io
1486          */
1487         struct {
1488                 /**
1489                  * Prepare io iteration at a given layer.
1490                  *
1491                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1492                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1493                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1494                  *
1495                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1496                  */
1497                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1498                                       const struct cl_io_slice *slice);
1499                 /**
1500                  * Finalize io iteration.
1501                  *
1502                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1503                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1504                  * continued.
1505                  *
1506                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1507                  */
1508                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1509                                        const struct cl_io_slice *slice);
1510                 /**
1511                  * Collect locks for the current iteration of io.
1512                  *
1513                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1514                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1515                  * anything, instead it should post a lock through
1516                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1517                  * sorted and enqueued in the proper order.
1518                  */
1519                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1520                                   const struct cl_io_slice *slice);
1521                 /**
1522                  * Finalize unlocking.
1523                  *
1524                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1525                  * functionality, after generic code released all locks
1526                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1527                  */
1528                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1529                                     const struct cl_io_slice *slice);
1530                 /**
1531                  * Start io iteration.
1532                  *
1533                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1534                  * commence actual IO. In the current implementation,
1535                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1536                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1537                  * are called when everything is done.
1538                  */
1539                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1540                                   const struct cl_io_slice *slice);
1541                 /**
1542                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1543                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1544                  */
1545                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1546                                   const struct cl_io_slice *slice);
1547                 /**
1548                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1549                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1550                  */
1551                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1552                                     const struct cl_io_slice *slice,
1553                                     size_t nob);
1554                 /**
1555                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1556                  */
1557                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1558                                   const struct cl_io_slice *slice);
1559         } op[CIT_OP_NR];
1560
1561         /**
1562          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1563          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1564          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1565          * submission failed after some pages were moved into \a
1566          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1567          * executed on them.
1568          */
1569         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1570                         const struct cl_io_slice *slice,
1571                         enum cl_req_type crt,
1572                         struct cl_2queue *queue);
1573         /**
1574          * Queue async page for write.
1575          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1576          * cio_submit is for urgent request.
1577          */
1578         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1579                         const struct cl_io_slice *slice,
1580                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1581                         cl_commit_cbt cb);
1582         /**
1583          * Decide maximum read ahead extent
1584          *
1585          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1586          */
1587         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1588                               const struct cl_io_slice *slice,
1589                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1590         /**
1591          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1592          */
1593         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1594                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1595 };
1596
1597 /**
1598  * Flags to lock enqueue procedure.
1599  * \ingroup cl_lock
1600  */
1601 enum cl_enq_flags {
1602         /**
1603          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1604          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1605          */
1606         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1607         /**
1608          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1609          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1610          */
1611         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
1612         /**
1613          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1614          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1615          * protected by this lock, without sending them to the server.
1616          */
1617         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1618         /**
1619          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1620          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1621          * into lockless mode.
1622          *
1623          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1624          */
1625         CEF_MUST         = 0x00000008,
1626         /**
1627          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1628          * not used currently.
1629          *
1630          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1631          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1632          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1633          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1634          * that are described by the enqueue flags.
1635          */
1636         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1637         /**
1638          * for async glimpse lock.
1639          */
1640         CEF_AGL          = 0x00000020,
1641         /**
1642          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1643          */
1644         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1645         /**
1646          * mask of enq_flags.
1647          */
1648         CEF_MASK         = 0x0000007f,
1649 };
1650
1651 /**
1652  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1653  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1654  */
1655 struct cl_io_lock_link {
1656         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1657         struct list_head        cill_linkage;
1658         struct cl_lock          cill_lock;
1659         /** optional destructor */
1660         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1661                                              struct cl_io_lock_link *link);
1662 };
1663 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1664
1665 /**
1666  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1667  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1668  * possible, because
1669  *
1670  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1671  *        "cascading timeouts";
1672  *
1673  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1674  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1675  *
1676  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1677  *
1678  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1679  *
1680  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1681  *
1682  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1683  *
1684  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1685  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1686  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1687  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1688  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1689  *
1690  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1691  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1692  * enqueued.
1693  */
1694 struct cl_lockset {
1695         /** locks to be acquired. */
1696         struct list_head  cls_todo;
1697         /** locks acquired. */
1698         struct list_head  cls_done;
1699 };
1700
1701 /**
1702  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1703  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1704  */
1705 enum cl_io_lock_dmd {
1706         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1707         CILR_MANDATORY = 0,
1708         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1709         CILR_MAYBE,
1710         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1711         CILR_NEVER
1712 };
1713
1714 enum cl_fsync_mode {
1715         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1716         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1717         /** start writeback and wait for them to finish */
1718         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1719         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1720         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1721         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1722          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1723         CL_FSYNC_ALL   = 3
1724 };
1725
1726 struct cl_io_rw_common {
1727         loff_t      crw_pos;
1728         size_t      crw_count;
1729         int         crw_nonblock;
1730 };
1731
1732
1733 /**
1734  * State for io.
1735  *
1736  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1737  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1738  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1739  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1740  * mutable cl_io fields.
1741  */
1742 struct cl_io {
1743         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1744         enum cl_io_type                ci_type;
1745         /** current state of cl_io state machine. */
1746         enum cl_io_state               ci_state;
1747         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1748         struct cl_object              *ci_obj;
1749         /**
1750          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1751          * creation.
1752          */
1753         struct cl_io                  *ci_parent;
1754         /** List of slices. Immutable after creation. */
1755         struct list_head                ci_layers;
1756         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1757         struct cl_lockset              ci_lockset;
1758         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1759         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1760         union {
1761                 struct cl_rd_io {
1762                         struct cl_io_rw_common rd;
1763                 } ci_rd;
1764                 struct cl_wr_io {
1765                         struct cl_io_rw_common wr;
1766                         int                    wr_append;
1767                         int                    wr_sync;
1768                 } ci_wr;
1769                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1770                 struct cl_setattr_io {
1771                         struct ost_lvb   sa_attr;
1772                         unsigned int     sa_valid;
1773                         int              sa_stripe_index;
1774                         struct lu_fid    *sa_parent_fid;
1775                         struct obd_capa  *sa_capa;
1776                 } ci_setattr;
1777                 struct cl_fault_io {
1778                         /** page index within file. */
1779                         pgoff_t         ft_index;
1780                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1781                         size_t          ft_nob;
1782                         /** writable page? for nopage() only */
1783                         int             ft_writable;
1784                         /** page of an executable? */
1785                         int             ft_executable;
1786                         /** page_mkwrite() */
1787                         int             ft_mkwrite;
1788                         /** resulting page */
1789                         struct cl_page *ft_page;
1790                 } ci_fault;
1791                 struct cl_fsync_io {
1792                         loff_t             fi_start;
1793                         loff_t             fi_end;
1794                         struct obd_capa   *fi_capa;
1795                         /** file system level fid */
1796                         struct lu_fid     *fi_fid;
1797                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1798                         /* how many pages were written/discarded */
1799                         unsigned int       fi_nr_written;
1800                 } ci_fsync;
1801         } u;
1802         struct cl_2queue     ci_queue;
1803         size_t               ci_nob;
1804         int                  ci_result;
1805         unsigned int         ci_continue:1,
1806         /**
1807          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1808          * don't do lockless i/o.
1809          */
1810                              ci_no_srvlock:1,
1811         /**
1812          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1813          */
1814                              ci_need_restart:1,
1815         /**
1816          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1817          * change(page operations, layout change causes all page to be
1818          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1819          */
1820                              ci_ignore_layout:1,
1821         /**
1822          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1823          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1824          * verify layout because HSM won't release openning files.
1825          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1826          * and setattr.
1827          */
1828                              ci_verify_layout:1,
1829         /**
1830          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1831          */
1832                              ci_restore_needed:1,
1833         /**
1834          * O_NOATIME
1835          */
1836                              ci_noatime:1;
1837         /**
1838          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1839          */
1840         unsigned             ci_owned_nr;
1841 };
1842
1843 /** @} cl_io */
1844
1845 /** \addtogroup cl_req cl_req
1846  * @{ */
1847 /** \struct cl_req
1848  * Transfer.
1849  *
1850  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
1851  *
1852  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
1853  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
1854  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
1855  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
1856  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
1857  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
1858  *
1859  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
1860  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
1861  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
1862  *       path.
1863  *
1864  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
1865  * representation for a network RPC.
1866  *
1867  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
1868  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
1869  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
1870  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
1871  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
1872  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
1873  *
1874  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
1875  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
1876  * the resulting req's.
1877  *
1878  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
1879  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
1880  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
1881  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
1882  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
1883  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
1884  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
1885  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
1886  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
1887  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
1888  *
1889  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
1890  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
1891  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
1892  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
1893  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
1894  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
1895  * transfer right now.
1896  *
1897  * FUTURE
1898  *
1899  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
1900  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
1901  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
1902  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
1903  * memory pressure induced write-out) really high priority.
1904  *
1905  */
1906
1907 /**
1908  * Per-transfer attributes.
1909  */
1910 struct cl_req_attr {
1911         /** Generic attributes for the server consumption. */
1912         struct obdo     *cra_oa;
1913         /** Capability. */
1914         struct obd_capa *cra_capa;
1915         /** Jobid */
1916         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1917 };
1918
1919 /**
1920  * Transfer request operations definable at every layer.
1921  *
1922  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
1923  * methods.
1924  */
1925 struct cl_req_operations {
1926         /**
1927          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
1928          * complete (all pages are added).
1929          *
1930          * \see osc_req_prep()
1931          */
1932         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
1933                          const struct cl_req_slice *slice);
1934         /**
1935          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
1936          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
1937          *
1938          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
1939          *            \a oa.
1940          *
1941          * \param oa struct obdo where attributes are placed
1942          *
1943          * \param flags \a oa fields to be filled.
1944          */
1945         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
1946                              const struct cl_req_slice *slice,
1947                              const struct cl_object *obj,
1948                              struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
1949         /**
1950          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
1951          * transfer completed. Has to free all state allocated by
1952          * cl_device_operations::cdo_req_init().
1953          */
1954         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
1955                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
1956 };
1957
1958 /**
1959  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
1960  */
1961 struct cl_req_obj {
1962         /** object itself */
1963         struct cl_object   *ro_obj;
1964         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
1965         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
1966         /* something else? Number of pages for a given object? */
1967 };
1968
1969 /**
1970  * Transfer request.
1971  *
1972  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
1973  * them exclusively and knows when to free them.
1974  *
1975  * Life cycle.
1976  *
1977  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
1978  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
1979  * state in every layer.
1980  *
1981  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
1982  * contains pages for.
1983  *
1984  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
1985  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
1986  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
1987  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
1988  *
1989  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
1990  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
1991  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
1992  * req's pages.
1993  */
1994 struct cl_req {
1995         enum cl_req_type        crq_type;
1996         /** A list of pages being transfered */
1997         struct list_head        crq_pages;
1998         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
1999         unsigned                crq_nrpages;
2000         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2001         struct cl_req_obj       *crq_o;
2002         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2003         unsigned                crq_nrobjs;
2004         struct list_head        crq_layers;
2005 };
2006
2007 /**
2008  * Per-layer state for request.
2009  */
2010 struct cl_req_slice {
2011         struct cl_req                   *crs_req;
2012         struct cl_device                *crs_dev;
2013         struct list_head                 crs_linkage;
2014         const struct cl_req_operations  *crs_ops;
2015 };
2016
2017 /* @} cl_req */
2018
2019 enum cache_stats_item {
2020         /** how many cache lookups were performed */
2021         CS_lookup = 0,
2022         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2023         CS_hit,
2024         /** how many entities are in the cache right now */
2025         CS_total,
2026         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2027          * evicted) right now */
2028         CS_busy,
2029         /** how many entities were created at all */
2030         CS_create,
2031         CS_NR
2032 };
2033
2034 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2035
2036 /**
2037  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2038  */
2039 struct cache_stats {
2040         const char      *cs_name;
2041         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2042 };
2043
2044 /** These are not exported so far */
2045 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2046
2047 /**
2048  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2049  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2050  * clients to co-exist in the single address space.
2051  */
2052 struct cl_site {
2053         struct lu_site          cs_lu;
2054         /**
2055          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2056          * per-cpu counters is needed.
2057          *
2058          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2059          *
2060          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2061          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2062          */
2063         struct cache_stats      cs_pages;
2064         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2065 };
2066
2067 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2068 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2069 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2070
2071 /**
2072  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2073  * ll_rd_*()-style functions.
2074  */
2075 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2076
2077 /**
2078  * \name helpers
2079  *
2080  * Type conversion and accessory functions.
2081  */
2082 /** @{ */
2083
2084 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2085 {
2086         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2087 }
2088
2089 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2090 {
2091         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2092         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2093 }
2094
2095 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2096 {
2097         return &d->cd_lu_dev;
2098 }
2099
2100 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2101 {
2102         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2103         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2104 }
2105
2106 static inline const struct cl_object_conf *
2107 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2108 {
2109         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2110 }
2111
2112 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2113 {
2114         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2115 }
2116
2117 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2118 {
2119         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2120 }
2121
2122 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2123 {
2124         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2125 }
2126
2127 static inline
2128 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2129 {
2130         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2131 }
2132
2133 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2134 {
2135         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2136 }
2137
2138 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2139 {
2140         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2141 }
2142
2143 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2144                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2145                        const struct cl_page_operations *ops);
2146 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2147                        struct cl_object *obj,
2148                        const struct cl_lock_operations *ops);
2149 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2150                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2151 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2152                       struct cl_device *dev,
2153                       const struct cl_req_operations *ops);
2154 /** @} helpers */
2155
2156 /** \defgroup cl_object cl_object
2157  * @{ */
2158 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2159 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2160                                  const struct lu_fid *fid,
2161                                  const struct cl_object_conf *c);
2162
2163 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2164 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2165 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2166 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2167 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2168 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2169 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2170                            struct cl_attr *attr);
2171 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2172                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2173 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2174                            struct ost_lvb *lvb);
2175 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2176                            const struct cl_object_conf *conf);
2177 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2178 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2179 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2180                         struct lov_user_md __user *lum);
2181 int cl_object_find_cbdata(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2182                           ldlm_iterator_t iter, void *data);
2183
2184 /**
2185  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2186  */
2187 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2188 {
2189         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2190 }
2191
2192 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2193 {
2194         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2195         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2196         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2197 }
2198
2199 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2200                                          struct cl_page *page)
2201 {
2202         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2203 }
2204
2205 /**
2206  * Return refcount of cl_object.
2207  */
2208 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2209 {
2210         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2211         return atomic_read(&header->loh_ref);
2212 }
2213
2214 /** @} cl_object */
2215
2216 /** \defgroup cl_page cl_page
2217  * @{ */
2218 enum {
2219         CLP_GANG_OKAY = 0,
2220         CLP_GANG_RESCHED,
2221         CLP_GANG_AGAIN,
2222         CLP_GANG_ABORT
2223 };
2224 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2225
2226 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2227                                      struct cl_object *obj,
2228                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2229                                      enum cl_page_type type);
2230 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2231                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2232                                      struct page *vmpage,
2233                                      enum cl_page_type type);
2234 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2235 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2236                                      struct cl_page *page);
2237 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2238                                      lu_printer_t printer,
2239                                      const struct cl_page *pg);
2240 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2241                                      lu_printer_t printer,
2242                                      const struct cl_page *pg);
2243 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2244 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2245
2246 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2247                                        const struct lu_device_type *dtype);
2248
2249 /**
2250  * \name ownership
2251  *
2252  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2253  */
2254 /** @{ */
2255
2256 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2257                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2258 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2259                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2260 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2261                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2262 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2263                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2264 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2265                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2266 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2267
2268 /** @} ownership */
2269
2270 /**
2271  * \name transfer
2272  *
2273  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2274  * tracking transfer state.
2275  */
2276 /** @{ */
2277 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2278                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2279 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2280                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2281 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2282                          enum cl_req_type crt);
2283 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2284                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2285 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2286                          int from, int to);
2287 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2288 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2289                          struct cl_page *pg);
2290
2291 /** @} transfer */
2292
2293
2294 /**
2295  * \name helper routines
2296  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2297  */
2298 /** @{ */
2299 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2300                         struct cl_page *pg);
2301 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2302 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2303                             const struct cl_page *pg);
2304 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2305                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2306 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2307 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2308 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2309
2310 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2311                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2312 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2313                          lu_printer_t printer,
2314                          const struct cl_lock_descr *descr);
2315 /* @} helper */
2316
2317 /**
2318  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2319  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2320  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2321  * layer for recovery purposes.
2322  */
2323 struct cl_client_cache {
2324         /**
2325          * # of client cache refcount
2326          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2327          */
2328         atomic_t                ccc_users;
2329         /**
2330          * # of threads are doing shrinking
2331          */
2332         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2333         /**
2334          * # of LRU entries available
2335          */
2336         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2337         /**
2338          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2339          */
2340         struct list_head        ccc_lru;
2341         /**
2342          * Max # of LRU entries
2343          */
2344         unsigned long           ccc_lru_max;
2345         /**
2346          * Lock to protect ccc_lru list
2347          */
2348         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2349         /**
2350          * Set if unstable check is enabled
2351          */
2352         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2353         /**
2354          * # of unstable pages for this mount point
2355          */
2356         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2357         /**
2358          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2359          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2360          */
2361         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2362 };
2363 /**
2364  * cl_cache functions
2365  */
2366 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2367 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2368 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2369
2370 /** @} cl_page */
2371
2372 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2373  * @{ */
2374 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2375                     struct cl_lock *lock);
2376 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2377                  const struct cl_io *io);
2378 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2379 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2380                                        const struct lu_device_type *dtype);
2381 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2382
2383 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2384                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2385 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2386
2387 /** @} cl_lock */
2388
2389 /** \defgroup cl_io cl_io
2390  * @{ */
2391
2392 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2393                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2394 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2395                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2396 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2397                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2398 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2399
2400 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2401 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2402 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2403 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2404 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2405 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2406 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2407 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2408                           struct cl_io_lock_link *link);
2409 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2410                            struct cl_lock_descr *descr);
2411 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2412                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2413 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2414                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2415                           long timeout);
2416 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2417                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2418                           cl_commit_cbt cb);
2419 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2420                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2421 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2422                           size_t nob);
2423 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2424                           struct cl_page_list *queue);
2425 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2426
2427 /**
2428  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2429  */
2430 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2431 {
2432         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2433 }
2434
2435 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2436 {
2437         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2438 }
2439
2440 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2441 {
2442         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2443 }
2444
2445 /**
2446  * True, iff \a io is a truncate(2).
2447  */
2448 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2449 {
2450         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2451                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2452 }
2453
2454 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2455
2456 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2457                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2458
2459 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2460 do {                                                                    \
2461         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2462                                                                         \
2463         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2464         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2465                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
2466 } while (0)
2467
2468 /** @} cl_io */
2469
2470 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2471  * @{ */
2472
2473 /**
2474  * Last page in the page list.
2475  */
2476 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2477 {
2478         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2479         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2480 }
2481
2482 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2483 {
2484         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2485         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2486 }
2487
2488 /**
2489  * Iterate over pages in a page list.
2490  */
2491 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2492         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2493
2494 /**
2495  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2496  */
2497 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2498         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2499
2500 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2501 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2502 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2503                           struct cl_page *page);
2504 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2505                           struct cl_page *page);
2506 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2507                           struct cl_page_list *head);
2508 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2509                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2510 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2511                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2512 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
2513                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2514 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2515                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2516 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2517                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2518 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2519
2520 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2521 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2522 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2523                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2524 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2525                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2526 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2527                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2528 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2529 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2530
2531 /** @} cl_page_list */
2532
2533 /** \defgroup cl_req cl_req
2534  * @{ */
2535 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
2536                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
2537
2538 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2539                        struct cl_page *page);
2540 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2541 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
2542 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2543                      struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
2544 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
2545
2546 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2547  * @{ */
2548
2549 /**
2550  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2551  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2552  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2553  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2554  */
2555 struct cl_sync_io {
2556         /** number of pages yet to be transferred. */
2557         atomic_t                csi_sync_nr;
2558         /** error code. */
2559         int                     csi_sync_rc;
2560         /** barrier of destroy this structure */
2561         atomic_t                csi_barrier;
2562         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2563         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2564         /** callback to invoke when this IO is finished */
2565         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2566                                               struct cl_sync_io *);
2567 };
2568
2569 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2570                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2571 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2572                      long timeout);
2573 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2574                      int ioret);
2575 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2576
2577 /** @} cl_sync_io */
2578
2579 /** @} cl_req */
2580
2581 /** \defgroup cl_env cl_env
2582  *
2583  * lu_env handling for a client.
2584  *
2585  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2586  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2587  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2588  * where
2589  *
2590  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2591  *
2592  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2593  *
2594  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2595  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2596  * into VFS or MM that call back into lustre.
2597  *
2598  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2599  * optimizations:
2600  *
2601  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2602  *     longer used environments instead of destroying them;
2603  *
2604  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
2605  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
2606  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
2607  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
2608  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
2609  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
2610  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
2611  *       - cl_env_get
2612  *       - cl_env_implant
2613  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
2614  *
2615  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2616  * @{ */
2617
2618 struct cl_env_nest {
2619         int   cen_refcheck;
2620         void *cen_cookie;
2621 };
2622
2623 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
2624 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
2625 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
2626 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
2627 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
2628 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
2629 void          *cl_env_reenter    (void);
2630 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
2631 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2632 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2633 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2634 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
2635 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
2636
2637 /** @} cl_env */
2638
2639 /*
2640  * Misc
2641  */
2642 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2643 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2644
2645 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2646                                 struct lu_device_type *ldt,
2647                                 struct lu_device *next);
2648 /** @} clio */
2649
2650 int cl_global_init(void);
2651 void cl_global_fini(void);
2652
2653 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */