Whamcloud - gitweb
9f9d2e54ba5258f18db994561bd0fd50bbc98263
[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.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
31  */
32 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
34
35 /** \defgroup clio clio
36  *
37  * Client objects implement io operations and cache pages.
38  *
39  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
40  *
41  * Big Theory Statement.
42  *
43  * Layered objects.
44  *
45  * Client implementation is based on the following data-types:
46  *
47  *   - cl_object
48  *
49  *   - cl_page
50  *
51  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
52  *
53  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
54  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
55  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
56  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
57  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
58  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
59  *                 read/write system call it is associated with the single user
60  *                 thread, that issued the system call).
61  *
62  * Terminology
63  *
64  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
65  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
66  *     RPC, is referred to as "a transfer"
67  *
68  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
69  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
70  *     is not layer specific.
71  *
72  * Locking.
73  *
74  *  - i_mutex
75  *      - PG_locked
76  *          - cl_object_header::coh_page_guard
77  *          - lu_site::ls_guard
78  *
79  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
80  * reference-counting design.
81  *
82  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
83  * design.
84  *
85  * @{
86  */
87
88 /*
89  * super-class definitions.
90  */
91 #include <linux/aio.h>
92 #include <linux/fs.h>
93
94 #include <libcfs/libcfs.h>
95 #include <lu_object.h>
96 #include <linux/atomic.h>
97 #include <linux/mutex.h>
98 #include <linux/radix-tree.h>
99 #include <linux/spinlock.h>
100 #include <linux/wait.h>
101 #include <linux/pagevec.h>
102 #include <lustre_dlm.h>
103
104 struct obd_info;
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108
109 struct cl_object;
110
111 struct cl_page;
112 struct cl_page_slice;
113 struct cl_lock;
114 struct cl_lock_slice;
115
116 struct cl_lock_operations;
117 struct cl_page_operations;
118
119 struct cl_io;
120 struct cl_io_slice;
121
122 struct cl_req_attr;
123
124 /**
125  * Device in the client stack.
126  *
127  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
128  */
129 struct cl_device {
130         /** Super-class. */
131         struct lu_device                   cd_lu_dev;
132 };
133
134 /** \addtogroup cl_object cl_object
135  * @{ */
136 /**
137  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
138  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
139  * from sub-objects' ones.
140  */
141 struct cl_attr {
142         /** Object size, in bytes */
143         loff_t cat_size;
144         /**
145          * Known minimal size, in bytes.
146          *
147          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
148          */
149         loff_t cat_kms;
150         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
151         time64_t cat_mtime;
152         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
153         time64_t cat_atime;
154         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
155         time64_t cat_ctime;
156         /**
157          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
158          *
159          * \todo XXX An interface for block size is needed.
160          */
161         __u64  cat_blocks;
162         /**
163          * User identifier for quota purposes.
164          */
165         uid_t  cat_uid;
166         /**
167          * Group identifier for quota purposes.
168          */
169         gid_t  cat_gid;
170
171         /* nlink of the directory */
172         __u64  cat_nlink;
173
174         /* Project identifier for quota purpose. */
175         __u32  cat_projid;
176 };
177
178 /**
179  * Fields in cl_attr that are being set.
180  */
181 enum cl_attr_valid {
182         CAT_SIZE   = 1 << 0,
183         CAT_KMS    = 1 << 1,
184         CAT_MTIME  = 1 << 3,
185         CAT_ATIME  = 1 << 4,
186         CAT_CTIME  = 1 << 5,
187         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
188         CAT_UID    = 1 << 7,
189         CAT_GID    = 1 << 8,
190         CAT_PROJID = 1 << 9
191 };
192
193 /**
194  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
195  * stacks.
196  *
197  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
198  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
199  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
200  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
201  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
202  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
203  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
204  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
205  *    table.
206  *
207  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
208  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
209  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
210  *    layers:
211  *
212  *        - vvp
213  *        - lov
214  *
215  *    whereas its sub-objects are composed of
216  *
217  *        - lovsub
218  *        - osc
219  *
220  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
221  *    track of the object-subobject relationship.
222  *
223  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
224  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
225  *    destroyed too.
226  *
227  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
228  */
229 struct cl_object {
230         /** super class */
231         struct lu_object                   co_lu;
232         /** per-object-layer operations */
233         const struct cl_object_operations *co_ops;
234         /** offset of page slice in cl_page buffer */
235         int                                co_slice_off;
236 };
237
238 /**
239  * Description of the client object configuration. This is used for the
240  * creation of a new client object that is identified by a more state than
241  * fid.
242  */
243 struct cl_object_conf {
244         /** Super-class. */
245         struct lu_object_conf     coc_lu;
246         union {
247                 /**
248                  * Object layout. This is consumed by lov.
249                  */
250                 struct lu_buf    coc_layout;
251                 /**
252                  * Description of particular stripe location in the
253                  * cluster. This is consumed by osc.
254                  */
255                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
256         } u;
257         /**
258          * VFS inode. This is consumed by vvp.
259          */
260         struct inode             *coc_inode;
261         /**
262          * Layout lock handle.
263          */
264         struct ldlm_lock         *coc_lock;
265         /**
266          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
267          */
268         int                       coc_opc;
269 };
270
271 enum {
272         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
273          * holding layout lock. */
274         OBJECT_CONF_SET = 0,
275         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
276          * layout lock. */
277         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
278         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
279          * set up. */
280         OBJECT_CONF_WAIT = 2
281 };
282
283 enum {
284         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
285         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
286 };
287
288 struct cl_layout {
289         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
290         struct lu_buf   cl_buf;
291         /** size of layout in lov_mds_md format. */
292         size_t          cl_size;
293         /** size of DoM component if exists or zero otherwise */
294         u64             cl_dom_comp_size;
295         /** Layout generation. */
296         u32             cl_layout_gen;
297         /** whether layout is a composite one */
298         bool            cl_is_composite;
299         /** Whether layout is a HSM released one */
300         bool            cl_is_released;
301 };
302
303 /**
304  * Operations implemented for each cl object layer.
305  *
306  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
307  */
308 struct cl_object_operations {
309         /**
310          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
311          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
312          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
313          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
314          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
315          * sense). Optional.
316          *
317          * \retval NULL success.
318          *
319          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
320          *
321          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
322          *         to be used instead of newly created.
323          */
324         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
325                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
326         /**
327          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
328          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
329          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
330          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
331          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
332          */
333         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
334                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
335                               const struct cl_io *io);
336         /**
337          * Initialize io state for a given layer.
338          *
339          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
340          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
341          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
342          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
343          * participating in this io share the same session.
344          */
345         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
346                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
347         /**
348          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
349          * called top-to-bottom through all object layers.
350          *
351          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
352          *
353          * \return   0: to continue
354          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
355          *              from enclosing cl_object_attr_get())
356          * \return -ve: to signal error
357          */
358         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
359                             struct cl_attr *attr);
360         /**
361          * Update attributes.
362          *
363          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
364          * indicating what attributes are to be set.
365          *
366          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
367          *
368          * \return the same convention as for
369          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
370          */
371         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
372                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
373         /**
374          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
375          * configuration.
376          *
377          * XXX error conditions and handling.
378          */
379         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
380                             const struct cl_object_conf *conf);
381         /**
382          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
383          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
384          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
385          *
386          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
387          * \see osc_object_glimpse()
388          */
389         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
390                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
391         /**
392          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
393          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
394          * mainly pages and locks.
395          */
396         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
397         /**
398          * Object getstripe method.
399          */
400         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
401                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
402         /**
403          * Get FIEMAP mapping from the object.
404          */
405         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
406                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
407                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
408         /**
409          * Get layout and generation of the object.
410          */
411         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
412                               struct cl_layout *layout);
413         /**
414          * Get maximum size of the object.
415          */
416         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
417         /**
418          * Set request attributes.
419          */
420         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
421                                  struct cl_object *obj,
422                                  struct cl_req_attr *attr);
423 };
424
425 /**
426  * Extended header for client object.
427  */
428 struct cl_object_header {
429         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
430          * here. */
431         struct lu_object_header coh_lu;
432
433         /**
434          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
435          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
436          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
437          * field allows certain code to be written generically, without
438          * limiting possible cl_object layouts unduly.
439          */
440         struct cl_object_header *coh_parent;
441         /**
442          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
443          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
444          * from.
445          *
446          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
447          */
448         spinlock_t               coh_attr_guard;
449         /**
450          * Size of cl_page + page slices
451          */
452         unsigned short           coh_page_bufsize;
453         /**
454          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
455          * sub-object, etc.
456          */
457         unsigned char            coh_nesting;
458 };
459
460 /**
461  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
462  * layer top-to-bottom to \a slice.
463  */
464 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
465         list_for_each_entry((slice),                            \
466                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
467                             co_lu.lo_linkage)
468
469 /**
470  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
471  * layer bottom-to-top to \a slice.
472  */
473 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
474         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
475                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
476                                     co_lu.lo_linkage)
477
478 /** @} cl_object */
479
480 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
481
482 /** \addtogroup cl_page cl_page
483  * @{ */
484
485 /** \struct cl_page
486  * Layered client page.
487  *
488  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
489  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
490  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
491  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
492  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
493  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
494  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
495  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
496  *
497  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
498  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
499  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
500  *    current design) that
501  *
502  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
503  *          memory pressure),
504  *
505  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
506  *          environment.
507  *
508  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
509  *    established when cl_page is created.
510  *
511  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
512  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
513  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
514  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
515  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
516  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
517  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
518  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
519  *
520  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
521  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
522  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
523  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
524  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
525  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
526  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
527  *    different ways to own a page in the client:
528  *
529  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
530  *
531  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
532  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
533  *
534  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
535  *    cl_page_unassume().
536  *
537  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
538  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
539  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
540  *    destroyed.
541  *
542  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
543  *    pages is the following:
544  *
545  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
546  *          to a page:
547  *
548  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
549  *              spin-lock;
550  *
551  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
552  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
553  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
554  *
555  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
556  *          ways are severed with the proper synchronization
557  *          (cl_page_delete());
558  *
559  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
560  *          lock;
561  *
562  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
563  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
564  *
565  *    Together this guarantees that when last reference to a
566  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
567  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
568  *    ones exist.
569  *
570  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
571  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
572  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
573  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
574  *    page.
575  *
576  * Linux Kernel implementation.
577  *
578  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
579  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
580  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
581  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
582  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
583  *    private data structures).
584  *
585  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
586  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
587  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
588  *    transfer.
589  *
590  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
591  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
592  */
593
594 /**
595  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
596  *
597  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
598  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
599  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
600  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
601  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
602  * are interested in them.
603  */
604 enum cl_page_state {
605         /**
606          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
607          * following cases:
608          *
609          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
610          *     owns it;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
613          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
614          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
615          *
616          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
617          *     evict the page form the memory;
618          *
619          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
620          */
621         CPS_CACHED,
622         /**
623          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
624          * state as a result of
625          *
626          *     - io creating new page and immediately owning it;
627          *
628          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
629          *     and owning it;
630          *
631          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
632          *     and waiting for owner to release the page;
633          *
634          * Page leaves owned state in the following cases:
635          *
636          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
637          *     the cache, doing nothing;
638          *
639          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
640          *     this page;
641          *
642          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
643          *     transfer for this page;
644          *
645          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
646          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
647          *
648          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
649          */
650         CPS_OWNED,
651         /**
652          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
653          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
654          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
655          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
656          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
657          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
658          * made by the hosting environment (that effectively means that the
659          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
660          * advance". This property is mentioned, because it is important when
661          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
662          * enter this state as a result of
663          *
664          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
665          *     write-out of this page, or
666          *
667          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
668          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
669          *     transfer.
670          *
671          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
672          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
673          *
674          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
675          *
676          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
677          */
678         CPS_PAGEOUT,
679         /**
680          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
681          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
682          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
683          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
684          * pages.
685          *
686          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
687          *
688          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
689          */
690         CPS_PAGEIN,
691         /**
692          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
693          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
694          * of truncate.
695          *
696          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
697          *
698          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
699          */
700         CPS_FREEING,
701         CPS_NR
702 };
703
704 enum cl_page_type {
705         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
706          * belongs to. */
707         CPT_CACHEABLE = 1,
708
709         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
710          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
711          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
712         CPT_TRANSIENT,
713 };
714
715 /**
716  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
717  * immutables.
718  *
719  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
720  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
721  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
722  * cl_page::cp_owner (when set).
723  */
724 struct cl_page {
725         /** Reference counter. */
726         atomic_t                 cp_ref;
727         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
728         struct cl_object        *cp_obj;
729         /** vmpage */
730         struct page             *cp_vmpage;
731         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
732         struct list_head         cp_batch;
733         /** List of slices. Immutable after creation. */
734         struct list_head         cp_layers;
735         /**
736          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
737          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
738          */
739         const enum cl_page_state cp_state;
740         /**
741          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
742          * creation.
743          */
744         enum cl_page_type        cp_type;
745
746         /**
747          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
748          * by sub-io. Protected by a VM lock.
749          */
750         struct cl_io            *cp_owner;
751         /** List of references to this page, for debugging. */
752         struct lu_ref            cp_reference;
753         /** Link to an object, for debugging. */
754         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
755         /** Link to a queue, for debugging. */
756         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
757         /** Assigned if doing a sync_io */
758         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
759 };
760
761 /**
762  * Per-layer part of cl_page.
763  *
764  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
765  */
766 struct cl_page_slice {
767         struct cl_page                  *cpl_page;
768         pgoff_t                          cpl_index;
769         /**
770          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
771          * creation.
772          */
773         struct cl_object                *cpl_obj;
774         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
775         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
776         struct list_head                 cpl_linkage;
777 };
778
779 /**
780  * Lock mode. For the client extent locks.
781  *
782  * \ingroup cl_lock
783  */
784 enum cl_lock_mode {
785         CLM_READ,
786         CLM_WRITE,
787         CLM_GROUP,
788         CLM_MAX,
789 };
790
791 /**
792  * Requested transfer type.
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         /**
874          * Update file attributes when all we have is this page.  Used for tiny
875          * writes to update attributes when we don't have a full cl_io.
876          */
877         void (*cpo_page_touch)(const struct lu_env *env,
878                                const struct cl_page_slice *slice, size_t to);
879         /**
880          * Page destruction.
881          */
882
883         /**
884          * Called when page is truncated from the object. Optional.
885          *
886          * \see cl_page_discard()
887          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
888          */
889         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
890                             const struct cl_page_slice *slice,
891                             struct cl_io *io);
892         /**
893          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
894          * destroyed. Optional.
895          *
896          * \see cl_page_delete()
897          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
898          */
899         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
900                            const struct cl_page_slice *slice);
901         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
902         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
903                          struct cl_page_slice *slice,
904                          struct pagevec *pvec);
905         /**
906          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
907          *
908          * \see cl_page_print()
909          */
910         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
911                          const struct cl_page_slice *slice,
912                          void *cookie, lu_printer_t p);
913         /**
914          * \name transfer
915          *
916          * Transfer methods.
917          *
918          * @{
919          */
920         /**
921          * Request type dependent vector of operations.
922          *
923          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
924          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
925          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
926          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
927          * provided. That is, method invocation usually looks like
928          *
929          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
930          */
931         struct {
932                 /**
933                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
934                  * cl_page_list.
935                  *
936                  * \return    0         : page is eligible for submission;
937                  * \return    -EALREADY : skip this page;
938                  * \return    -ve       : error.
939                  *
940                  * \see cl_page_prep()
941                  */
942                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
943                                  const struct cl_page_slice *slice,
944                                  struct cl_io *io);
945                 /**
946                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
947                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
948                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
949                  *
950                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
951                  * guaranteed however, that the page involved and its object
952                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
953                  * safe).
954                  *
955                  * \see cl_page_completion()
956                  */
957                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
958                                        const struct cl_page_slice *slice,
959                                        int ioret);
960                 /**
961                  * Called when cached page is about to be added to the
962                  * ptlrpc request as a part of req formation.
963                  *
964                  * \return    0       : proceed with this page;
965                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
966                  * \return    -ve     : error.
967                  *
968                  * \see cl_page_make_ready()
969                  */
970                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
971                                        const struct cl_page_slice *slice);
972         } io[CRT_NR];
973         /**
974          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
975          * transmitted.
976          *
977          * This is used for immediate transfers.
978          *
979          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
980          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
981          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
982          * this for page queues.
983          *
984          * \see cl_page_clip()
985          */
986         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
987                          const struct cl_page_slice *slice,
988                          int from, int to);
989         /**
990          * \pre  the page was queued for transferring.
991          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
992          *       is returned if it has already been in transferring.
993          *
994          * This is one of seldom page operation which is:
995          * 0. called from top level;
996          * 1. don't have vmpage locked;
997          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
998          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
999          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1000          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1001          *
1002          * \see osc_page_cancel().
1003          */
1004         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1005                           const struct cl_page_slice *slice);
1006         /**
1007          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1008          * right now.
1009          *
1010          * \see cl_page_flush()
1011          */
1012         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1013                          const struct cl_page_slice *slice,
1014                          struct cl_io *io);
1015         /** @} transfer */
1016 };
1017
1018 /**
1019  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1020  */
1021 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1022 do {                                                                    \
1023         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1024                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1025                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1026                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1027         }                                                               \
1028 } while (0)
1029
1030 /**
1031  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1032  */
1033 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1034 do {                                                                          \
1035         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1036                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1037                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1038                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1039         }                                                                     \
1040 } while (0)
1041
1042 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1043 {
1044         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1045         return page->cp_vmpage;
1046 }
1047
1048 /**
1049  * Check if a cl_page is in use.
1050  *
1051  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1052  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1053  */
1054 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1055 {
1056         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1057 }
1058
1059 /**
1060  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1061  */
1062 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1063 /**
1064  * Caller doesn't hold a refcount.
1065  */
1066 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1067
1068 /** @} cl_page */
1069
1070 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1071  * @{ */
1072 /** \struct cl_lock
1073  *
1074  * Extent locking on the client.
1075  *
1076  * LAYERING
1077  *
1078  * The locking model of the new client code is built around
1079  *
1080  *        struct cl_lock
1081  *
1082  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1083  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1084  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1085  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1086  *
1087  * Typical cl_lock consists of one layer:
1088  *
1089  *     - lov_lock (lov specific data).
1090  *
1091  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1092  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1093  *
1094  *     - osc_lock
1095  *
1096  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1097  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1098  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1099  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1100  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1101  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1102  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1103  *
1104  * LIFE CYCLE
1105  *
1106  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1107  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1108  * I/O is complete.
1109  *
1110  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1111  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1112  *
1113  * INTERFACE AND USAGE
1114  *
1115  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1116  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1117  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1118  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1119  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1120  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1121  * OST side.
1122  *
1123  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1124  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1125  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1126  * clo_enqueue time, is released.
1127  *
1128  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1129  *
1130  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1131  *
1132  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1133  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1134  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1135  *
1136  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1137  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1138  *
1139  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1140  *
1141  *     - locks are released after IO is complete.
1142  *
1143  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1144  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1145  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1146  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1147  *
1148  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1149  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1150  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1151  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1152  * sacrificing correctness. This includes:
1153  *
1154  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1155  *  atomicity;
1156  *
1157  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1158  *
1159  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1160  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1161  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1162  *
1163  * Interaction with DLM
1164  *
1165  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1166  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1167  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1168  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1169  * description of interaction with DLM.
1170  */
1171
1172 /**
1173  * Lock description.
1174  */
1175 struct cl_lock_descr {
1176         /** Object this lock is granted for. */
1177         struct cl_object *cld_obj;
1178         /** Index of the first page protected by this lock. */
1179         pgoff_t           cld_start;
1180         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1181         pgoff_t           cld_end;
1182         /** Group ID, for group lock */
1183         __u64             cld_gid;
1184         /** Lock mode. */
1185         enum cl_lock_mode cld_mode;
1186         /**
1187          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1188          * enum cl_enq_flags.
1189          */
1190         __u32             cld_enq_flags;
1191 };
1192
1193 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1194 #define PDESCR(descr)                                                   \
1195         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1196         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1197
1198 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1199
1200 /**
1201  * Layered client lock.
1202  */
1203 struct cl_lock {
1204         /** List of slices. Immutable after creation. */
1205         struct list_head      cll_layers;
1206         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1207         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1208 };
1209
1210 /**
1211  * Per-layer part of cl_lock
1212  *
1213  * \see lov_lock, osc_lock
1214  */
1215 struct cl_lock_slice {
1216         struct cl_lock                  *cls_lock;
1217         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1218          * creation. */
1219         struct cl_object                *cls_obj;
1220         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1221         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1222         struct list_head                 cls_linkage;
1223 };
1224
1225 /**
1226  *
1227  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1228  */
1229 struct cl_lock_operations {
1230         /** @{ */
1231         /**
1232          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1233          *
1234          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1235          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1236          *              @anchor for resources
1237          * \retval -ve  failure
1238          *
1239          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1240          */
1241         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1242                             const struct cl_lock_slice *slice,
1243                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1244         /**
1245          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1246          * DLM lock
1247          */
1248         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1249                            const struct cl_lock_slice *slice);
1250         /** @} */
1251         /**
1252          * Destructor. Frees resources and the slice.
1253          *
1254          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1255          */
1256         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1257         /**
1258          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1259          */
1260         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1261                          void *cookie, lu_printer_t p,
1262                          const struct cl_lock_slice *slice);
1263 };
1264
1265 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1266 do {                                                                    \
1267         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1268                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1269                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1270                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1271         }                                                               \
1272 } while (0)
1273
1274 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1275         if (likely(expr))                                               \
1276                 break;                                                  \
1277                                                                         \
1278         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1279         LBUG();                                                         \
1280 } while (0)
1281
1282 /** @} cl_lock */
1283
1284 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1285  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1286  *
1287  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1288  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1289  * pages:
1290  *
1291  *     - submit pages for an immediate transfer,
1292  *
1293  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1294  *
1295  *     - discard pages.
1296  *
1297  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1298  *
1299  * \todo XXX concurrency control.
1300  *
1301  * @{
1302  */
1303 struct cl_page_list {
1304         unsigned                 pl_nr;
1305         struct list_head         pl_pages;
1306         struct task_struct      *pl_owner;
1307 };
1308
1309 /**
1310  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1311  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1312  */
1313 struct cl_2queue {
1314         struct cl_page_list c2_qin;
1315         struct cl_page_list c2_qout;
1316 };
1317
1318 /** @} cl_page_list */
1319
1320 /** \addtogroup cl_io cl_io
1321  * @{ */
1322 /** \struct cl_io
1323  * I/O
1324  *
1325  * cl_io represents a high level I/O activity like
1326  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1327  * lock.
1328  *
1329  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1330  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1331  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1332  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1333  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1334  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1335  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1336  * by using free-lists, see cl_env_get().
1337  *
1338  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1339  * cl_io_type.
1340  *
1341  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1342  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1343  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1344  * released.
1345  *
1346  * For read/write io overall execution plan is as following:
1347  *
1348  *     (0) initialize io state through all layers;
1349  *
1350  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1351  *
1352  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1353  *
1354  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1355  *
1356  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1357  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1358  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1359  *
1360  *     (5) release locks
1361  *
1362  *     (6) repeat loop.
1363  *
1364  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1365  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1366  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1367  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1368  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1369  */
1370
1371 /** IO types */
1372 enum cl_io_type {
1373         /** read system call */
1374         CIT_READ = 1,
1375         /** write system call */
1376         CIT_WRITE,
1377         /** truncate, utime system calls */
1378         CIT_SETATTR,
1379         /** get data version */
1380         CIT_DATA_VERSION,
1381         /**
1382          * page fault handling
1383          */
1384         CIT_FAULT,
1385         /**
1386          * fsync system call handling
1387          * To write out a range of file
1388          */
1389         CIT_FSYNC,
1390         /**
1391          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1392          */
1393         CIT_GLIMPSE,
1394         /**
1395          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1396          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1397          *
1398          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1399          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1400          *     to the server;
1401          *
1402          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1403          *     for memory cleansing;
1404          *
1405          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1406          *
1407          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1408          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1409          * cl_io_loop() is never called for it.
1410          */
1411         CIT_MISC,
1412         /**
1413          * ladvise handling
1414          * To give advice about access of a file
1415          */
1416         CIT_LADVISE,
1417         CIT_OP_NR
1418 };
1419
1420 /**
1421  * States of cl_io state machine
1422  */
1423 enum cl_io_state {
1424         /** Not initialized. */
1425         CIS_ZERO,
1426         /** Initialized. */
1427         CIS_INIT,
1428         /** IO iteration started. */
1429         CIS_IT_STARTED,
1430         /** Locks taken. */
1431         CIS_LOCKED,
1432         /** Actual IO is in progress. */
1433         CIS_IO_GOING,
1434         /** IO for the current iteration finished. */
1435         CIS_IO_FINISHED,
1436         /** Locks released. */
1437         CIS_UNLOCKED,
1438         /** Iteration completed. */
1439         CIS_IT_ENDED,
1440         /** cl_io finalized. */
1441         CIS_FINI
1442 };
1443
1444 /**
1445  * IO state private for a layer.
1446  *
1447  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1448  * dynamically.
1449  *
1450  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1451  */
1452 struct cl_io_slice {
1453         struct cl_io                    *cis_io;
1454         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1455         struct cl_object                *cis_obj;
1456         /** io operations. Immutable after creation. */
1457         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1458         /**
1459          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1460          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1461          */
1462         struct list_head                cis_linkage;
1463 };
1464
1465 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1466                               struct cl_page *);
1467
1468 struct cl_read_ahead {
1469         /* Maximum page index the readahead window will end.
1470          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1471          * cra_end is included. */
1472         pgoff_t cra_end;
1473         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1474         unsigned long cra_rpc_size;
1475         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1476          * function should be called to release it. */
1477         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1478         /* Callback data for cra_release routine */
1479         void    *cra_cbdata;
1480 };
1481
1482 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1483                                          struct cl_read_ahead *ra)
1484 {
1485         if (ra->cra_release != NULL)
1486                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1487         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1488 }
1489
1490
1491 /**
1492  * Per-layer io operations.
1493  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1494  */
1495 struct cl_io_operations {
1496         /**
1497          * Vector of io state transition methods for every io type.
1498          *
1499          * \see cl_page_operations::io
1500          */
1501         struct {
1502                 /**
1503                  * Prepare io iteration at a given layer.
1504                  *
1505                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1506                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1507                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1508                  *
1509                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1510                  */
1511                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1512                                       const struct cl_io_slice *slice);
1513                 /**
1514                  * Finalize io iteration.
1515                  *
1516                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1517                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1518                  * continued.
1519                  *
1520                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1521                  */
1522                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1523                                        const struct cl_io_slice *slice);
1524                 /**
1525                  * Collect locks for the current iteration of io.
1526                  *
1527                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1528                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1529                  * anything, instead it should post a lock through
1530                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1531                  * sorted and enqueued in the proper order.
1532                  */
1533                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1534                                   const struct cl_io_slice *slice);
1535                 /**
1536                  * Finalize unlocking.
1537                  *
1538                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1539                  * functionality, after generic code released all locks
1540                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1541                  */
1542                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1543                                     const struct cl_io_slice *slice);
1544                 /**
1545                  * Start io iteration.
1546                  *
1547                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1548                  * commence actual IO. In the current implementation,
1549                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1550                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1551                  * are called when everything is done.
1552                  */
1553                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1554                                   const struct cl_io_slice *slice);
1555                 /**
1556                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1557                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1558                  */
1559                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1560                                   const struct cl_io_slice *slice);
1561                 /**
1562                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1563                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1564                  */
1565                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1566                                     const struct cl_io_slice *slice,
1567                                     size_t nob);
1568                 /**
1569                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1570                  */
1571                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1572                                   const struct cl_io_slice *slice);
1573         } op[CIT_OP_NR];
1574
1575         /**
1576          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1577          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1578          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1579          * submission failed after some pages were moved into \a
1580          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1581          * executed on them.
1582          */
1583         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1584                         const struct cl_io_slice *slice,
1585                         enum cl_req_type crt,
1586                         struct cl_2queue *queue);
1587         /**
1588          * Queue async page for write.
1589          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1590          * cio_submit is for urgent request.
1591          */
1592         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1593                         const struct cl_io_slice *slice,
1594                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1595                         cl_commit_cbt cb);
1596         /**
1597          * Decide maximum read ahead extent
1598          *
1599          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1600          */
1601         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1602                               const struct cl_io_slice *slice,
1603                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1604         /**
1605          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1606          */
1607         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1608                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1609 };
1610
1611 /**
1612  * Flags to lock enqueue procedure.
1613  * \ingroup cl_lock
1614  */
1615 enum cl_enq_flags {
1616         /**
1617          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1618          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1619          */
1620         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1621         /**
1622          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1623          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1624          *
1625          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1626          * as automatically compatible with other osc locks.
1627          * (see osc_lock_compatible)
1628          */
1629         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1630         /**
1631          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1632          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1633          * protected by this lock, without sending them to the server.
1634          */
1635         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1636         /**
1637          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1638          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1639          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1640          * mode.
1641          *
1642          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1643          */
1644         CEF_MUST         = 0x00000008,
1645         /**
1646          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1647          * not used currently.
1648          *
1649          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1650          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1651          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1652          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1653          * that are described by the enqueue flags.
1654          */
1655         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1656         /**
1657          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1658          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1659          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1660          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1661          * ptlrpc layer.
1662          *
1663          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1664          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1665          */
1666         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1667         /**
1668          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1669          */
1670         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1671         /**
1672          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1673          * is known to exist.
1674          */
1675         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1676         /**
1677          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1678          */
1679         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1680         /**
1681          * mask of enq_flags.
1682          */
1683         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1684 };
1685
1686 /**
1687  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1688  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1689  */
1690 struct cl_io_lock_link {
1691         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1692         struct list_head        cill_linkage;
1693         struct cl_lock          cill_lock;
1694         /** optional destructor */
1695         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1696                                              struct cl_io_lock_link *link);
1697 };
1698 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1699
1700 /**
1701  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1702  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1703  * possible, because
1704  *
1705  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1706  *        "cascading timeouts";
1707  *
1708  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1709  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1710  *
1711  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1712  *
1713  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1714  *
1715  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1716  *
1717  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1718  *
1719  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1720  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1721  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1722  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1723  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1724  *
1725  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1726  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1727  * enqueued.
1728  */
1729 struct cl_lockset {
1730         /** locks to be acquired. */
1731         struct list_head  cls_todo;
1732         /** locks acquired. */
1733         struct list_head  cls_done;
1734 };
1735
1736 /**
1737  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1738  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1739  */
1740 enum cl_io_lock_dmd {
1741         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1742         CILR_MANDATORY = 0,
1743         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1744         CILR_MAYBE,
1745         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1746         CILR_NEVER
1747 };
1748
1749 enum cl_fsync_mode {
1750         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1751         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1752         /** start writeback and wait for them to finish */
1753         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1754         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1755         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1756         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1757          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1758         CL_FSYNC_ALL   = 3
1759 };
1760
1761 struct cl_io_rw_common {
1762         loff_t  crw_pos;
1763         size_t  crw_count;
1764         int     crw_nonblock;
1765 };
1766
1767 /**
1768  * State for io.
1769  *
1770  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1771  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1772  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1773  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1774  * mutable cl_io fields.
1775  */
1776 struct cl_io {
1777         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1778         enum cl_io_type                ci_type;
1779         /** current state of cl_io state machine. */
1780         enum cl_io_state               ci_state;
1781         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1782         struct cl_object              *ci_obj;
1783         /**
1784          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1785          * creation.
1786          */
1787         struct cl_io                  *ci_parent;
1788         /** List of slices. Immutable after creation. */
1789         struct list_head                ci_layers;
1790         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1791         struct cl_lockset              ci_lockset;
1792         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1793         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1794         /** layout version when this IO occurs */
1795         __u32                           ci_layout_version;
1796         union {
1797                 struct cl_rd_io {
1798                         struct cl_io_rw_common rd;
1799                 } ci_rd;
1800                 struct cl_wr_io {
1801                         struct cl_io_rw_common wr;
1802                         int                    wr_append;
1803                         int                    wr_sync;
1804                 } ci_wr;
1805                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1806                 struct cl_setattr_io {
1807                         struct ost_lvb           sa_attr;
1808                         unsigned int             sa_attr_flags;
1809                         unsigned int             sa_avalid; /* ATTR_* */
1810                         unsigned int             sa_xvalid; /* OP_XVALID */
1811                         int                      sa_stripe_index;
1812                         struct ost_layout        sa_layout;
1813                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1814                 } ci_setattr;
1815                 struct cl_data_version_io {
1816                         u64 dv_data_version;
1817                         u32 dv_layout_version;
1818                         int dv_flags;
1819                 } ci_data_version;
1820                 struct cl_fault_io {
1821                         /** page index within file. */
1822                         pgoff_t         ft_index;
1823                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1824                         size_t          ft_nob;
1825                         /** writable page? for nopage() only */
1826                         int             ft_writable;
1827                         /** page of an executable? */
1828                         int             ft_executable;
1829                         /** page_mkwrite() */
1830                         int             ft_mkwrite;
1831                         /** resulting page */
1832                         struct cl_page *ft_page;
1833                 } ci_fault;
1834                 struct cl_fsync_io {
1835                         loff_t             fi_start;
1836                         loff_t             fi_end;
1837                         /** file system level fid */
1838                         struct lu_fid     *fi_fid;
1839                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1840                         /* how many pages were written/discarded */
1841                         unsigned int       fi_nr_written;
1842                 } ci_fsync;
1843                 struct cl_ladvise_io {
1844                         __u64                    li_start;
1845                         __u64                    li_end;
1846                         /** file system level fid */
1847                         struct lu_fid           *li_fid;
1848                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1849                         __u64                    li_flags;
1850                 } ci_ladvise;
1851         } u;
1852         struct cl_2queue     ci_queue;
1853         size_t               ci_nob;
1854         int                  ci_result;
1855         unsigned int         ci_continue:1,
1856         /**
1857          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1858          * don't do lockless i/o.
1859          */
1860                              ci_no_srvlock:1,
1861         /**
1862          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1863          */
1864                              ci_need_restart:1,
1865         /**
1866          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1867          * change(page operations, layout change causes all page to be
1868          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1869          */
1870                              ci_ignore_layout:1,
1871         /**
1872          * Need MDS intervention to complete a write.
1873          * Write intent is required for the following cases:
1874          * 1. component being written is not initialized, or
1875          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1876          */
1877                              ci_need_write_intent:1,
1878         /**
1879          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1880          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1881          * verify layout because HSM won't release openning files.
1882          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1883          * and setattr.
1884          */
1885                              ci_verify_layout:1,
1886         /**
1887          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1888          */
1889                              ci_restore_needed:1,
1890         /**
1891          * O_NOATIME
1892          */
1893                              ci_noatime:1,
1894         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1895                              ci_lock_no_expand:1,
1896         /**
1897          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1898          *
1899          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1900          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1901          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1902          */
1903                              ci_ndelay:1,
1904         /**
1905          * Set if IO is triggered by async workqueue readahead.
1906          */
1907                              ci_async_readahead:1;
1908         /**
1909          * How many times the read has retried before this one.
1910          * Set by the top level and consumed by the LOV.
1911          */
1912         unsigned             ci_ndelay_tried;
1913         /**
1914          * Designated mirror index for this I/O.
1915          */
1916         unsigned             ci_designated_mirror;
1917         /**
1918          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1919          */
1920         unsigned             ci_owned_nr;
1921         /**
1922          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
1923          */
1924         struct lu_extent        ci_write_intent;
1925 };
1926
1927 /** @} cl_io */
1928
1929 /**
1930  * Per-transfer attributes.
1931  */
1932 struct cl_req_attr {
1933         enum cl_req_type cra_type;
1934         u64              cra_flags;
1935         struct cl_page  *cra_page;
1936         /** Generic attributes for the server consumption. */
1937         struct obdo     *cra_oa;
1938         /** Jobid */
1939         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1940 };
1941
1942 enum cache_stats_item {
1943         /** how many cache lookups were performed */
1944         CS_lookup = 0,
1945         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
1946         CS_hit,
1947         /** how many entities are in the cache right now */
1948         CS_total,
1949         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
1950          * evicted) right now */
1951         CS_busy,
1952         /** how many entities were created at all */
1953         CS_create,
1954         CS_NR
1955 };
1956
1957 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
1958
1959 /**
1960  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
1961  */
1962 struct cache_stats {
1963         const char      *cs_name;
1964         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
1965 };
1966
1967 /** These are not exported so far */
1968 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
1969
1970 /**
1971  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
1972  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
1973  * clients to co-exist in the single address space.
1974  */
1975 struct cl_site {
1976         struct lu_site          cs_lu;
1977         /**
1978          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
1979          * per-cpu counters is needed.
1980          *
1981          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
1982          *
1983          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
1984          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
1985          */
1986         struct cache_stats      cs_pages;
1987         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
1988 };
1989
1990 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
1991 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
1992 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
1993
1994 /**
1995  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
1996  * ll_rd_*()-style functions.
1997  */
1998 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
1999
2000 /**
2001  * \name helpers
2002  *
2003  * Type conversion and accessory functions.
2004  */
2005 /** @{ */
2006
2007 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2008 {
2009         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2010 }
2011
2012 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2013 {
2014         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2015         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2016 }
2017
2018 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2019 {
2020         return &d->cd_lu_dev;
2021 }
2022
2023 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2024 {
2025         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2026         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2027 }
2028
2029 static inline const struct cl_object_conf *
2030 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2031 {
2032         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2033 }
2034
2035 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2036 {
2037         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2038 }
2039
2040 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2041 {
2042         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2043 }
2044
2045 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2046 {
2047         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2048 }
2049
2050 static inline
2051 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2052 {
2053         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2054 }
2055
2056 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2057 {
2058         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2059 }
2060
2061 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2062 {
2063         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2064 }
2065
2066 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2067                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2068                        const struct cl_page_operations *ops);
2069 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2070                        struct cl_object *obj,
2071                        const struct cl_lock_operations *ops);
2072 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2073                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2074 /** @} helpers */
2075
2076 /** \defgroup cl_object cl_object
2077  * @{ */
2078 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2079 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2080                                  const struct lu_fid *fid,
2081                                  const struct cl_object_conf *c);
2082
2083 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2084 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2085 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2086 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2087 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2088 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2089 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2090                         struct cl_attr *attr);
2091 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2092                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2093 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2094                            struct ost_lvb *lvb);
2095 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2096                            const struct cl_object_conf *conf);
2097 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2098 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2099 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2100                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2101 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2102                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2103                      size_t *buflen);
2104 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2105                          struct cl_layout *cl);
2106 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2107
2108 /**
2109  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2110  */
2111 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2112 {
2113         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2114 }
2115
2116 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2117 {
2118         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2119         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2120         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2121 }
2122
2123 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2124                                          struct cl_page *page)
2125 {
2126         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2127 }
2128
2129 /**
2130  * Return refcount of cl_object.
2131  */
2132 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2133 {
2134         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2135         return atomic_read(&header->loh_ref);
2136 }
2137
2138 /** @} cl_object */
2139
2140 /** \defgroup cl_page cl_page
2141  * @{ */
2142 enum {
2143         CLP_GANG_OKAY = 0,
2144         CLP_GANG_RESCHED,
2145         CLP_GANG_AGAIN,
2146         CLP_GANG_ABORT
2147 };
2148 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2149
2150 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2151                                      struct cl_object *obj,
2152                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2153                                      enum cl_page_type type);
2154 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2155                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2156                                      struct page *vmpage,
2157                                      enum cl_page_type type);
2158 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2159 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2160                                      struct cl_page *page);
2161 void            cl_pagevec_put      (const struct lu_env *env,
2162                                      struct cl_page *page,
2163                                      struct pagevec *pvec);
2164 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2165                                      lu_printer_t printer,
2166                                      const struct cl_page *pg);
2167 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2168                                      lu_printer_t printer,
2169                                      const struct cl_page *pg);
2170 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2171 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2172
2173 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2174                                        const struct lu_device_type *dtype);
2175
2176 /**
2177  * \name ownership
2178  *
2179  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2180  */
2181 /** @{ */
2182
2183 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2184                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2185 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2186                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2187 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2188                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2189 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2190                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2191 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2192                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2193 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2194
2195 /** @} ownership */
2196
2197 /**
2198  * \name transfer
2199  *
2200  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2201  * tracking transfer state.
2202  */
2203 /** @{ */
2204 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2205                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2206 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2207                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2208 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2209                          enum cl_req_type crt);
2210 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2211                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2212 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2213                          int from, int to);
2214 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2215 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2216                          struct cl_page *pg);
2217
2218 /** @} transfer */
2219
2220
2221 /**
2222  * \name helper routines
2223  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2224  */
2225 /** @{ */
2226 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2227                         struct cl_page *pg);
2228 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2229 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2230                             const struct cl_page *pg);
2231 void    cl_page_touch(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg,
2232                       size_t to);
2233 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2234                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2235 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2236 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2237 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2238
2239 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2240                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2241 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2242                          lu_printer_t printer,
2243                          const struct cl_lock_descr *descr);
2244 /* @} helper */
2245
2246 /**
2247  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2248  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2249  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2250  * layer for recovery purposes.
2251  */
2252 struct cl_client_cache {
2253         /**
2254          * # of client cache refcount
2255          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2256          */
2257         atomic_t                ccc_users;
2258         /**
2259          * # of threads are doing shrinking
2260          */
2261         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2262         /**
2263          * # of LRU entries available
2264          */
2265         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2266         /**
2267          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2268          */
2269         struct list_head        ccc_lru;
2270         /**
2271          * Max # of LRU entries
2272          */
2273         unsigned long           ccc_lru_max;
2274         /**
2275          * Lock to protect ccc_lru list
2276          */
2277         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2278         /**
2279          * Set if unstable check is enabled
2280          */
2281         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2282         /**
2283          * # of unstable pages for this mount point
2284          */
2285         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2286         /**
2287          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2288          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2289          */
2290         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2291 };
2292 /**
2293  * cl_cache functions
2294  */
2295 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2296 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2297 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2298
2299 /** @} cl_page */
2300
2301 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2302  * @{ */
2303 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2304                     struct cl_lock *lock);
2305 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2306                  const struct cl_io *io);
2307 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2308 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2309                                        const struct lu_device_type *dtype);
2310 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2311
2312 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2313                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2314 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2315
2316 /** @} cl_lock */
2317
2318 /** \defgroup cl_io cl_io
2319  * @{ */
2320
2321 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2322                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2323 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2324                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2325 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2326                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2327 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2328
2329 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2330 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2331 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2332 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2333 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2334 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2335 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2336 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2337                           struct cl_io_lock_link *link);
2338 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2339                            struct cl_lock_descr *descr);
2340 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2341                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2342 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2343                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2344                           long timeout);
2345 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2346                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2347                           cl_commit_cbt cb);
2348 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2349                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2350 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2351                           size_t nob);
2352 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2353                           struct cl_page_list *queue);
2354
2355 /**
2356  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2357  */
2358 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2359 {
2360         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2361 }
2362
2363 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2364 {
2365         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2366 }
2367
2368 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2369 {
2370         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2371 }
2372
2373 /**
2374  * True, iff \a io is a truncate(2).
2375  */
2376 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2377 {
2378         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2379                 (io->u.ci_setattr.sa_avalid & ATTR_SIZE);
2380 }
2381
2382 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2383
2384 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2385                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2386
2387 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2388 do {                                                                    \
2389         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2390                                                                         \
2391         memset(&__foo_io->base, 0,                                      \
2392                sizeof(*__foo_io) - offsetof(typeof(*__foo_io), base));  \
2393 } while (0)
2394
2395 /** @} cl_io */
2396
2397 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2398  * @{ */
2399
2400 /**
2401  * Last page in the page list.
2402  */
2403 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2404 {
2405         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2406         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2407 }
2408
2409 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2410 {
2411         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2412         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2413 }
2414
2415 /**
2416  * Iterate over pages in a page list.
2417  */
2418 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2419         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2420
2421 /**
2422  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2423  */
2424 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2425         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2426
2427 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2428 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2429 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2430                           struct cl_page *page);
2431 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2432                           struct cl_page *page);
2433 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2434                           struct cl_page_list *head);
2435 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2436                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2437 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2438                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2439 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2440                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2441 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2442                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2443 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2444
2445 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2446 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2447 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2448                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2449 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2450                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2451 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2452                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2453 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2454 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2455
2456 /** @} cl_page_list */
2457
2458 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2459                      struct cl_req_attr *attr);
2460
2461 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2462  * @{ */
2463
2464 /**
2465  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2466  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2467  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2468  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2469  */
2470 struct cl_sync_io {
2471         /** number of pages yet to be transferred. */
2472         atomic_t                csi_sync_nr;
2473         /** error code. */
2474         int                     csi_sync_rc;
2475         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2476         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2477         /** callback to invoke when this IO is finished */
2478         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2479                                               struct cl_sync_io *);
2480 };
2481
2482 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2483                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2484 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2485                      long timeout);
2486 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2487                      int ioret);
2488 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2489
2490 /** @} cl_sync_io */
2491
2492 /** \defgroup cl_env cl_env
2493  *
2494  * lu_env handling for a client.
2495  *
2496  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2497  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2498  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2499  * where
2500  *
2501  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2502  *
2503  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2504  *
2505  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2506  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2507  * into VFS or MM that call back into lustre.
2508  *
2509  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2510  * optimizations:
2511  *
2512  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2513  *     longer used environments instead of destroying them;
2514  *
2515  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2516  * @{ */
2517
2518 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2519 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2520 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2521 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2522 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2523 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2524
2525 /** @} cl_env */
2526
2527 /*
2528  * Misc
2529  */
2530 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2531 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2532
2533 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2534                                 struct lu_device_type *ldt,
2535                                 struct lu_device *next);
2536 /** @} clio */
2537
2538 int cl_global_init(void);
2539 void cl_global_fini(void);
2540
2541 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */