Whamcloud - gitweb
c8b4cb927438acd674bdf4832e40736256466abf
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2012, Whamcloud, Inc.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *                 constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *                 transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *          - cl_object_header::coh_page_guard
85  *          - cl_object_header::coh_lock_guard
86  *          - lu_site::ls_guard
87  *
88  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
89  * reference-counting design.
90  *
91  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
92  * design.
93  *
94  * @{
95  */
96
97 /*
98  * super-class definitions.
99  */
100 #include <lu_object.h>
101 #include <lvfs.h>
102 #ifdef __KERNEL__
103 #        include <linux/mutex.h>
104 #        include <linux/radix-tree.h>
105 #endif
106
107 struct inode;
108
109 struct cl_device;
110 struct cl_device_operations;
111
112 struct cl_object;
113 struct cl_object_page_operations;
114 struct cl_object_lock_operations;
115
116 struct cl_page;
117 struct cl_page_slice;
118 struct cl_lock;
119 struct cl_lock_slice;
120
121 struct cl_lock_operations;
122 struct cl_page_operations;
123
124 struct cl_io;
125 struct cl_io_slice;
126
127 struct cl_req;
128 struct cl_req_slice;
129
130 /**
131  * Operations for each data device in the client stack.
132  *
133  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
134  */
135 struct cl_device_operations {
136         /**
137          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
138          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
139          * data, and to attach them to the cl_req by calling
140          * cl_req_slice_add().
141          *
142          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
143          * \see ccc_req_init()
144          */
145         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
146                             struct cl_req *req);
147 };
148
149 /**
150  * Device in the client stack.
151  *
152  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
153  */
154 struct cl_device {
155         /** Super-class. */
156         struct lu_device                   cd_lu_dev;
157         /** Per-layer operation vector. */
158         const struct cl_device_operations *cd_ops;
159 };
160
161 /** \addtogroup cl_object cl_object
162  * @{ */
163 /**
164  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
165  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
166  * from sub-objects' ones.
167  */
168 struct cl_attr {
169         /** Object size, in bytes */
170         loff_t cat_size;
171         /**
172          * Known minimal size, in bytes.
173          *
174          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
175          */
176         loff_t cat_kms;
177         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
178         time_t cat_mtime;
179         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
180         time_t cat_atime;
181         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
182         time_t cat_ctime;
183         /**
184          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
185          *
186          * \todo XXX An interface for block size is needed.
187          */
188         __u64  cat_blocks;
189         /**
190          * User identifier for quota purposes.
191          */
192         uid_t  cat_uid;
193         /**
194          * Group identifier for quota purposes.
195          */
196         gid_t  cat_gid;
197 };
198
199 /**
200  * Fields in cl_attr that are being set.
201  */
202 enum cl_attr_valid {
203         CAT_SIZE   = 1 << 0,
204         CAT_KMS    = 1 << 1,
205         CAT_MTIME  = 1 << 3,
206         CAT_ATIME  = 1 << 4,
207         CAT_CTIME  = 1 << 5,
208         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
209         CAT_UID    = 1 << 7,
210         CAT_GID    = 1 << 8
211 };
212
213 /**
214  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
215  * stacks.
216  *
217  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
218  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
219  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
220  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
221  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
222  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
223  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
224  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
225  *    table.
226  *
227  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
228  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
229  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
230  *    layers:
231  *
232  *        - vvp
233  *        - lov
234  *
235  *    whereas its sub-objects are composed of
236  *
237  *        - lovsub
238  *        - osc
239  *
240  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
241  *    track of the object-subobject relationship.
242  *
243  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
244  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
245  *    destroyed too.
246  *
247  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
248  */
249 struct cl_object {
250         /** super class */
251         struct lu_object                   co_lu;
252         /** per-object-layer operations */
253         const struct cl_object_operations *co_ops;
254 };
255
256 /**
257  * Description of the client object configuration. This is used for the
258  * creation of a new client object that is identified by a more state than
259  * fid.
260  */
261 struct cl_object_conf {
262         /** Super-class. */
263         struct lu_object_conf     coc_lu;
264         union {
265                 /**
266                  * Object layout. This is consumed by lov.
267                  */
268                 struct lustre_md *coc_md;
269                 /**
270                  * Description of particular stripe location in the
271                  * cluster. This is consumed by osc.
272                  */
273                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
274         } u;
275         /**
276          * VFS inode. This is consumed by vvp.
277          */
278         struct inode             *coc_inode;
279         /**
280          * Invalidate the current stripe configuration due to losing
281          * layout lock.
282          */
283         bool                      coc_invalidate;
284 };
285
286 /**
287  * Operations implemented for each cl object layer.
288  *
289  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
290  */
291 struct cl_object_operations {
292         /**
293          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
294          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
295          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
296          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
297          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
298          * sense). Optional.
299          *
300          * \retval NULL success.
301          *
302          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
303          *
304          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
305          *         to be used instead of newly created.
306          */
307         struct cl_page *(*coo_page_init)(const struct lu_env *env,
308                                          struct cl_object *obj,
309                                          struct cl_page *page,
310                                          cfs_page_t *vmpage);
311         /**
312          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
313          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
314          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
315          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
316          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
317          */
318         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
319                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
320                               const struct cl_io *io);
321         /**
322          * Initialize io state for a given layer.
323          *
324          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
325          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
326          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
327          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
328          * participating in this io share the same session.
329          */
330         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
331                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
332         /**
333          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
334          * called top-to-bottom through all object layers.
335          *
336          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
337          *
338          * \return   0: to continue
339          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
340          * from enclosing cl_object_attr_get())
341          * \return -ve: to signal error
342          */
343         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
344                             struct cl_attr *attr);
345         /**
346          * Update attributes.
347          *
348          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
349          * indicating what attributes are to be set.
350          *
351          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
352          *
353          * \return the same convention as for
354          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
355          */
356         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
357                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
358         /**
359          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
360          * configuration.
361          *
362          * XXX error conditions and handling.
363          */
364         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
365                             const struct cl_object_conf *conf);
366         /**
367          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
368          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
369          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
370          *
371          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
372          * \see osc_object_glimpse()
373          */
374         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
375                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
376 };
377
378 /**
379  * Extended header for client object.
380  */
381 struct cl_object_header {
382         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
383          * here. */
384         struct lu_object_header  coh_lu;
385         /** \name locks
386          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
387          * mostly useless otherwise.
388          */
389         /** @{ */
390         /** Lock protecting page tree. */
391         spinlock_t               coh_page_guard;
392         /** Lock protecting lock list. */
393         spinlock_t               coh_lock_guard;
394         /** @} locks */
395         /** Radix tree of cl_page's, cached for this object. */
396         struct radix_tree_root   coh_tree;
397         /** # of pages in radix tree. */
398         unsigned long            coh_pages;
399         /** List of cl_lock's granted for this object. */
400         cfs_list_t               coh_locks;
401
402         /**
403          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
404          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
405          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
406          * field allows certain code to be written generically, without
407          * limiting possible cl_object layouts unduly.
408          */
409         struct cl_object_header *coh_parent;
410         /**
411          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
412          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
413          * from.
414          *
415          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
416          */
417         spinlock_t               coh_attr_guard;
418         /**
419          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
420          * sub-object, etc.
421          */
422         unsigned                 coh_nesting;
423 };
424
425 /**
426  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
427  * layer top-to-bottom to \a slice.
428  */
429 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                      \
430         cfs_list_for_each_entry((slice),                                    \
431                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,        \
432                                 co_lu.lo_linkage)
433 /**
434  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
435  * layer bottom-to-top to \a slice.
436  */
437 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                               \
438         cfs_list_for_each_entry_reverse((slice),                             \
439                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
440                                         co_lu.lo_linkage)
441 /** @} cl_object */
442
443 #ifndef pgoff_t
444 #define pgoff_t unsigned long
445 #endif
446
447 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
448
449 /** \addtogroup cl_page cl_page
450  * @{ */
451
452 /** \struct cl_page
453  * Layered client page.
454  *
455  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
456  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
457  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
458  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
459  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
460  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
461  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
462  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
463  *
464  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
465  *    page in Linux kernel, for example), cfs_page_t. It is assumed, that this
466  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
467  *    current design) that
468  *
469  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
470  *          memory pressure),
471  *
472  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
473  *          environment.
474  *
475  *    The association between cl_page and cfs_page_t is immutable and
476  *    established when cl_page is created.
477  *
478  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
479  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
480  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
481  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
482  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
483  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
484  *    implementing association between cl_page and cfs_page_t has to implement
485  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
486  *
487  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
488  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
489  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
490  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
491  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
492  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
493  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
494  *    different ways to own a page in the client:
495  *
496  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
497  *
498  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
499  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
500  *
501  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
502  *    cl_page_unassume().
503  *
504  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
505  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
506  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
507  *    destroyed.
508  *
509  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
510  *    pages is the following:
511  *
512  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
513  *          to a page:
514  *
515  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
516  *              spin-lock;
517  *
518  *            - by starting from VM-locked cfs_page_t and following some
519  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
520  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
521  *
522  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
523  *          ways are severed with the proper synchronization
524  *          (cl_page_delete());
525  *
526  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
527  *          lock;
528  *
529  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
530  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
531  *
532  *    Together this guarantees that when last reference to a
533  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
534  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
535  *    ones exist.
536  *
537  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
538  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
539  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
540  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
541  *    page.
542  *
543  * Linux Kernel implementation.
544  *
545  *    Binding between cl_page and cfs_page_t (which is a typedef for
546  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
547  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
548  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
549  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
550  *    private data structures).
551  *
552  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
553  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
554  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
555  *    transfer.
556  *
557  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
558  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
559  */
560
561 /**
562  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
563  *
564  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
565  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
566  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
567  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
568  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
569  * are interested in them.
570  */
571 enum cl_page_state {
572         /**
573          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
574          * following cases:
575          *
576          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
577          *     owns it;
578          *
579          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
580          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
581          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
582          *
583          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
584          *     evict the page form the memory;
585          *
586          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
587          */
588         CPS_CACHED,
589         /**
590          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
591          * state as a result of
592          *
593          *     - io creating new page and immediately owning it;
594          *
595          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
596          *     and owning it;
597          *
598          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
599          *     and waiting for owner to release the page;
600          *
601          * Page leaves owned state in the following cases:
602          *
603          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
604          *     the cache, doing nothing;
605          *
606          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
607          *     this page;
608          *
609          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
610          *     transfer for this page;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
613          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
614          *
615          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
616          */
617         CPS_OWNED,
618         /**
619          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
620          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
621          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
622          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
623          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
624          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
625          * made by the hosting environment (that effectively means that the
626          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
627          * advance". This property is mentioned, because it is important when
628          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
629          * enter this state as a result of
630          *
631          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
632          *     write-out of this page, or
633          *
634          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
635          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
636          *     transfer.
637          *
638          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
639          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
640          *
641          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
642          *
643          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
644          */
645         CPS_PAGEOUT,
646         /**
647          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
648          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
649          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
650          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
651          * pages.
652          *
653          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
654          *
655          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
656          */
657         CPS_PAGEIN,
658         /**
659          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
660          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
661          * of truncate.
662          *
663          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
664          *
665          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
666          */
667         CPS_FREEING,
668         CPS_NR
669 };
670
671 enum cl_page_type {
672         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
673          * belongs to. */
674         CPT_CACHEABLE = 1,
675
676         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
677          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
678          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
679         CPT_TRANSIENT,
680 };
681
682 /**
683  * Flags maintained for every cl_page.
684  */
685 enum cl_page_flags {
686         /**
687          * Set when pagein completes. Used for debugging (read completes at
688          * most once for a page).
689          */
690         CPF_READ_COMPLETED = 1 << 0
691 };
692
693 /**
694  * Fields are protected by the lock on cfs_page_t, except for atomics and
695  * immutables.
696  *
697  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
698  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
699  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
700  * cl_page::cp_owner (when set).
701  */
702 struct cl_page {
703         /** Reference counter. */
704         cfs_atomic_t             cp_ref;
705         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
706         struct cl_object        *cp_obj;
707         /** Logical page index within the object. Immutable after creation. */
708         pgoff_t                  cp_index;
709         /** List of slices. Immutable after creation. */
710         cfs_list_t               cp_layers;
711         /** Parent page, NULL for top-level page. Immutable after creation. */
712         struct cl_page          *cp_parent;
713         /** Lower-layer page. NULL for bottommost page. Immutable after
714          * creation. */
715         struct cl_page          *cp_child;
716         /**
717          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
718          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
719          */
720         const enum cl_page_state cp_state;
721         /** Protect to get and put page, see cl_page_put and cl_vmpage_page */
722         spinlock_t              cp_lock;
723         /** Linkage of pages within group. Protected by cl_page::cp_mutex. */
724         cfs_list_t              cp_batch;
725         /** Mutex serializing membership of a page in a batch. */
726         struct mutex            cp_mutex;
727         /** Linkage of pages within cl_req. */
728         cfs_list_t               cp_flight;
729         /** Transfer error. */
730         int                      cp_error;
731
732         /**
733          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
734          * creation.
735          */
736         enum cl_page_type        cp_type;
737
738         /**
739          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
740          * by sub-io. Protected by a VM lock.
741          */
742         struct cl_io            *cp_owner;
743         /**
744          * Debug information, the task is owning the page.
745          */
746         cfs_task_t              *cp_task;
747         /**
748          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
749          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
750          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
751          */
752         struct cl_req           *cp_req;
753         /** List of references to this page, for debugging. */
754         struct lu_ref            cp_reference;
755         /** Link to an object, for debugging. */
756         struct lu_ref_link      *cp_obj_ref;
757         /** Link to a queue, for debugging. */
758         struct lu_ref_link      *cp_queue_ref;
759         /** Per-page flags from enum cl_page_flags. Protected by a VM lock. */
760         unsigned                 cp_flags;
761         /** Assigned if doing a sync_io */
762         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
763 };
764
765 /**
766  * Per-layer part of cl_page.
767  *
768  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
769  */
770 struct cl_page_slice {
771         struct cl_page                  *cpl_page;
772         /**
773          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
774          * creation.
775          */
776         struct cl_object                *cpl_obj;
777         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
778         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
779         cfs_list_t                       cpl_linkage;
780 };
781
782 /**
783  * Lock mode. For the client extent locks.
784  *
785  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
786  * \ingroup cl_lock
787  */
788 enum cl_lock_mode {
789         /**
790          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
791          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
792          * might get promoted to real lock at some point.
793          */
794         CLM_PHANTOM,
795         CLM_READ,
796         CLM_WRITE,
797         CLM_GROUP
798 };
799
800 /**
801  * Requested transfer type.
802  * \ingroup cl_req
803  */
804 enum cl_req_type {
805         CRT_READ,
806         CRT_WRITE,
807         CRT_NR
808 };
809
810 /**
811  * Per-layer page operations.
812  *
813  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
814  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
815  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
816  *
817  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
818  */
819 struct cl_page_operations {
820         /**
821          * cl_page<->cfs_page_t methods. Only one layer in the stack has to
822          * implement these. Current code assumes that this functionality is
823          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
824          */
825
826         /**
827          * \return the underlying VM page. Optional.
828          */
829         cfs_page_t *(*cpo_vmpage)(const struct lu_env *env,
830                                   const struct cl_page_slice *slice);
831         /**
832          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
833          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
834          * not owned by other io, and no transfer is going on against
835          * it. Optional.
836          *
837          * \see cl_page_own()
838          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
839          */
840         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
841                         const struct cl_page_slice *slice,
842                         struct cl_io *io, int nonblock);
843         /** Called when ownership it yielded. Optional.
844          *
845          * \see cl_page_disown()
846          * \see vvp_page_disown()
847          */
848         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
849                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
850         /**
851          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
852          * view. Optional.
853          *
854          * \see cl_page_assume()
855          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
856          */
857         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
858                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
859         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
860          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
861          * it.
862          *
863          * \see cl_page_unassume()
864          * \see vvp_page_unassume()
865          */
866         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
867                              const struct cl_page_slice *slice,
868                              struct cl_io *io);
869         /**
870          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
871          *
872          * \see cl_page_export()
873          * \see vvp_page_export()
874          */
875         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
876                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
877         /**
878          * Unmaps page from the user space (if it is mapped).
879          *
880          * \see cl_page_unmap()
881          * \see vvp_page_unmap()
882          */
883         int (*cpo_unmap)(const struct lu_env *env,
884                          const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
885         /**
886          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
887          * sense). Used for assertions.
888          *
889          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
890          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
891          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
892          */
893         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
894                                const struct cl_page_slice *slice);
895         /**
896          * Page destruction.
897          */
898
899         /**
900          * Called when page is truncated from the object. Optional.
901          *
902          * \see cl_page_discard()
903          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
904          */
905         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
906                             const struct cl_page_slice *slice,
907                             struct cl_io *io);
908         /**
909          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
910          * destroyed. Optional.
911          *
912          * \see cl_page_delete()
913          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
914          */
915         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
916                            const struct cl_page_slice *slice);
917         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
918         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
919                          struct cl_page_slice *slice);
920
921         /**
922          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
923          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
924          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
925          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
926          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
927          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
928          * user goes away, too.
929          *
930          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
931          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
932          * \retval         0: this layer cannot decide.
933          *
934          * \see cl_page_is_under_lock()
935          */
936         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
937                                  const struct cl_page_slice *slice,
938                                  struct cl_io *io);
939
940         /**
941          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
942          *
943          * \see cl_page_print()
944          */
945         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
946                          const struct cl_page_slice *slice,
947                          void *cookie, lu_printer_t p);
948         /**
949          * \name transfer
950          *
951          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
952          * transfer formation and life-cycle.
953          *
954          * @{
955          */
956         /**
957          * Request type dependent vector of operations.
958          *
959          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
960          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
961          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
962          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
963          * provided. That is, method invocation usually looks like
964          *
965          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
966          */
967         struct {
968                 /**
969                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
970                  * cl_page_list.
971                  *
972                  * \return    0         : page is eligible for submission;
973                  * \return    -EALREADY : skip this page;
974                  * \return    -ve       : error.
975                  *
976                  * \see cl_page_prep()
977                  */
978                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
979                                  const struct cl_page_slice *slice,
980                                  struct cl_io *io);
981                 /**
982                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
983                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
984                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
985                  *
986                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
987                  * guaranteed however, that the page involved and its object
988                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
989                  * safe).
990                  *
991                  * \see cl_page_completion()
992                  */
993                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
994                                        const struct cl_page_slice *slice,
995                                        int ioret);
996                 /**
997                  * Called when cached page is about to be added to the
998                  * cl_req as a part of req formation.
999                  *
1000                  * \return    0       : proceed with this page;
1001                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
1002                  * \return    -ve     : error.
1003                  *
1004                  * \see cl_page_make_ready()
1005                  */
1006                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
1007                                        const struct cl_page_slice *slice);
1008                 /**
1009                  * Announce that this page is to be written out
1010                  * opportunistically, that is, page is dirty, it is not
1011                  * necessary to start write-out transfer right now, but
1012                  * eventually page has to be written out.
1013                  *
1014                  * Main caller of this is the write path (see
1015                  * vvp_io_commit_write()), using this method to build a
1016                  * "transfer cache" from which large transfers are then
1017                  * constructed by the req-formation engine.
1018                  *
1019                  * \todo XXX it would make sense to add page-age tracking
1020                  * semantics here, and to oblige the req-formation engine to
1021                  * send the page out not later than it is too old.
1022                  *
1023                  * \see cl_page_cache_add()
1024                  */
1025                 int  (*cpo_cache_add)(const struct lu_env *env,
1026                                       const struct cl_page_slice *slice,
1027                                       struct cl_io *io);
1028         } io[CRT_NR];
1029         /**
1030          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1031          * transmitted.
1032          *
1033          * This is used for immediate transfers.
1034          *
1035          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1036          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1037          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1038          * this for page queues.
1039          *
1040          * \see cl_page_clip()
1041          */
1042         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1043                          const struct cl_page_slice *slice,
1044                          int from, int to);
1045         /**
1046          * \pre  the page was queued for transferring.
1047          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1048          *       is returned if it has already been in transferring.
1049          *
1050          * This is one of seldom page operation which is:
1051          * 0. called from top level;
1052          * 1. don't have vmpage locked;
1053          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1054          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1055          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1056          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1057          *
1058          * \see osc_page_cancel().
1059          */
1060         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1061                           const struct cl_page_slice *slice);
1062         /**
1063          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1064          * right now.
1065          *
1066          * \see cl_page_flush()
1067          */
1068         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1069                          const struct cl_page_slice *slice,
1070                          struct cl_io *io);
1071         /** @} transfer */
1072 };
1073
1074 /**
1075  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1076  */
1077 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1078 do {                                                                    \
1079         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1080                                                                         \
1081         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1082                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1083                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1084         }                                                               \
1085 } while (0)
1086
1087 /**
1088  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1089  */
1090 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1091 do {                                                                          \
1092         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                      \
1093                                                                               \
1094         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1095                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1096                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1097         }                                                                     \
1098 } while (0)
1099
1100 /** @} cl_page */
1101
1102 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1103  * @{ */
1104 /** \struct cl_lock
1105  *
1106  * Extent locking on the client.
1107  *
1108  * LAYERING
1109  *
1110  * The locking model of the new client code is built around
1111  *
1112  *        struct cl_lock
1113  *
1114  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1115  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1116  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1117  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1118  *
1119  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1120  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1121  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1122  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1123  * like a tree.
1124  *
1125  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1126  *
1127  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1128  *     - lov_lock (lov specific data).
1129  *
1130  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1131  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1132  *
1133  *     - lovsub_lock, and
1134  *     - osc_lock
1135  *
1136  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1137  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1138  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1139  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1140  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1141  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1142  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1143  *
1144  * LIFE CYCLE
1145  *
1146  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1147  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1148  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1149  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1150  *
1151  * STATE MACHINE
1152  *
1153  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1154  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1155  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1156  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1157  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1158  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1159  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1160  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1161  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1162  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1163  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1164  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1165  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1166  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1167  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1168  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1169  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1170  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1171  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1172  * functions).
1173  *
1174  * For a description of state machine states and transitions see enum
1175  * cl_lock_state.
1176  *
1177  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1178  *
1179  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1180  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1181  *       can be only acquired on a lock that is not in
1182  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1183  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1184  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1185  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1186  *
1187  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1188  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1189  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1190  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1191  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1192  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1193  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1194  *       cl_lock::cll_users.
1195  *
1196  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1197  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1198  *
1199  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1200  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1201  *
1202  * CONCURRENCY
1203  *
1204  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1205  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1206  *
1207  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1208  *
1209  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1210  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1211  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1212  *
1213  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1214  *       and mutex is released.
1215  *
1216  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1217  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1218  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1219  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1220  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1221  *       the loop.
1222  *
1223  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1224  * first to avoid dead-lock.
1225  *
1226  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1227  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1228  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1229  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1230  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1231  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1232  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1233  * locks, that cannot dead-lock).
1234  *
1235  * INTERFACE AND USAGE
1236  *
1237  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1238  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1239  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1240  *
1241  * One important difference with the old client locking model is that new
1242  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1243  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1244  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1245  * every lock creation.
1246  *
1247  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1248  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1249  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1250  * before it can be used.
1251  *
1252  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1253  *
1254  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1255  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1256  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1257  *
1258  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1259  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1260  *
1261  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1262  *
1263  *     - locks are released into cache.
1264  *
1265  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1266  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1267  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1268  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1269  *
1270  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1271  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1272  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1273  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1274  * sacrificing correctness. This includes:
1275  *
1276  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1277  *  atomicity;
1278  *
1279  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1280  *
1281  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1282  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1283  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1284  *
1285  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1286  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1287  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1288  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1289  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1290  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1291  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1292  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1293  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1294  *
1295  * Interaction with DLM
1296  *
1297  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1298  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1299  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1300  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1301  * description of interaction with DLM.
1302  */
1303
1304 /**
1305  * Lock description.
1306  */
1307 struct cl_lock_descr {
1308         /** Object this lock is granted for. */
1309         struct cl_object *cld_obj;
1310         /** Index of the first page protected by this lock. */
1311         pgoff_t           cld_start;
1312         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1313         pgoff_t           cld_end;
1314         /** Group ID, for group lock */
1315         __u64             cld_gid;
1316         /** Lock mode. */
1317         enum cl_lock_mode cld_mode;
1318         /**
1319          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1320          * enum cl_enq_flags.
1321          */
1322         __u32             cld_enq_flags;
1323 };
1324
1325 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1326 #define PDESCR(descr)                                                   \
1327         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1328         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1329
1330 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1331
1332 /**
1333  * Lock state-machine states.
1334  *
1335  * \htmlonly
1336  * <pre>
1337  *
1338  * Possible state transitions:
1339  *
1340  *              +------------------>NEW
1341  *              |                    |
1342  *              |                    | cl_enqueue_try()
1343  *              |                    |
1344  *              |    cl_unuse_try()  V
1345  *              |  +--------------QUEUING (*)
1346  *              |  |                 |
1347  *              |  |                 | cl_enqueue_try()
1348  *              |  |                 |
1349  *              |  | cl_unuse_try()  V
1350  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1351  *    canceled  |  |                 |
1352  *              |  |                 | cl_wait_try()
1353  *              |  |                 |
1354  *              |  |                (R)
1355  *              |  |                 |
1356  *              |  |                 V
1357  *              |  |                HELD<---------+
1358  *              |  |                 |            |
1359  *              |  |                 |            | cl_use_try()
1360  *              |  |  cl_unuse_try() |            |
1361  *              |  |                 |            |
1362  *              |  |                 V         ---+ 
1363  *              |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1364  *              |                    |            |
1365  *              |     cl_unuse_try() |            | cached lock found
1366  *              |                    |            | cl_use_try()
1367  *              |                    |            |
1368  *              |                    V            |
1369  *              +------------------CACHED---------+
1370  *                                   |
1371  *                                  (C)
1372  *                                   |
1373  *                                   V
1374  *                                FREEING
1375  *
1376  * Legend:
1377  *
1378  *         In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1379  *         in the diagram) is possible.
1380  *
1381  *         (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1382  *         to handle arrival of lock reply.
1383  *
1384  *         (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1385  *
1386  *         (D) is the transit state which means the lock is changing.
1387  *
1388  *         Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1389  *         diagram in case of unrecoverable error.
1390  * </pre>
1391  * \endhtmlonly
1392  *
1393  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1394  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1395  * nested state-machines.
1396  *
1397  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1398  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1399  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1400  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1401  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1402  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1403  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1404  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1405  * in the same state).
1406  */
1407 enum cl_lock_state {
1408         /**
1409          * Lock that wasn't yet enqueued
1410          */
1411         CLS_NEW,
1412         /**
1413          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1414          * with the other side.
1415          */
1416         CLS_QUEUING,
1417         /**
1418          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1419          * granted.
1420          */
1421         CLS_ENQUEUED,
1422         /**
1423          * Lock granted, actively used by some IO.
1424          */
1425         CLS_HELD,
1426         /**
1427          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1428          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1429          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1430          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1431          * at unuse case.
1432          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1433          * state, it must wait for the lock.
1434          * See state diagram for details.
1435          */
1436         CLS_INTRANSIT,
1437         /**
1438          * Lock granted, not used.
1439          */
1440         CLS_CACHED,
1441         /**
1442          * Lock is being destroyed.
1443          */
1444         CLS_FREEING,
1445         CLS_NR
1446 };
1447
1448 enum cl_lock_flags {
1449         /**
1450          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1451          * cl_lock_cancel0()).
1452          */
1453         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1454         /** cancellation is pending for this lock. */
1455         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1456         /** destruction is pending for this lock. */
1457         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1458         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1459         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1460 };
1461
1462 /**
1463  * Lock closure.
1464  *
1465  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1466  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1467  * this is a closure of).
1468  *
1469  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1470  *
1471  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1472  *       state-machines), and
1473  *
1474  *     - shared sub-locks.
1475  *
1476  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1477  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1478  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1479  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1480  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1481  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1482  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1483  */
1484 struct cl_lock_closure {
1485         /**
1486          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1487          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1488          * origin is released before waiting.
1489          */
1490         struct cl_lock   *clc_origin;
1491         /**
1492          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1493          * cl_lock::cll_inclosure.
1494          */
1495         cfs_list_t        clc_list;
1496         /**
1497          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1498          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1499          * is currently mutexed by some other thread.
1500          *
1501          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1502          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1503          *
1504          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1505          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1506          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1507          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1508          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1509          * caller.
1510          */
1511         int               clc_wait;
1512         /** Number of locks in the closure. */
1513         int               clc_nr;
1514 };
1515
1516 /**
1517  * Layered client lock.
1518  */
1519 struct cl_lock {
1520         /** Reference counter. */
1521         cfs_atomic_t          cll_ref;
1522         /** List of slices. Immutable after creation. */
1523         cfs_list_t            cll_layers;
1524         /**
1525          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1526          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1527          */
1528         cfs_list_t            cll_linkage;
1529         /**
1530          * Parameters of this lock. Protected by
1531          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1532          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1533          * cl_lock_modify().
1534          */
1535         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1536         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1537         enum cl_lock_state    cll_state;
1538         /** signals state changes. */
1539         cfs_waitq_t           cll_wq;
1540         /**
1541          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1542          *
1543          * Locking rules: this mutex is never held across network
1544          * communication, except when lock is being canceled.
1545          *
1546          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1547          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1548          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1549          * by try-locking.
1550          *
1551          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1552          */
1553         struct mutex            cll_guard;
1554         cfs_task_t           *cll_guarder;
1555         int                   cll_depth;
1556
1557         /**
1558          * the owner for INTRANSIT state
1559          */
1560         cfs_task_t           *cll_intransit_owner;
1561         int                   cll_error;
1562         /**
1563          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1564          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1565          *
1566          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1567          */
1568         int                   cll_holds;
1569          /**
1570           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1571           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1572           * cl_lock::cll_guard.
1573           *
1574           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1575           */
1576         int                   cll_users;
1577         /**
1578          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1579          * protected by cl_lock::cll_guard.
1580          */
1581         unsigned long         cll_flags;
1582         /**
1583          * A linkage into a list of locks in a closure.
1584          *
1585          * \see cl_lock_closure
1586          */
1587         cfs_list_t            cll_inclosure;
1588         /**
1589          * Confict lock at queuing time.
1590          */
1591         struct cl_lock       *cll_conflict;
1592         /**
1593          * A list of references to this lock, for debugging.
1594          */
1595         struct lu_ref         cll_reference;
1596         /**
1597          * A list of holds on this lock, for debugging.
1598          */
1599         struct lu_ref         cll_holders;
1600         /**
1601          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1602          */
1603         struct lu_ref_link   *cll_obj_ref;
1604 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1605         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1606         struct lockdep_map    dep_map;
1607 #endif
1608 };
1609
1610 /**
1611  * Per-layer part of cl_lock
1612  *
1613  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1614  */
1615 struct cl_lock_slice {
1616         struct cl_lock                  *cls_lock;
1617         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1618          * creation. */
1619         struct cl_object                *cls_obj;
1620         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1621         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1622         cfs_list_t                       cls_linkage;
1623 };
1624
1625 /**
1626  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1627  *
1628  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1629  */
1630 enum cl_lock_transition {
1631         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1632         CLO_WAIT        = 1,
1633         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1634         CLO_REPEAT      = 2,
1635         /** lower layer re-enqueued. */
1636         CLO_REENQUEUED  = 3,
1637 };
1638
1639 /**
1640  *
1641  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1642  */
1643 struct cl_lock_operations {
1644         /**
1645          * \name statemachine
1646          *
1647          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1648          * lock from one state to another, as described in the commentary
1649          * above enum #cl_lock_state.
1650          *
1651          * \retval 0          this layer has nothing more to do to before
1652          *                       transition to the target state happens;
1653          *
1654          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1655          *                    mutex, repeat invocation of transition method
1656          *                    across all layers;
1657          *
1658          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1659          *                    immediately, as it has to wait for certain event
1660          *                    (e.g., the communication with the server). It
1661          *                    is guaranteed, that when the state transfer
1662          *                    becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1663          *                    is signaled. Caller can wait for this event by
1664          *                    calling cl_lock_state_wait();
1665          *
1666          * \retval -ve        failure, abort state transition, move the lock
1667          *                    into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1668          *                    cl_lock::cll_error.
1669          *
1670          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1671          * is moved into corresponding target state. All state transition
1672          * methods are optional.
1673          */
1674         /** @{ */
1675         /**
1676          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1677          *
1678          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1679          * \see osc_lock_enqueue()
1680          */
1681         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1682                             const struct cl_lock_slice *slice,
1683                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1684         /**
1685          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1686          *
1687          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1688          */
1689         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1690                          const struct cl_lock_slice *slice);
1691         /**
1692          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1693          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1694          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1695          * has to be re-initialized.
1696          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1697          *
1698          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1699          */
1700         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1701                           const struct cl_lock_slice *slice);
1702         /**
1703          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1704          *
1705          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1706          *
1707          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1708          */
1709         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1710                         const struct cl_lock_slice *slice);
1711         /** @} statemachine */
1712         /**
1713          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1714          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1715          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1716          * top-lock. Optional
1717          *
1718          * \see lovsub_lock_state()
1719          */
1720         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1721                           const struct cl_lock_slice *slice,
1722                           enum cl_lock_state st);
1723         /**
1724          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1725          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1726          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1727          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1728          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1729          *
1730          * XXX this should take more information about lock needed by
1731          * io. Probably lock description or something similar.
1732          *
1733          * \see lov_fits_into()
1734          */
1735         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1736                              const struct cl_lock_slice *slice,
1737                              const struct cl_lock_descr *need,
1738                              const struct cl_io *io);
1739         /**
1740          * \name ast
1741          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1742          * executed bottom-to-top.
1743          */
1744         /** @{ */
1745
1746         /**
1747          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1748          * the request of server.
1749          */
1750         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1751                            const struct cl_lock_slice *slice);
1752         /**
1753          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1754          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1755          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1756          *
1757          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1758          */
1759         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1760                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1761         /** @} ast */
1762
1763         /**
1764          * \see lovsub_lock_closure()
1765          */
1766         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1767                            const struct cl_lock_slice *slice,
1768                            struct cl_lock_closure *closure);
1769         /**
1770          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1771          * result of server granting more generous lock than was requested).
1772          *
1773          * \see lovsub_lock_modify()
1774          */
1775         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1776                           const struct cl_lock_slice *slice,
1777                           const struct cl_lock_descr *updated);
1778         /**
1779          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1780          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1781          * this lock from being acquired once this method returns.
1782          *
1783          * This can be called multiple times due to the races.
1784          *
1785          * \see cl_lock_delete()
1786          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1787          */
1788         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1789                            const struct cl_lock_slice *slice);
1790         /**
1791          * Destructor. Frees resources and the slice.
1792          *
1793          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1794          * \see osc_lock_fini()
1795          */
1796         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1797         /**
1798          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1799          */
1800         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1801                          void *cookie, lu_printer_t p,
1802                          const struct cl_lock_slice *slice);
1803 };
1804
1805 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1806 do {                                                                    \
1807         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1808                                                                         \
1809         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1810                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1811                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1812         }                                                               \
1813 } while (0)
1814
1815 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1816         if (likely(expr))                                               \
1817                 break;                                                  \
1818                                                                         \
1819         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1820         LBUG();                                                         \
1821 } while (0)
1822
1823 /** @} cl_lock */
1824
1825 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1826  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1827  *
1828  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1829  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1830  * pages:
1831  *
1832  *     - submit pages for an immediate transfer,
1833  *
1834  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1835  *
1836  *     - discard pages.
1837  *
1838  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1839  *
1840  * \todo XXX concurrency control.
1841  *
1842  * @{
1843  */
1844 struct cl_page_list {
1845         unsigned             pl_nr;
1846         cfs_list_t           pl_pages;
1847         cfs_task_t          *pl_owner;
1848 };
1849
1850 /** 
1851  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1852  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1853  */
1854 struct cl_2queue {
1855         struct cl_page_list c2_qin;
1856         struct cl_page_list c2_qout;
1857 };
1858
1859 /** @} cl_page_list */
1860
1861 /** \addtogroup cl_io cl_io
1862  * @{ */
1863 /** \struct cl_io
1864  * I/O
1865  *
1866  * cl_io represents a high level I/O activity like
1867  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1868  * lock.
1869  *
1870  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1871  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1872  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1873  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1874  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1875  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1876  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1877  * by using free-lists, see cl_env_get().
1878  *
1879  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1880  * cl_io_type.
1881  *
1882  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1883  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1884  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1885  * released.
1886  *
1887  * For read/write io overall execution plan is as following:
1888  *
1889  *     (0) initialize io state through all layers;
1890  *
1891  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1892  *
1893  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1894  *
1895  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1896  *
1897  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1898  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1899  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1900  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1901  *
1902  *     (5) release locks
1903  *
1904  *     (6) repeat loop.
1905  *
1906  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1907  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1908  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1909  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1910  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1911  */
1912
1913 /** IO types */
1914 enum cl_io_type {
1915         /** read system call */
1916         CIT_READ,
1917         /** write system call */
1918         CIT_WRITE,
1919         /** truncate, utime system calls */
1920         CIT_SETATTR,
1921         /**
1922          * page fault handling
1923          */
1924         CIT_FAULT,
1925         /**
1926          * fsync system call handling
1927          * To write out a range of file
1928          */
1929         CIT_FSYNC,
1930         /**
1931          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1932          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1933          *
1934          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1935          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1936          *     to the server;
1937          *
1938          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1939          *     for memory cleansing;
1940          *
1941          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1942          *
1943          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1944          *
1945          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1946          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1947          * cl_io_loop() is never called for it.
1948          */
1949         CIT_MISC,
1950         CIT_OP_NR
1951 };
1952
1953 /**
1954  * States of cl_io state machine
1955  */
1956 enum cl_io_state {
1957         /** Not initialized. */
1958         CIS_ZERO,
1959         /** Initialized. */
1960         CIS_INIT,
1961         /** IO iteration started. */
1962         CIS_IT_STARTED,
1963         /** Locks taken. */
1964         CIS_LOCKED,
1965         /** Actual IO is in progress. */
1966         CIS_IO_GOING,
1967         /** IO for the current iteration finished. */
1968         CIS_IO_FINISHED,
1969         /** Locks released. */
1970         CIS_UNLOCKED,
1971         /** Iteration completed. */
1972         CIS_IT_ENDED,
1973         /** cl_io finalized. */
1974         CIS_FINI
1975 };
1976
1977 /**
1978  * IO state private for a layer.
1979  *
1980  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1981  * dynamically.
1982  *
1983  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1984  */
1985 struct cl_io_slice {
1986         struct cl_io                  *cis_io;
1987         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1988         struct cl_object              *cis_obj;
1989         /** io operations. Immutable after creation. */
1990         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1991         /**
1992          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1993          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1994          */
1995         cfs_list_t                     cis_linkage;
1996 };
1997
1998
1999 /**
2000  * Per-layer io operations.
2001  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
2002  */
2003 struct cl_io_operations {
2004         /**
2005          * Vector of io state transition methods for every io type.
2006          *
2007          * \see cl_page_operations::io
2008          */
2009         struct {
2010                 /**
2011                  * Prepare io iteration at a given layer.
2012                  *
2013                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2014                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2015                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2016                  *
2017                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2018                  */
2019                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2020                                       const struct cl_io_slice *slice);
2021                 /**
2022                  * Finalize io iteration.
2023                  *
2024                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2025                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2026                  * continued.
2027                  *
2028                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2029                  */
2030                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2031                                        const struct cl_io_slice *slice);
2032                 /**
2033                  * Collect locks for the current iteration of io.
2034                  *
2035                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2036                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2037                  * anything, instead it should post a lock through
2038                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2039                  * sorted and enqueued in the proper order.
2040                  */
2041                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2042                                   const struct cl_io_slice *slice);
2043                 /**
2044                  * Finalize unlocking.
2045                  *
2046                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2047                  * functionality, after generic code released all locks
2048                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2049                  */
2050                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2051                                     const struct cl_io_slice *slice);
2052                 /**
2053                  * Start io iteration.
2054                  *
2055                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2056                  * commence actual IO. In the current implementation,
2057                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2058                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2059                  * are called when everything is done.
2060                  */
2061                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2062                                   const struct cl_io_slice *slice);
2063                 /**
2064                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2065                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2066                  */
2067                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2068                                   const struct cl_io_slice *slice);
2069                 /**
2070                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2071                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2072                  */
2073                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2074                                     const struct cl_io_slice *slice,
2075                                     size_t nob);
2076                 /**
2077                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2078                  */
2079                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2080                                   const struct cl_io_slice *slice);
2081         } op[CIT_OP_NR];
2082         struct {
2083                 /**
2084                  * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2085                  * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2086                  * non-zero if failed to submit even the single page. If
2087                  * submission failed after some pages were moved into \a
2088                  * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2089                  * executed on them.
2090                  */
2091                 int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2092                                    const struct cl_io_slice *slice,
2093                                    enum cl_req_type crt,
2094                                    struct cl_2queue *queue);
2095         } req_op[CRT_NR];
2096         /**
2097          * Read missing page.
2098          *
2099          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2100          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2101          *
2102          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2103          */
2104         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2105                              const struct cl_io_slice *slice,
2106                              const struct cl_page_slice *page);
2107         /**
2108          * Prepare write of a \a page. Called bottom-to-top by a top-level
2109          * cl_io_operations::op[CIT_WRITE]::cio_start() to prepare page for
2110          * get data from user-level buffer.
2111          *
2112          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2113          *
2114          * \see vvp_io_prepare_write(), lov_io_prepare_write(),
2115          * osc_io_prepare_write().
2116          */
2117         int (*cio_prepare_write)(const struct lu_env *env,
2118                                  const struct cl_io_slice *slice,
2119                                  const struct cl_page_slice *page,
2120                                  unsigned from, unsigned to);
2121         /**
2122          *
2123          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2124          *
2125          * \see vvp_io_commit_write(), lov_io_commit_write(),
2126          * osc_io_commit_write().
2127          */
2128         int (*cio_commit_write)(const struct lu_env *env,
2129                                 const struct cl_io_slice *slice,
2130                                 const struct cl_page_slice *page,
2131                                 unsigned from, unsigned to);
2132         /**
2133          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2134          */
2135         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2136                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2137 };
2138
2139 /**
2140  * Flags to lock enqueue procedure.
2141  * \ingroup cl_lock
2142  */
2143 enum cl_enq_flags {
2144         /**
2145          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2146          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2147          */
2148         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2149         /**
2150          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2151          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2152          */
2153         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
2154         /**
2155          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2156          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2157          * protected by this lock, without sending them to the server.
2158          */
2159         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2160         /**
2161          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2162          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2163          * into lockless mode.
2164          *
2165          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2166          */
2167         CEF_MUST         = 0x00000008,
2168         /**
2169          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2170          * not used currently.
2171          *
2172          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2173          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2174          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2175          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2176          * that are described by the enqueue flags.
2177          */
2178         CEF_NEVER        = 0x00000010,
2179         /**
2180          * for async glimpse lock.
2181          */
2182         CEF_AGL          = 0x00000020,
2183         /**
2184          * mask of enq_flags.
2185          */
2186         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2187 };
2188
2189 /**
2190  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2191  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2192  */
2193 struct cl_io_lock_link {
2194         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2195         cfs_list_t           cill_linkage;
2196         struct cl_lock_descr cill_descr;
2197         struct cl_lock      *cill_lock;
2198         /** optional destructor */
2199         void               (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2200                                         struct cl_io_lock_link *link);
2201 };
2202
2203 /**
2204  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2205  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2206  * possible, because
2207  *
2208  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2209  *        "cascading timeouts";
2210  *
2211  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2212  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
2213  *
2214  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2215  *
2216  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2217  *
2218  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2219  *
2220  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2221  *
2222  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2223  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2224  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2225  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2226  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2227  *
2228  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2229  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2230  * enqueued.
2231  */
2232 struct cl_lockset {
2233         /** locks to be acquired. */
2234         cfs_list_t  cls_todo;
2235         /** locks currently being processed. */
2236         cfs_list_t  cls_curr;
2237         /** locks acquired. */
2238         cfs_list_t  cls_done;
2239 };
2240
2241 /**
2242  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2243  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2244  */
2245 enum cl_io_lock_dmd {
2246         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2247         CILR_MANDATORY = 0,
2248         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2249         CILR_MAYBE,
2250         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2251         CILR_NEVER,
2252         /** Peek lock: use existing locks, don't queue new ones */
2253         CILR_PEEK
2254 };
2255
2256 enum cl_fsync_mode {
2257         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2258         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2259         /** start writeback and wait for them to finish */
2260         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2261         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2262         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2263         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2264          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2265         CL_FSYNC_ALL   = 3
2266 };
2267
2268 struct cl_io_rw_common {
2269         loff_t      crw_pos;
2270         size_t      crw_count;
2271         int         crw_nonblock;
2272 };
2273
2274
2275 /**
2276  * State for io.
2277  *
2278  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2279  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2280  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2281  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2282  * mutable cl_io fields.
2283  */
2284 struct cl_io {
2285         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2286         enum cl_io_type                ci_type;
2287         /** current state of cl_io state machine. */
2288         enum cl_io_state               ci_state;
2289         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2290         struct cl_object              *ci_obj;
2291         /**
2292          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2293          * creation.
2294          */
2295         struct cl_io                  *ci_parent;
2296         /** List of slices. Immutable after creation. */
2297         cfs_list_t                     ci_layers;
2298         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2299         struct cl_lockset              ci_lockset;
2300         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2301         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
2302         union {
2303                 struct cl_rd_io {
2304                         struct cl_io_rw_common rd;
2305                 } ci_rd;
2306                 struct cl_wr_io {
2307                         struct cl_io_rw_common wr;
2308                         int                    wr_append;
2309                         int                    wr_sync;
2310                 } ci_wr;
2311                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2312                 struct cl_setattr_io {
2313                         struct ost_lvb   sa_attr;
2314                         unsigned int     sa_valid;
2315                         struct obd_capa *sa_capa;
2316                 } ci_setattr;
2317                 struct cl_fault_io {
2318                         /** page index within file. */
2319                         pgoff_t         ft_index;
2320                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2321                         int             ft_nob;
2322                         /** writable page? for nopage() only */
2323                         int             ft_writable;
2324                         /** page of an executable? */
2325                         int             ft_executable;
2326                         /** page_mkwrite() */
2327                         int             ft_mkwrite;
2328                         /** resulting page */
2329                         struct cl_page *ft_page;
2330                 } ci_fault;
2331                 struct cl_fsync_io {
2332                         loff_t             fi_start;
2333                         loff_t             fi_end;
2334                         struct obd_capa   *fi_capa;
2335                         /** file system level fid */
2336                         struct lu_fid     *fi_fid;
2337                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2338                         /* how many pages were written/discarded */
2339                         unsigned int       fi_nr_written;
2340                 } ci_fsync;
2341         } u;
2342         struct cl_2queue     ci_queue;
2343         size_t               ci_nob;
2344         int                  ci_result;
2345         unsigned int         ci_continue:1,
2346         /**
2347          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2348          * don't do lockless i/o.
2349          */
2350                              ci_no_srvlock:1,
2351         /**
2352          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2353          */
2354                              ci_need_restart:1,
2355         /**
2356          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2357          * change(page operations, layout change causes all page to be
2358          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2359          */
2360                              ci_ignore_layout:1,
2361         /**
2362          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2363          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2364          * verify layout because HSM won't release openning files.
2365          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
2366          * and setattr.
2367          */
2368                              ci_verify_layout:1;
2369         /**
2370          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2371          */
2372         unsigned             ci_owned_nr;
2373 };
2374
2375 /** @} cl_io */
2376
2377 /** \addtogroup cl_req cl_req
2378  * @{ */
2379 /** \struct cl_req
2380  * Transfer.
2381  *
2382  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2383  *
2384  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2385  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2386  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2387  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2388  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2389  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2390  *
2391  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2392  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2393  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2394  *       path.
2395  *
2396  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2397  * representation for a network RPC.
2398  *
2399  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2400  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2401  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2402  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2403  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2404  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2405  *
2406  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2407  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2408  * the resulting req's.
2409  *
2410  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2411  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2412  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2413  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2414  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2415  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2416  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2417  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2418  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2419  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2420  *
2421  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2422  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2423  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2424  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2425  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2426  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2427  * transfer right now.
2428  *
2429  * FUTURE
2430  *
2431  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2432  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2433  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2434  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2435  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2436  *
2437  */
2438
2439 /**
2440  * Per-transfer attributes.
2441  */
2442 struct cl_req_attr {
2443         /** Generic attributes for the server consumption. */
2444         struct obdo     *cra_oa;
2445         /** Capability. */
2446         struct obd_capa *cra_capa;
2447         /** Jobid */
2448         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2449 };
2450
2451 /**
2452  * Transfer request operations definable at every layer.
2453  *
2454  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2455  * methods.
2456  */
2457 struct cl_req_operations {
2458         /**
2459          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2460          * complete (all pages are added).
2461          *
2462          * \see osc_req_prep()
2463          */
2464         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2465                          const struct cl_req_slice *slice);
2466         /**
2467          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2468          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2469          *
2470          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2471          *            \a oa.
2472          *
2473          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2474          *
2475          * \param flags \a oa fields to be filled.
2476          */
2477         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2478                              const struct cl_req_slice *slice,
2479                              const struct cl_object *obj,
2480                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2481         /**
2482          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2483          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2484          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2485          */
2486         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2487                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2488 };
2489
2490 /**
2491  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2492  */
2493 struct cl_req_obj {
2494         /** object itself */
2495         struct cl_object   *ro_obj;
2496         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2497         struct lu_ref_link *ro_obj_ref;
2498         /* something else? Number of pages for a given object? */
2499 };
2500
2501 /**
2502  * Transfer request.
2503  *
2504  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2505  * them exclusively and knows when to free them.
2506  *
2507  * Life cycle.
2508  *
2509  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2510  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2511  * state in every layer.
2512  *
2513  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2514  * contains pages for.
2515  *
2516  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2517  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2518  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2519  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2520  *
2521  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2522  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2523  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2524  * req's pages.
2525  */
2526 struct cl_req {
2527         enum cl_req_type      crq_type;
2528         /** A list of pages being transfered */
2529         cfs_list_t            crq_pages;
2530         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2531         unsigned              crq_nrpages;
2532         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2533         struct cl_req_obj    *crq_o;
2534         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2535         unsigned              crq_nrobjs;
2536         cfs_list_t            crq_layers;
2537 };
2538
2539 /**
2540  * Per-layer state for request.
2541  */
2542 struct cl_req_slice {
2543         struct cl_req    *crs_req;
2544         struct cl_device *crs_dev;
2545         cfs_list_t        crs_linkage;
2546         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2547 };
2548
2549 /* @} cl_req */
2550
2551 enum cache_stats_item {
2552         /** how many cache lookups were performed */
2553         CS_lookup = 0,
2554         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2555         CS_hit,
2556         /** how many entities are in the cache right now */
2557         CS_total,
2558         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2559          * evicted) right now */
2560         CS_busy,
2561         /** how many entities were created at all */
2562         CS_create,
2563         CS_NR
2564 };
2565
2566 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2567
2568 /**
2569  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2570  */
2571 struct cache_stats {
2572         const char    *cs_name;
2573         cfs_atomic_t   cs_stats[CS_NR];
2574 };
2575
2576 /** These are not exported so far */
2577 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2578 int  cache_stats_print(const struct cache_stats *cs,
2579                        char *page, int count, int header);
2580
2581 /**
2582  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2583  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2584  * clients to co-exist in the single address space.
2585  */
2586 struct cl_site {
2587         struct lu_site        cs_lu;
2588         /**
2589          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2590          * per-cpu counters is needed.
2591          *
2592          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2593          *
2594          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2595          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2596          */
2597         struct cache_stats    cs_pages;
2598         struct cache_stats    cs_locks;
2599         cfs_atomic_t          cs_pages_state[CPS_NR];
2600         cfs_atomic_t          cs_locks_state[CLS_NR];
2601 };
2602
2603 int  cl_site_init (struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2604 void cl_site_fini (struct cl_site *s);
2605 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2606
2607 /**
2608  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2609  * ll_rd_*()-style functions.
2610  */
2611 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *s, char *page, int count);
2612
2613 /**
2614  * \name helpers
2615  *
2616  * Type conversion and accessory functions.
2617  */
2618 /** @{ */
2619
2620 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2621 {
2622         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2623 }
2624
2625 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2626 {
2627         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2628 }
2629
2630 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2631 {
2632         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2633         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2634 }
2635
2636 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2637 {
2638         return &d->cd_lu_dev;
2639 }
2640
2641 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2642 {
2643         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2644         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2645 }
2646
2647 static inline const struct cl_object_conf *
2648 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2649 {
2650         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2651 }
2652
2653 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2654 {
2655         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2656 }
2657
2658 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
2659 {
2660         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
2661         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
2662 }
2663
2664 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2665 {
2666         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2667 }
2668
2669 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2670 {
2671         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2672 }
2673
2674 static inline
2675 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2676 {
2677         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2678 }
2679
2680 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2681 {
2682         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2683 }
2684
2685 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2686 {
2687         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2688 }
2689
2690 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2691                        struct cl_object *obj,
2692                        const struct cl_page_operations *ops);
2693 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2694                        struct cl_object *obj,
2695                        const struct cl_lock_operations *ops);
2696 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2697                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2698 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2699                       struct cl_device *dev,
2700                       const struct cl_req_operations *ops);
2701 /** @} helpers */
2702
2703 /** \defgroup cl_object cl_object
2704  * @{ */
2705 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2706 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2707                                  const struct lu_fid *fid,
2708                                  const struct cl_object_conf *c);
2709
2710 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2711 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2712 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2713 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2714 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2715 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2716 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2717                            struct cl_attr *attr);
2718 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2719                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2720 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2721                            struct ost_lvb *lvb);
2722 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2723                            const struct cl_object_conf *conf);
2724 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2725 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2726 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2727
2728 /**
2729  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2730  */
2731 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2732 {
2733         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2734 }
2735
2736 /** @} cl_object */
2737
2738 /** \defgroup cl_page cl_page
2739  * @{ */
2740 enum {
2741         CLP_GANG_OKAY = 0,
2742         CLP_GANG_RESCHED,
2743         CLP_GANG_AGAIN,
2744         CLP_GANG_ABORT
2745 };
2746
2747 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2748 typedef int   (*cl_page_gang_cb_t)  (const struct lu_env *, struct cl_io *,
2749                                      struct cl_page *, void *);
2750 int             cl_page_gang_lookup (const struct lu_env *env,
2751                                      struct cl_object *obj,
2752                                      struct cl_io *io,
2753                                      pgoff_t start, pgoff_t end,
2754                                      cl_page_gang_cb_t cb, void *cbdata);
2755 struct cl_page *cl_page_lookup      (struct cl_object_header *hdr,
2756                                      pgoff_t index);
2757 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2758                                      struct cl_object *obj,
2759                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2760                                      enum cl_page_type type);
2761 struct cl_page *cl_page_find_sub    (const struct lu_env *env,
2762                                      struct cl_object *obj,
2763                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2764                                      struct cl_page *parent);
2765 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2766 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2767                                      struct cl_page *page);
2768 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2769                                      lu_printer_t printer,
2770                                      const struct cl_page *pg);
2771 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2772                                      lu_printer_t printer,
2773                                      const struct cl_page *pg);
2774 cfs_page_t     *cl_page_vmpage      (const struct lu_env *env,
2775                                      struct cl_page *page);
2776 struct cl_page *cl_vmpage_page      (cfs_page_t *vmpage, struct cl_object *obj);
2777 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2778
2779 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2780                                        const struct lu_device_type *dtype);
2781
2782 /**
2783  * \name ownership
2784  *
2785  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2786  */
2787 /** @{ */
2788
2789 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2790                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2791 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2792                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2793 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2794                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2795 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2796                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2797 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2798                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2799 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2800
2801 /** @} ownership */
2802
2803 /**
2804  * \name transfer
2805  *
2806  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2807  * tracking transfer state.
2808  */
2809 /** @{ */
2810 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2811                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2812 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2813                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2814 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2815                          enum cl_req_type crt);
2816 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2817                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2818 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2819                          int from, int to);
2820 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2821 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2822                          struct cl_page *pg);
2823
2824 /** @} transfer */
2825
2826
2827 /**
2828  * \name helper routines
2829  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2830  */
2831 /** @{ */
2832 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2833                               struct cl_page *pg);
2834 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2835 int     cl_page_unmap        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2836                               struct cl_page *pg);
2837 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2838                               const struct cl_page *pg);
2839 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2840                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2841 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2842                               struct cl_page *page);
2843 loff_t  cl_offset            (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2844 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2845 int     cl_page_size         (const struct cl_object *obj);
2846 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2847
2848 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2849                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2850 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2851                          lu_printer_t printer,
2852                          const struct cl_lock_descr *descr);
2853 /* @} helper */
2854
2855 /** @} cl_page */
2856
2857 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2858  * @{ */
2859
2860 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2861                              const struct cl_lock_descr *need,
2862                              const char *scope, const void *source);
2863 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2864                              const struct cl_lock_descr *need,
2865                              const char *scope, const void *source);
2866 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2867                                 const struct cl_lock_descr *need,
2868                                 const char *scope, const void *source);
2869 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2870                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2871                                  struct cl_lock *except, int pending,
2872                                  int canceld);
2873 static inline struct cl_lock *cl_lock_at_page(const struct lu_env *env,
2874                                               struct cl_object *obj,
2875                                               struct cl_page *page,
2876                                               struct cl_lock *except,
2877                                               int pending, int canceld)
2878 {
2879         LASSERT(cl_object_header(obj) == cl_object_header(page->cp_obj));
2880         return cl_lock_at_pgoff(env, obj, page->cp_index, except,
2881                                 pending, canceld);
2882 }
2883
2884 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2885                                        const struct lu_device_type *dtype);
2886
2887 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2888 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2889 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2890 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2891                          const char *scope, const void *source);
2892 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2893                           const char *scope, const void *source);
2894 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2895                          const char *scope, const void *source);
2896 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2897                          const char *scope, const void *source);
2898 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2899 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2900
2901 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2902                                      struct cl_lock *lock);
2903 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2904                        enum cl_lock_state state);
2905 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2906
2907 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2908                          int keep_mutex);
2909
2910 /** \name statemachine statemachine
2911  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2912  *
2913  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2914  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2915  *     asynchronous event to occur), these functions return
2916  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2917  *
2918  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2919  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2920  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2921  *     immediately, wait for lock state change.
2922  *
2923  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2924  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2925  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2926  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2927  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2928  *     layers again.
2929  *
2930  * TRY              NON-TRY      METHOD                            FINAL STATE
2931  *
2932  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2933  *
2934  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2935  *
2936  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2937  *
2938  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2939  *
2940  * @{ */
2941
2942 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2943                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2944 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2945 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2946 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2947                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2948 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2949 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2950 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2951
2952 /** @} statemachine */
2953
2954 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2955 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2956 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2957                           enum cl_lock_state state);
2958 int  cl_queue_match      (const cfs_list_t *queue,
2959                           const struct cl_lock_descr *need);
2960
2961 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2962 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2963 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2964 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2965 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2966 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2967 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2968                          const struct cl_lock_descr *need);
2969 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2970                          const struct cl_lock_descr *need);
2971 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2972 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2973                          const struct cl_lock_descr *desc);
2974
2975 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
2976                            struct cl_lock_closure *closure,
2977                            struct cl_lock *origin, int wait);
2978 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
2979 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2980                            struct cl_lock_closure *closure);
2981 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
2982                            struct cl_lock_closure *closure);
2983 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2984                            struct cl_lock_closure *closure);
2985
2986 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2987 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2988 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
2989 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
2990
2991 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2992
2993 /** @} cl_lock */
2994
2995 /** \defgroup cl_io cl_io
2996  * @{ */
2997
2998 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2999                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
3000 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3001                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
3002 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3003                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
3004 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3005
3006 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3007 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3008 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3009 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3010 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3011 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3012 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3013 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3014                           struct cl_io_lock_link *link);
3015 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3016                            struct cl_lock_descr *descr);
3017 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3018                           struct cl_page *page);
3019 int   cl_io_prepare_write(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3020                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3021 int   cl_io_commit_write (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3022                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3023 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3024                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
3025 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3026                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
3027                           long timeout);
3028 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3029                           size_t nob);
3030 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3031                           struct cl_page_list *queue);
3032 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
3033
3034 /**
3035  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3036  */
3037 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3038 {
3039         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3040 }
3041
3042 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3043 {
3044         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3045 }
3046
3047 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3048 {
3049         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3050 }
3051
3052 /**
3053  * True, iff \a io is a truncate(2).
3054  */
3055 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3056 {
3057         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3058                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3059 }
3060
3061 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3062
3063 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3064                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3065
3066 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3067 do {                                                                    \
3068         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3069                                                                         \
3070         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3071         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3072                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
3073 } while (0)
3074
3075 /** @} cl_io */
3076
3077 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3078  * @{ */
3079
3080 /**
3081  * Last page in the page list.
3082  */
3083 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3084 {
3085         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3086         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3087 }
3088
3089 /**
3090  * Iterate over pages in a page list.
3091  */
3092 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
3093         cfs_list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3094
3095 /**
3096  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3097  */
3098 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
3099         cfs_list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3100
3101 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3102 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3103 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3104                           struct cl_page *page);
3105 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3106                           struct cl_page_list *head);
3107 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3108                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3109 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3110                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3111 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3112                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3113 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3114                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3115 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3116                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3117 int  cl_page_list_unmap  (const struct lu_env *env,
3118                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3119 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3120
3121 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3122 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3123 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3124                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3125 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3126                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3127 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3128                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3129 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3130 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3131
3132 /** @} cl_page_list */
3133
3134 /** \defgroup cl_req cl_req
3135  * @{ */
3136 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3137                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3138
3139 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3140                        struct cl_page *page);
3141 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3142 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3143 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3144                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
3145 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3146
3147 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3148  * @{ */
3149
3150 /**
3151  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3152  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3153  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3154  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3155  */
3156 struct cl_sync_io {
3157         /** number of pages yet to be transferred. */
3158         cfs_atomic_t          csi_sync_nr;
3159         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3160         cfs_waitq_t          csi_waitq;
3161         /** error code. */
3162         int                   csi_sync_rc;
3163 };
3164
3165 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3166 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3167                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3168                      long timeout);
3169 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3170
3171 /** @} cl_sync_io */
3172
3173 /** @} cl_req */
3174
3175 /** \defgroup cl_env cl_env
3176  *
3177  * lu_env handling for a client.
3178  *
3179  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3180  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3181  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3182  * where
3183  *
3184  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3185  *
3186  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3187  *
3188  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
3189  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3190  * into VFS or MM that call back into lustre.
3191  *
3192  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3193  * optimizations:
3194  *
3195  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3196  *     longer used environments instead of destroying them;
3197  *
3198  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3199  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3200  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3201  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3202  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3203  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3204  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3205  *       - cl_env_get
3206  *       - cl_env_implant
3207  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3208  *
3209  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3210  * @{ */
3211
3212 struct cl_env_nest {
3213         int   cen_refcheck;
3214         void *cen_cookie;
3215 };
3216
3217 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3218 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
3219 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3220 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3221 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
3222 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3223 void          *cl_env_reenter    (void);
3224 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
3225 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3226 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3227 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
3228
3229 /** @} cl_env */
3230
3231 /*
3232  * Misc
3233  */
3234 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3235 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3236
3237 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3238                                 struct lu_device_type *ldt,
3239                                 struct lu_device *next);
3240 /** @} clio */
3241
3242 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */