Whamcloud - gitweb
d9339365128aad0d232517fba9afbb83f1780072
[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, 2013, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *                 constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *                 transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *          - cl_object_header::coh_page_guard
85  *          - 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 #ifdef __KERNEL__
102 # include <linux/mutex.h>
103 # include <linux/radix-tree.h>
104 #else
105 # include <liblustre.h>
106 #endif
107
108 struct inode;
109
110 struct cl_device;
111 struct cl_device_operations;
112
113 struct cl_object;
114 struct cl_object_page_operations;
115 struct cl_object_lock_operations;
116
117 struct cl_page;
118 struct cl_page_slice;
119 struct cl_lock;
120 struct cl_lock_slice;
121
122 struct cl_lock_operations;
123 struct cl_page_operations;
124
125 struct cl_io;
126 struct cl_io_slice;
127
128 struct cl_req;
129 struct cl_req_slice;
130
131 /**
132  * Operations for each data device in the client stack.
133  *
134  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
135  */
136 struct cl_device_operations {
137         /**
138          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
139          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
140          * data, and to attach them to the cl_req by calling
141          * cl_req_slice_add().
142          *
143          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
144          * \see ccc_req_init()
145          */
146         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
147                             struct cl_req *req);
148 };
149
150 /**
151  * Device in the client stack.
152  *
153  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
154  */
155 struct cl_device {
156         /** Super-class. */
157         struct lu_device                   cd_lu_dev;
158         /** Per-layer operation vector. */
159         const struct cl_device_operations *cd_ops;
160 };
161
162 /** \addtogroup cl_object cl_object
163  * @{ */
164 /**
165  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
166  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
167  * from sub-objects' ones.
168  */
169 struct cl_attr {
170         /** Object size, in bytes */
171         loff_t cat_size;
172         /**
173          * Known minimal size, in bytes.
174          *
175          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
176          */
177         loff_t cat_kms;
178         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
179         time_t cat_mtime;
180         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
181         time_t cat_atime;
182         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
183         time_t cat_ctime;
184         /**
185          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
186          *
187          * \todo XXX An interface for block size is needed.
188          */
189         __u64  cat_blocks;
190         /**
191          * User identifier for quota purposes.
192          */
193         uid_t  cat_uid;
194         /**
195          * Group identifier for quota purposes.
196          */
197         gid_t  cat_gid;
198
199         /* nlink of the directory */
200         __u64  cat_nlink;
201 };
202
203 /**
204  * Fields in cl_attr that are being set.
205  */
206 enum cl_attr_valid {
207         CAT_SIZE   = 1 << 0,
208         CAT_KMS    = 1 << 1,
209         CAT_MTIME  = 1 << 3,
210         CAT_ATIME  = 1 << 4,
211         CAT_CTIME  = 1 << 5,
212         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
213         CAT_UID    = 1 << 7,
214         CAT_GID    = 1 << 8
215 };
216
217 /**
218  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
219  * stacks.
220  *
221  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
222  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
223  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
224  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
225  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
226  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
227  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
228  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
229  *    table.
230  *
231  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
232  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
233  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
234  *    layers:
235  *
236  *        - vvp
237  *        - lov
238  *
239  *    whereas its sub-objects are composed of
240  *
241  *        - lovsub
242  *        - osc
243  *
244  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
245  *    track of the object-subobject relationship.
246  *
247  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
248  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
249  *    destroyed too.
250  *
251  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
252  */
253 struct cl_object {
254         /** super class */
255         struct lu_object                   co_lu;
256         /** per-object-layer operations */
257         const struct cl_object_operations *co_ops;
258         /** offset of page slice in cl_page buffer */
259         int                                co_slice_off;
260 };
261
262 /**
263  * Description of the client object configuration. This is used for the
264  * creation of a new client object that is identified by a more state than
265  * fid.
266  */
267 struct cl_object_conf {
268         /** Super-class. */
269         struct lu_object_conf     coc_lu;
270         union {
271                 /**
272                  * Object layout. This is consumed by lov.
273                  */
274                 struct lustre_md *coc_md;
275                 /**
276                  * Description of particular stripe location in the
277                  * cluster. This is consumed by osc.
278                  */
279                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
280         } u;
281         /**
282          * VFS inode. This is consumed by vvp.
283          */
284         struct inode             *coc_inode;
285         /**
286          * Layout lock handle.
287          */
288         struct ldlm_lock         *coc_lock;
289         /**
290          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
291          */
292         int                       coc_opc;
293 };
294
295 enum {
296         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
297          * holding layout lock. */
298         OBJECT_CONF_SET = 0,
299         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
300          * layout lock. */
301         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
302         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
303          * set up. */
304         OBJECT_CONF_WAIT = 2
305 };
306
307 /**
308  * Operations implemented for each cl object layer.
309  *
310  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
311  */
312 struct cl_object_operations {
313         /**
314          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
315          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
316          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
317          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
318          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
319          * sense). Optional.
320          *
321          * \retval NULL success.
322          *
323          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
324          *
325          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
326          *         to be used instead of newly created.
327          */
328         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
329                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
330         /**
331          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
332          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
333          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
334          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
335          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
336          */
337         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
338                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
339                               const struct cl_io *io);
340         /**
341          * Initialize io state for a given layer.
342          *
343          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
344          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
345          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
346          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
347          * participating in this io share the same session.
348          */
349         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
350                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
351         /**
352          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
353          * called top-to-bottom through all object layers.
354          *
355          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
356          *
357          * \return   0: to continue
358          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
359          * from enclosing cl_object_attr_get())
360          * \return -ve: to signal error
361          */
362         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
363                             struct cl_attr *attr);
364         /**
365          * Update attributes.
366          *
367          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
368          * indicating what attributes are to be set.
369          *
370          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
371          *
372          * \return the same convention as for
373          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
374          */
375         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
376                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
377         /**
378          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
379          * configuration.
380          *
381          * XXX error conditions and handling.
382          */
383         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
384                             const struct cl_object_conf *conf);
385         /**
386          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
387          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
388          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
389          *
390          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
391          * \see osc_object_glimpse()
392          */
393         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
394                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
395         /**
396          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
397          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
398          * mainly pages and locks.
399          */
400         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
401 };
402
403 /**
404  * Extended header for client object.
405  */
406 struct cl_object_header {
407         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
408          * here. */
409         struct lu_object_header  coh_lu;
410         /** \name locks
411          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
412          * mostly useless otherwise.
413          */
414         /** @{ */
415         /** Lock protecting lock list. */
416         spinlock_t               coh_lock_guard;
417         /** @} locks */
418         /** List of cl_lock's granted for this object. */
419         cfs_list_t               coh_locks;
420
421         /**
422          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
423          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
424          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
425          * field allows certain code to be written generically, without
426          * limiting possible cl_object layouts unduly.
427          */
428         struct cl_object_header *coh_parent;
429         /**
430          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
431          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
432          * from.
433          *
434          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
435          */
436         spinlock_t               coh_attr_guard;
437         /**
438          * Size of cl_page + page slices
439          */
440         unsigned short           coh_page_bufsize;
441         /**
442          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
443          * sub-object, etc.
444          */
445         unsigned char            coh_nesting;
446 };
447
448 /**
449  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
450  * layer top-to-bottom to \a slice.
451  */
452 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                      \
453         cfs_list_for_each_entry((slice),                                    \
454                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,        \
455                                 co_lu.lo_linkage)
456 /**
457  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
458  * layer bottom-to-top to \a slice.
459  */
460 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                               \
461         cfs_list_for_each_entry_reverse((slice),                             \
462                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
463                                         co_lu.lo_linkage)
464 /** @} cl_object */
465
466 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
467
468 /** \addtogroup cl_page cl_page
469  * @{ */
470
471 /** \struct cl_page
472  * Layered client page.
473  *
474  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
475  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
476  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
477  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
478  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
479  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
480  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
481  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
482  *
483  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
484  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
485  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
486  *    current design) that
487  *
488  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
489  *          memory pressure),
490  *
491  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
492  *          environment.
493  *
494  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
495  *    established when cl_page is created.
496  *
497  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
498  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
499  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
500  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
501  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
502  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
503  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
504  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
505  *
506  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
507  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
508  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
509  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
510  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
511  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
512  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
513  *    different ways to own a page in the client:
514  *
515  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
516  *
517  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
518  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
519  *
520  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
521  *    cl_page_unassume().
522  *
523  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
524  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
525  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
526  *    destroyed.
527  *
528  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
529  *    pages is the following:
530  *
531  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
532  *          to a page:
533  *
534  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
535  *              spin-lock;
536  *
537  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
538  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
539  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
540  *
541  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
542  *          ways are severed with the proper synchronization
543  *          (cl_page_delete());
544  *
545  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
546  *          lock;
547  *
548  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
549  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
550  *
551  *    Together this guarantees that when last reference to a
552  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
553  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
554  *    ones exist.
555  *
556  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
557  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
558  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
559  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
560  *    page.
561  *
562  * Linux Kernel implementation.
563  *
564  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
565  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
566  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
567  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
568  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
569  *    private data structures).
570  *
571  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
572  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
573  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
574  *    transfer.
575  *
576  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
577  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
578  */
579
580 /**
581  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
582  *
583  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
584  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
585  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
586  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
587  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
588  * are interested in them.
589  */
590 enum cl_page_state {
591         /**
592          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
593          * following cases:
594          *
595          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
596          *     owns it;
597          *
598          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
599          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
600          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
601          *
602          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
603          *     evict the page form the memory;
604          *
605          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
606          */
607         CPS_CACHED,
608         /**
609          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
610          * state as a result of
611          *
612          *     - io creating new page and immediately owning it;
613          *
614          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
615          *     and owning it;
616          *
617          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
618          *     and waiting for owner to release the page;
619          *
620          * Page leaves owned state in the following cases:
621          *
622          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
623          *     the cache, doing nothing;
624          *
625          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
626          *     this page;
627          *
628          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
629          *     transfer for this page;
630          *
631          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
632          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
633          *
634          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
635          */
636         CPS_OWNED,
637         /**
638          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
639          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
640          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
641          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
642          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
643          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
644          * made by the hosting environment (that effectively means that the
645          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
646          * advance". This property is mentioned, because it is important when
647          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
648          * enter this state as a result of
649          *
650          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
651          *     write-out of this page, or
652          *
653          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
654          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
655          *     transfer.
656          *
657          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
658          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
659          *
660          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
661          *
662          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
663          */
664         CPS_PAGEOUT,
665         /**
666          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
667          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
668          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
669          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
670          * pages.
671          *
672          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
673          *
674          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
675          */
676         CPS_PAGEIN,
677         /**
678          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
679          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
680          * of truncate.
681          *
682          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
683          *
684          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
685          */
686         CPS_FREEING,
687         CPS_NR
688 };
689
690 enum cl_page_type {
691         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
692          * belongs to. */
693         CPT_CACHEABLE = 1,
694
695         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
696          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
697          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
698         CPT_TRANSIENT,
699 };
700
701 /**
702  * Flags maintained for every cl_page.
703  */
704 enum cl_page_flags {
705         /**
706          * Set when pagein completes. Used for debugging (read completes at
707          * most once for a page).
708          */
709         CPF_READ_COMPLETED = 1 << 0
710 };
711
712 /**
713  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
714  * immutables.
715  *
716  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
717  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
718  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
719  * cl_page::cp_owner (when set).
720  */
721 struct cl_page {
722         /** Reference counter. */
723         atomic_t                cp_ref;
724         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
725         struct cl_object        *cp_obj;
726         /** List of slices. Immutable after creation. */
727         cfs_list_t              cp_layers;
728         struct page             *cp_vmpage;
729         /**
730          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
731          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
732          */
733         const enum cl_page_state cp_state;
734         /** Linkage of pages within group. Protected by cl_page::cp_mutex. */
735         cfs_list_t              cp_batch;
736         /** Mutex serializing membership of a page in a batch. */
737         struct mutex            cp_mutex;
738         /** Linkage of pages within cl_req. */
739         cfs_list_t               cp_flight;
740         /** Transfer error. */
741         int                      cp_error;
742
743         /**
744          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
745          * creation.
746          */
747         enum cl_page_type        cp_type;
748
749         /**
750          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
751          * by sub-io. Protected by a VM lock.
752          */
753         struct cl_io            *cp_owner;
754         /**
755          * Debug information, the task is owning the page.
756          */
757         struct task_struct      *cp_task;
758         /**
759          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
760          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
761          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
762          */
763         struct cl_req           *cp_req;
764         /** List of references to this page, for debugging. */
765         struct lu_ref            cp_reference;
766         /** Link to an object, for debugging. */
767         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
768         /** Link to a queue, for debugging. */
769         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
770         /** Per-page flags from enum cl_page_flags. Protected by a VM lock. */
771         unsigned                 cp_flags;
772         /** Assigned if doing a sync_io */
773         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
774 };
775
776 /**
777  * Per-layer part of cl_page.
778  *
779  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
780  */
781 struct cl_page_slice {
782         struct cl_page                  *cpl_page;
783         pgoff_t                          cpl_index;
784         /**
785          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
786          * creation.
787          */
788         struct cl_object                *cpl_obj;
789         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
790         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
791         cfs_list_t                       cpl_linkage;
792 };
793
794 /**
795  * Lock mode. For the client extent locks.
796  *
797  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
798  * \ingroup cl_lock
799  */
800 enum cl_lock_mode {
801         /**
802          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
803          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
804          * might get promoted to real lock at some point.
805          */
806         CLM_PHANTOM,
807         CLM_READ,
808         CLM_WRITE,
809         CLM_GROUP
810 };
811
812 /**
813  * Requested transfer type.
814  * \ingroup cl_req
815  */
816 enum cl_req_type {
817         CRT_READ,
818         CRT_WRITE,
819         CRT_NR
820 };
821
822 /**
823  * Per-layer page operations.
824  *
825  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
826  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
827  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
828  *
829  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
830  */
831 struct cl_page_operations {
832         /**
833          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
834          * implement these. Current code assumes that this functionality is
835          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
836          */
837
838         /**
839          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
840          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
841          * not owned by other io, and no transfer is going on against
842          * it. Optional.
843          *
844          * \see cl_page_own()
845          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
846          */
847         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
848                         const struct cl_page_slice *slice,
849                         struct cl_io *io, int nonblock);
850         /** Called when ownership it yielded. Optional.
851          *
852          * \see cl_page_disown()
853          * \see vvp_page_disown()
854          */
855         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
856                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
857         /**
858          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
859          * view. Optional.
860          *
861          * \see cl_page_assume()
862          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
863          */
864         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
865                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
866         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
867          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
868          * it.
869          *
870          * \see cl_page_unassume()
871          * \see vvp_page_unassume()
872          */
873         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
874                              const struct cl_page_slice *slice,
875                              struct cl_io *io);
876         /**
877          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
878          *
879          * \see cl_page_export()
880          * \see vvp_page_export()
881          */
882         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
883                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
884         /**
885          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
886          * sense). Used for assertions.
887          *
888          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
889          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
890          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
891          */
892         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
893                                const struct cl_page_slice *slice);
894         /**
895          * Page destruction.
896          */
897
898         /**
899          * Called when page is truncated from the object. Optional.
900          *
901          * \see cl_page_discard()
902          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
903          */
904         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
905                             const struct cl_page_slice *slice,
906                             struct cl_io *io);
907         /**
908          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
909          * destroyed. Optional.
910          *
911          * \see cl_page_delete()
912          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
913          */
914         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
915                            const struct cl_page_slice *slice);
916         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
917         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
918                          struct cl_page_slice *slice);
919
920         /**
921          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
922          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
923          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
924          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
925          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
926          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
927          * user goes away, too.
928          *
929          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
930          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
931          * \retval         0: this layer cannot decide.
932          *
933          * \see cl_page_is_under_lock()
934          */
935         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
936                                  const struct cl_page_slice *slice,
937                                  struct cl_io *io, pgoff_t *max);
938
939         /**
940          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
941          *
942          * \see cl_page_print()
943          */
944         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
945                          const struct cl_page_slice *slice,
946                          void *cookie, lu_printer_t p);
947         /**
948          * \name transfer
949          *
950          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
951          * transfer formation and life-cycle.
952          *
953          * @{
954          */
955         /**
956          * Request type dependent vector of operations.
957          *
958          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
959          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
960          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
961          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
962          * provided. That is, method invocation usually looks like
963          *
964          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
965          */
966         struct {
967                 /**
968                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
969                  * cl_page_list.
970                  *
971                  * \return    0         : page is eligible for submission;
972                  * \return    -EALREADY : skip this page;
973                  * \return    -ve       : error.
974                  *
975                  * \see cl_page_prep()
976                  */
977                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
978                                  const struct cl_page_slice *slice,
979                                  struct cl_io *io);
980                 /**
981                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
982                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
983                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
984                  *
985                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
986                  * guaranteed however, that the page involved and its object
987                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
988                  * safe).
989                  *
990                  * \see cl_page_completion()
991                  */
992                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
993                                        const struct cl_page_slice *slice,
994                                        int ioret);
995                 /**
996                  * Called when cached page is about to be added to the
997                  * cl_req as a part of req formation.
998                  *
999                  * \return    0       : proceed with this page;
1000                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
1001                  * \return    -ve     : error.
1002                  *
1003                  * \see cl_page_make_ready()
1004                  */
1005                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
1006                                        const struct cl_page_slice *slice);
1007         } io[CRT_NR];
1008         /**
1009          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1010          * transmitted.
1011          *
1012          * This is used for immediate transfers.
1013          *
1014          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1015          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1016          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1017          * this for page queues.
1018          *
1019          * \see cl_page_clip()
1020          */
1021         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1022                          const struct cl_page_slice *slice,
1023                          int from, int to);
1024         /**
1025          * \pre  the page was queued for transferring.
1026          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1027          *       is returned if it has already been in transferring.
1028          *
1029          * This is one of seldom page operation which is:
1030          * 0. called from top level;
1031          * 1. don't have vmpage locked;
1032          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1033          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1034          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1035          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1036          *
1037          * \see osc_page_cancel().
1038          */
1039         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1040                           const struct cl_page_slice *slice);
1041         /**
1042          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1043          * right now.
1044          *
1045          * \see cl_page_flush()
1046          */
1047         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1048                          const struct cl_page_slice *slice,
1049                          struct cl_io *io);
1050         /** @} transfer */
1051 };
1052
1053 /**
1054  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1055  */
1056 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1057 do {                                                                    \
1058         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1059                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1060                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1061                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1062         }                                                               \
1063 } while (0)
1064
1065 /**
1066  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1067  */
1068 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1069 do {                                                                          \
1070         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1071                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1072                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1073                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1074         }                                                                     \
1075 } while (0)
1076
1077 static inline int __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1078 {
1079         if (page->cp_type == CPT_CACHEABLE)
1080                 ++refc;
1081         LASSERT(atomic_read(&page->cp_ref) > 0);
1082         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc);
1083 }
1084 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1085 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1086
1087 static inline struct page *cl_page_vmpage(struct cl_page *page)
1088 {
1089         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1090         return page->cp_vmpage;
1091 }
1092
1093 /** @} cl_page */
1094
1095 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1096  * @{ */
1097 /** \struct cl_lock
1098  *
1099  * Extent locking on the client.
1100  *
1101  * LAYERING
1102  *
1103  * The locking model of the new client code is built around
1104  *
1105  *        struct cl_lock
1106  *
1107  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1108  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1109  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1110  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1111  *
1112  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1113  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1114  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1115  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1116  * like a tree.
1117  *
1118  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1119  *
1120  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1121  *     - lov_lock (lov specific data).
1122  *
1123  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1124  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1125  *
1126  *     - lovsub_lock, and
1127  *     - osc_lock
1128  *
1129  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1130  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1131  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1132  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1133  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1134  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1135  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1136  *
1137  * LIFE CYCLE
1138  *
1139  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1140  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1141  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1142  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1143  *
1144  * STATE MACHINE
1145  *
1146  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1147  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1148  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1149  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1150  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1151  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1152  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1153  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1154  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1155  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1156  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1157  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1158  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1159  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1160  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1161  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1162  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1163  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1164  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1165  * functions).
1166  *
1167  * For a description of state machine states and transitions see enum
1168  * cl_lock_state.
1169  *
1170  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1171  *
1172  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1173  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1174  *       can be only acquired on a lock that is not in
1175  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1176  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1177  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1178  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1179  *
1180  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1181  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1182  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1183  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1184  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1185  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1186  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1187  *       cl_lock::cll_users.
1188  *
1189  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1190  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1191  *
1192  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1193  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1194  *
1195  * CONCURRENCY
1196  *
1197  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1198  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1199  *
1200  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1201  *
1202  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1203  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1204  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1205  *
1206  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1207  *       and mutex is released.
1208  *
1209  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1210  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1211  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1212  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1213  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1214  *       the loop.
1215  *
1216  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1217  * first to avoid dead-lock.
1218  *
1219  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1220  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1221  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1222  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1223  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1224  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1225  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1226  * locks, that cannot dead-lock).
1227  *
1228  * INTERFACE AND USAGE
1229  *
1230  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1231  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1232  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1233  *
1234  * One important difference with the old client locking model is that new
1235  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1236  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1237  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1238  * every lock creation.
1239  *
1240  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1241  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1242  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1243  * before it can be used.
1244  *
1245  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1246  *
1247  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1248  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1249  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1250  *
1251  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1252  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1253  *
1254  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1255  *
1256  *     - locks are released into cache.
1257  *
1258  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1259  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1260  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1261  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1262  *
1263  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1264  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1265  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1266  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1267  * sacrificing correctness. This includes:
1268  *
1269  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1270  *  atomicity;
1271  *
1272  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1273  *
1274  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1275  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1276  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1277  *
1278  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1279  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1280  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1281  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1282  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1283  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1284  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1285  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1286  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1287  *
1288  * Interaction with DLM
1289  *
1290  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1291  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1292  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1293  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1294  * description of interaction with DLM.
1295  */
1296
1297 /**
1298  * Lock description.
1299  */
1300 struct cl_lock_descr {
1301         /** Object this lock is granted for. */
1302         struct cl_object *cld_obj;
1303         /** Index of the first page protected by this lock. */
1304         pgoff_t           cld_start;
1305         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1306         pgoff_t           cld_end;
1307         /** Group ID, for group lock */
1308         __u64             cld_gid;
1309         /** Lock mode. */
1310         enum cl_lock_mode cld_mode;
1311         /**
1312          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1313          * enum cl_enq_flags.
1314          */
1315         __u32             cld_enq_flags;
1316 };
1317
1318 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1319 #define PDESCR(descr)                                                   \
1320         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1321         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1322
1323 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1324
1325 /**
1326  * Lock state-machine states.
1327  *
1328  * \htmlonly
1329  * <pre>
1330  *
1331  * Possible state transitions:
1332  *
1333  *              +------------------>NEW
1334  *              |                    |
1335  *              |                    | cl_enqueue_try()
1336  *              |                    |
1337  *              |    cl_unuse_try()  V
1338  *              |  +--------------QUEUING (*)
1339  *              |  |                 |
1340  *              |  |                 | cl_enqueue_try()
1341  *              |  |                 |
1342  *              |  | cl_unuse_try()  V
1343  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1344  *    canceled  |  |                 |
1345  *              |  |                 | cl_wait_try()
1346  *              |  |                 |
1347  *              |  |                (R)
1348  *              |  |                 |
1349  *              |  |                 V
1350  *              |  |                HELD<---------+
1351  *              |  |                 |            |
1352  *              |  |                 |            | cl_use_try()
1353  *              |  |  cl_unuse_try() |            |
1354  *              |  |                 |            |
1355  *              |  |                 V         ---+ 
1356  *              |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1357  *              |                    |            |
1358  *              |     cl_unuse_try() |            | cached lock found
1359  *              |                    |            | cl_use_try()
1360  *              |                    |            |
1361  *              |                    V            |
1362  *              +------------------CACHED---------+
1363  *                                   |
1364  *                                  (C)
1365  *                                   |
1366  *                                   V
1367  *                                FREEING
1368  *
1369  * Legend:
1370  *
1371  *         In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1372  *         in the diagram) is possible.
1373  *
1374  *         (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1375  *         to handle arrival of lock reply.
1376  *
1377  *         (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1378  *
1379  *         (D) is the transit state which means the lock is changing.
1380  *
1381  *         Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1382  *         diagram in case of unrecoverable error.
1383  * </pre>
1384  * \endhtmlonly
1385  *
1386  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1387  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1388  * nested state-machines.
1389  *
1390  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1391  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1392  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1393  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1394  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1395  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1396  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1397  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1398  * in the same state).
1399  */
1400 enum cl_lock_state {
1401         /**
1402          * Lock that wasn't yet enqueued
1403          */
1404         CLS_NEW,
1405         /**
1406          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1407          * with the other side.
1408          */
1409         CLS_QUEUING,
1410         /**
1411          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1412          * granted.
1413          */
1414         CLS_ENQUEUED,
1415         /**
1416          * Lock granted, actively used by some IO.
1417          */
1418         CLS_HELD,
1419         /**
1420          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1421          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1422          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1423          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1424          * at unuse case.
1425          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1426          * state, it must wait for the lock.
1427          * See state diagram for details.
1428          */
1429         CLS_INTRANSIT,
1430         /**
1431          * Lock granted, not used.
1432          */
1433         CLS_CACHED,
1434         /**
1435          * Lock is being destroyed.
1436          */
1437         CLS_FREEING,
1438         CLS_NR
1439 };
1440
1441 enum cl_lock_flags {
1442         /**
1443          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1444          * cl_lock_cancel0()).
1445          */
1446         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1447         /** cancellation is pending for this lock. */
1448         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1449         /** destruction is pending for this lock. */
1450         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1451         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1452         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1453 };
1454
1455 /**
1456  * Lock closure.
1457  *
1458  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1459  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1460  * this is a closure of).
1461  *
1462  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1463  *
1464  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1465  *       state-machines), and
1466  *
1467  *     - shared sub-locks.
1468  *
1469  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1470  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1471  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1472  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1473  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1474  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1475  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1476  */
1477 struct cl_lock_closure {
1478         /**
1479          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1480          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1481          * origin is released before waiting.
1482          */
1483         struct cl_lock   *clc_origin;
1484         /**
1485          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1486          * cl_lock::cll_inclosure.
1487          */
1488         cfs_list_t        clc_list;
1489         /**
1490          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1491          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1492          * is currently mutexed by some other thread.
1493          *
1494          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1495          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1496          *
1497          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1498          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1499          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1500          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1501          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1502          * caller.
1503          */
1504         int               clc_wait;
1505         /** Number of locks in the closure. */
1506         int               clc_nr;
1507 };
1508
1509 /**
1510  * Layered client lock.
1511  */
1512 struct cl_lock {
1513         /** Reference counter. */
1514         atomic_t              cll_ref;
1515         /** List of slices. Immutable after creation. */
1516         cfs_list_t            cll_layers;
1517         /**
1518          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1519          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1520          */
1521         cfs_list_t            cll_linkage;
1522         /**
1523          * Parameters of this lock. Protected by
1524          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1525          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1526          * cl_lock_modify().
1527          */
1528         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1529         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1530         enum cl_lock_state    cll_state;
1531         /** signals state changes. */
1532         wait_queue_head_t     cll_wq;
1533         /**
1534          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1535          *
1536          * Locking rules: this mutex is never held across network
1537          * communication, except when lock is being canceled.
1538          *
1539          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1540          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1541          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1542          * by try-locking.
1543          *
1544          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1545          */
1546         struct mutex            cll_guard;
1547         struct task_struct    *cll_guarder;
1548         int                   cll_depth;
1549
1550         /**
1551          * the owner for INTRANSIT state
1552          */
1553         struct task_struct    *cll_intransit_owner;
1554         int                   cll_error;
1555         /**
1556          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1557          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1558          *
1559          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1560          */
1561         int                   cll_holds;
1562          /**
1563           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1564           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1565           * cl_lock::cll_guard.
1566           *
1567           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1568           */
1569         int                   cll_users;
1570         /**
1571          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1572          * protected by cl_lock::cll_guard.
1573          */
1574         unsigned long         cll_flags;
1575         /**
1576          * A linkage into a list of locks in a closure.
1577          *
1578          * \see cl_lock_closure
1579          */
1580         cfs_list_t            cll_inclosure;
1581         /**
1582          * Confict lock at queuing time.
1583          */
1584         struct cl_lock       *cll_conflict;
1585         /**
1586          * A list of references to this lock, for debugging.
1587          */
1588         struct lu_ref         cll_reference;
1589         /**
1590          * A list of holds on this lock, for debugging.
1591          */
1592         struct lu_ref         cll_holders;
1593         /**
1594          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1595          */
1596         struct lu_ref_link    cll_obj_ref;
1597 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1598         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1599         struct lockdep_map    dep_map;
1600 #endif
1601 };
1602
1603 /**
1604  * Per-layer part of cl_lock
1605  *
1606  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1607  */
1608 struct cl_lock_slice {
1609         struct cl_lock                  *cls_lock;
1610         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1611          * creation. */
1612         struct cl_object                *cls_obj;
1613         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1614         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1615         cfs_list_t                       cls_linkage;
1616 };
1617
1618 /**
1619  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1620  *
1621  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1622  */
1623 enum cl_lock_transition {
1624         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1625         CLO_WAIT        = 1,
1626         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1627         CLO_REPEAT      = 2,
1628         /** lower layer re-enqueued. */
1629         CLO_REENQUEUED  = 3,
1630 };
1631
1632 /**
1633  *
1634  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1635  */
1636 struct cl_lock_operations {
1637         /**
1638          * \name statemachine
1639          *
1640          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1641          * lock from one state to another, as described in the commentary
1642          * above enum #cl_lock_state.
1643          *
1644          * \retval 0          this layer has nothing more to do to before
1645          *                       transition to the target state happens;
1646          *
1647          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1648          *                    mutex, repeat invocation of transition method
1649          *                    across all layers;
1650          *
1651          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1652          *                    immediately, as it has to wait for certain event
1653          *                    (e.g., the communication with the server). It
1654          *                    is guaranteed, that when the state transfer
1655          *                    becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1656          *                    is signaled. Caller can wait for this event by
1657          *                    calling cl_lock_state_wait();
1658          *
1659          * \retval -ve        failure, abort state transition, move the lock
1660          *                    into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1661          *                    cl_lock::cll_error.
1662          *
1663          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1664          * is moved into corresponding target state. All state transition
1665          * methods are optional.
1666          */
1667         /** @{ */
1668         /**
1669          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1670          *
1671          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1672          * \see osc_lock_enqueue()
1673          */
1674         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1675                             const struct cl_lock_slice *slice,
1676                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1677         /**
1678          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1679          *
1680          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1681          */
1682         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1683                          const struct cl_lock_slice *slice);
1684         /**
1685          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1686          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1687          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1688          * has to be re-initialized.
1689          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1690          *
1691          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1692          */
1693         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1694                           const struct cl_lock_slice *slice);
1695         /**
1696          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1697          *
1698          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1699          *
1700          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1701          */
1702         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1703                         const struct cl_lock_slice *slice);
1704         /** @} statemachine */
1705         /**
1706          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1707          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1708          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1709          * top-lock. Optional
1710          *
1711          * \see lovsub_lock_state()
1712          */
1713         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1714                           const struct cl_lock_slice *slice,
1715                           enum cl_lock_state st);
1716         /**
1717          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1718          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1719          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1720          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1721          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1722          *
1723          * XXX this should take more information about lock needed by
1724          * io. Probably lock description or something similar.
1725          *
1726          * \see lov_fits_into()
1727          */
1728         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1729                              const struct cl_lock_slice *slice,
1730                              const struct cl_lock_descr *need,
1731                              const struct cl_io *io);
1732         /**
1733          * \name ast
1734          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1735          * executed bottom-to-top.
1736          */
1737         /** @{ */
1738
1739         /**
1740          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1741          * the request of server.
1742          */
1743         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1744                            const struct cl_lock_slice *slice);
1745         /**
1746          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1747          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1748          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1749          *
1750          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1751          */
1752         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1753                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1754         /** @} ast */
1755
1756         /**
1757          * \see lovsub_lock_closure()
1758          */
1759         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1760                            const struct cl_lock_slice *slice,
1761                            struct cl_lock_closure *closure);
1762         /**
1763          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1764          * result of server granting more generous lock than was requested).
1765          *
1766          * \see lovsub_lock_modify()
1767          */
1768         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1769                           const struct cl_lock_slice *slice,
1770                           const struct cl_lock_descr *updated);
1771         /**
1772          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1773          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1774          * this lock from being acquired once this method returns.
1775          *
1776          * This can be called multiple times due to the races.
1777          *
1778          * \see cl_lock_delete()
1779          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1780          */
1781         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1782                            const struct cl_lock_slice *slice);
1783         /**
1784          * Destructor. Frees resources and the slice.
1785          *
1786          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1787          * \see osc_lock_fini()
1788          */
1789         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1790         /**
1791          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1792          */
1793         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1794                          void *cookie, lu_printer_t p,
1795                          const struct cl_lock_slice *slice);
1796 };
1797
1798 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1799 do {                                                                    \
1800         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1801                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1802                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1803                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1804         }                                                               \
1805 } while (0)
1806
1807 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1808         if (likely(expr))                                               \
1809                 break;                                                  \
1810                                                                         \
1811         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1812         LBUG();                                                         \
1813 } while (0)
1814
1815 /** @} cl_lock */
1816
1817 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1818  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1819  *
1820  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1821  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1822  * pages:
1823  *
1824  *     - submit pages for an immediate transfer,
1825  *
1826  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1827  *
1828  *     - discard pages.
1829  *
1830  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1831  *
1832  * \todo XXX concurrency control.
1833  *
1834  * @{
1835  */
1836 struct cl_page_list {
1837         unsigned             pl_nr;
1838         cfs_list_t           pl_pages;
1839         struct task_struct   *pl_owner;
1840 };
1841
1842 /** 
1843  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1844  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1845  */
1846 struct cl_2queue {
1847         struct cl_page_list c2_qin;
1848         struct cl_page_list c2_qout;
1849 };
1850
1851 /** @} cl_page_list */
1852
1853 /** \addtogroup cl_io cl_io
1854  * @{ */
1855 /** \struct cl_io
1856  * I/O
1857  *
1858  * cl_io represents a high level I/O activity like
1859  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1860  * lock.
1861  *
1862  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1863  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1864  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1865  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1866  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1867  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1868  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1869  * by using free-lists, see cl_env_get().
1870  *
1871  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1872  * cl_io_type.
1873  *
1874  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1875  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1876  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1877  * released.
1878  *
1879  * For read/write io overall execution plan is as following:
1880  *
1881  *     (0) initialize io state through all layers;
1882  *
1883  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1884  *
1885  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1886  *
1887  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1888  *
1889  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1890  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1891  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1892  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1893  *
1894  *     (5) release locks
1895  *
1896  *     (6) repeat loop.
1897  *
1898  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1899  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1900  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1901  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1902  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1903  */
1904
1905 /** IO types */
1906 enum cl_io_type {
1907         /** read system call */
1908         CIT_READ,
1909         /** write system call */
1910         CIT_WRITE,
1911         /** truncate, utime system calls */
1912         CIT_SETATTR,
1913         /**
1914          * page fault handling
1915          */
1916         CIT_FAULT,
1917         /**
1918          * fsync system call handling
1919          * To write out a range of file
1920          */
1921         CIT_FSYNC,
1922         /**
1923          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1924          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1925          *
1926          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1927          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1928          *     to the server;
1929          *
1930          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1931          *     for memory cleansing;
1932          *
1933          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1934          *
1935          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1936          *
1937          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1938          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1939          * cl_io_loop() is never called for it.
1940          */
1941         CIT_MISC,
1942         CIT_OP_NR
1943 };
1944
1945 /**
1946  * States of cl_io state machine
1947  */
1948 enum cl_io_state {
1949         /** Not initialized. */
1950         CIS_ZERO,
1951         /** Initialized. */
1952         CIS_INIT,
1953         /** IO iteration started. */
1954         CIS_IT_STARTED,
1955         /** Locks taken. */
1956         CIS_LOCKED,
1957         /** Actual IO is in progress. */
1958         CIS_IO_GOING,
1959         /** IO for the current iteration finished. */
1960         CIS_IO_FINISHED,
1961         /** Locks released. */
1962         CIS_UNLOCKED,
1963         /** Iteration completed. */
1964         CIS_IT_ENDED,
1965         /** cl_io finalized. */
1966         CIS_FINI
1967 };
1968
1969 /**
1970  * IO state private for a layer.
1971  *
1972  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1973  * dynamically.
1974  *
1975  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1976  */
1977 struct cl_io_slice {
1978         struct cl_io                  *cis_io;
1979         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1980         struct cl_object              *cis_obj;
1981         /** io operations. Immutable after creation. */
1982         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1983         /**
1984          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1985          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1986          */
1987         cfs_list_t                     cis_linkage;
1988 };
1989
1990 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1991                                 struct cl_page *);
1992
1993 /**
1994  * Per-layer io operations.
1995  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1996  */
1997 struct cl_io_operations {
1998         /**
1999          * Vector of io state transition methods for every io type.
2000          *
2001          * \see cl_page_operations::io
2002          */
2003         struct {
2004                 /**
2005                  * Prepare io iteration at a given layer.
2006                  *
2007                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2008                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2009                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2010                  *
2011                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2012                  */
2013                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2014                                       const struct cl_io_slice *slice);
2015                 /**
2016                  * Finalize io iteration.
2017                  *
2018                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2019                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2020                  * continued.
2021                  *
2022                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2023                  */
2024                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2025                                        const struct cl_io_slice *slice);
2026                 /**
2027                  * Collect locks for the current iteration of io.
2028                  *
2029                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2030                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2031                  * anything, instead it should post a lock through
2032                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2033                  * sorted and enqueued in the proper order.
2034                  */
2035                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2036                                   const struct cl_io_slice *slice);
2037                 /**
2038                  * Finalize unlocking.
2039                  *
2040                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2041                  * functionality, after generic code released all locks
2042                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2043                  */
2044                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2045                                     const struct cl_io_slice *slice);
2046                 /**
2047                  * Start io iteration.
2048                  *
2049                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2050                  * commence actual IO. In the current implementation,
2051                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2052                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2053                  * are called when everything is done.
2054                  */
2055                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2056                                   const struct cl_io_slice *slice);
2057                 /**
2058                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2059                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2060                  */
2061                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2062                                   const struct cl_io_slice *slice);
2063                 /**
2064                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2065                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2066                  */
2067                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2068                                     const struct cl_io_slice *slice,
2069                                     size_t nob);
2070                 /**
2071                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2072                  */
2073                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2074                                   const struct cl_io_slice *slice);
2075         } op[CIT_OP_NR];
2076
2077         /**
2078          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2079          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2080          * non-zero if failed to submit even the single page. If
2081          * submission failed after some pages were moved into \a
2082          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2083          * executed on them.
2084          */
2085         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2086                         const struct cl_io_slice *slice,
2087                         enum cl_req_type crt,
2088                         struct cl_2queue *queue);
2089         /**
2090          * Queue async page for write.
2091          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
2092          * cio_submit is for urgent request.
2093          */
2094         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
2095                         const struct cl_io_slice *slice,
2096                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2097                         cl_commit_cbt cb);
2098         /**
2099          * Read missing page.
2100          *
2101          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2102          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2103          *
2104          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2105          */
2106         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2107                              const struct cl_io_slice *slice,
2108                              const struct cl_page_slice *page);
2109         /**
2110          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2111          */
2112         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2113                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2114 };
2115
2116 /**
2117  * Flags to lock enqueue procedure.
2118  * \ingroup cl_lock
2119  */
2120 enum cl_enq_flags {
2121         /**
2122          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2123          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2124          */
2125         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2126         /**
2127          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2128          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2129          */
2130         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
2131         /**
2132          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2133          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2134          * protected by this lock, without sending them to the server.
2135          */
2136         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2137         /**
2138          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2139          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2140          * into lockless mode.
2141          *
2142          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2143          */
2144         CEF_MUST         = 0x00000008,
2145         /**
2146          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2147          * not used currently.
2148          *
2149          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2150          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2151          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2152          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2153          * that are described by the enqueue flags.
2154          */
2155         CEF_NEVER        = 0x00000010,
2156         /**
2157          * for async glimpse lock.
2158          */
2159         CEF_AGL          = 0x00000020,
2160         /**
2161          * mask of enq_flags.
2162          */
2163         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2164 };
2165
2166 /**
2167  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2168  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2169  */
2170 struct cl_io_lock_link {
2171         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2172         cfs_list_t           cill_linkage;
2173         struct cl_lock_descr cill_descr;
2174         struct cl_lock      *cill_lock;
2175         /** optional destructor */
2176         void               (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2177                                         struct cl_io_lock_link *link);
2178 };
2179
2180 /**
2181  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2182  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2183  * possible, because
2184  *
2185  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2186  *        "cascading timeouts";
2187  *
2188  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2189  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
2190  *
2191  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2192  *
2193  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2194  *
2195  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2196  *
2197  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2198  *
2199  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2200  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2201  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2202  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2203  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2204  *
2205  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2206  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2207  * enqueued.
2208  */
2209 struct cl_lockset {
2210         /** locks to be acquired. */
2211         cfs_list_t  cls_todo;
2212         /** locks currently being processed. */
2213         cfs_list_t  cls_curr;
2214         /** locks acquired. */
2215         cfs_list_t  cls_done;
2216 };
2217
2218 /**
2219  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2220  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2221  */
2222 enum cl_io_lock_dmd {
2223         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2224         CILR_MANDATORY = 0,
2225         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2226         CILR_MAYBE,
2227         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2228         CILR_NEVER
2229 };
2230
2231 enum cl_fsync_mode {
2232         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2233         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2234         /** start writeback and wait for them to finish */
2235         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2236         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2237         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2238         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2239          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2240         CL_FSYNC_ALL   = 3
2241 };
2242
2243 struct cl_io_rw_common {
2244         loff_t      crw_pos;
2245         size_t      crw_count;
2246         int         crw_nonblock;
2247 };
2248
2249
2250 /**
2251  * State for io.
2252  *
2253  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2254  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2255  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2256  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2257  * mutable cl_io fields.
2258  */
2259 struct cl_io {
2260         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2261         enum cl_io_type                ci_type;
2262         /** current state of cl_io state machine. */
2263         enum cl_io_state               ci_state;
2264         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2265         struct cl_object              *ci_obj;
2266         /**
2267          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2268          * creation.
2269          */
2270         struct cl_io                  *ci_parent;
2271         /** List of slices. Immutable after creation. */
2272         cfs_list_t                     ci_layers;
2273         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2274         struct cl_lockset              ci_lockset;
2275         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2276         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
2277         union {
2278                 struct cl_rd_io {
2279                         struct cl_io_rw_common rd;
2280                 } ci_rd;
2281                 struct cl_wr_io {
2282                         struct cl_io_rw_common wr;
2283                         int                    wr_append;
2284                         int                    wr_sync;
2285                 } ci_wr;
2286                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2287                 struct cl_setattr_io {
2288                         struct ost_lvb   sa_attr;
2289                         unsigned int     sa_valid;
2290                         struct obd_capa *sa_capa;
2291                 } ci_setattr;
2292                 struct cl_fault_io {
2293                         /** page index within file. */
2294                         pgoff_t         ft_index;
2295                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2296                         int             ft_nob;
2297                         /** writable page? for nopage() only */
2298                         int             ft_writable;
2299                         /** page of an executable? */
2300                         int             ft_executable;
2301                         /** page_mkwrite() */
2302                         int             ft_mkwrite;
2303                         /** resulting page */
2304                         struct cl_page *ft_page;
2305                 } ci_fault;
2306                 struct cl_fsync_io {
2307                         loff_t             fi_start;
2308                         loff_t             fi_end;
2309                         struct obd_capa   *fi_capa;
2310                         /** file system level fid */
2311                         struct lu_fid     *fi_fid;
2312                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2313                         /* how many pages were written/discarded */
2314                         unsigned int       fi_nr_written;
2315                 } ci_fsync;
2316         } u;
2317         struct cl_2queue     ci_queue;
2318         size_t               ci_nob;
2319         int                  ci_result;
2320         unsigned int         ci_continue:1,
2321         /**
2322          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2323          * don't do lockless i/o.
2324          */
2325                              ci_no_srvlock:1,
2326         /**
2327          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2328          */
2329                              ci_need_restart:1,
2330         /**
2331          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2332          * change(page operations, layout change causes all page to be
2333          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2334          */
2335                              ci_ignore_layout:1,
2336         /**
2337          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2338          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2339          * verify layout because HSM won't release openning files.
2340          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
2341          * and setattr.
2342          */
2343                              ci_verify_layout:1,
2344         /**
2345          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
2346          */
2347                              ci_restore_needed:1,
2348         /**
2349          * O_NOATIME
2350          */
2351                              ci_noatime:1;
2352         /**
2353          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2354          */
2355         unsigned             ci_owned_nr;
2356 };
2357
2358 /** @} cl_io */
2359
2360 /** \addtogroup cl_req cl_req
2361  * @{ */
2362 /** \struct cl_req
2363  * Transfer.
2364  *
2365  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2366  *
2367  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2368  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2369  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2370  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2371  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2372  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2373  *
2374  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2375  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2376  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2377  *       path.
2378  *
2379  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2380  * representation for a network RPC.
2381  *
2382  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2383  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2384  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2385  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2386  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2387  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2388  *
2389  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2390  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2391  * the resulting req's.
2392  *
2393  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2394  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2395  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2396  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2397  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2398  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2399  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2400  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2401  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2402  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2403  *
2404  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2405  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2406  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2407  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2408  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2409  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2410  * transfer right now.
2411  *
2412  * FUTURE
2413  *
2414  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2415  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2416  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2417  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2418  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2419  *
2420  */
2421
2422 /**
2423  * Per-transfer attributes.
2424  */
2425 struct cl_req_attr {
2426         /** Generic attributes for the server consumption. */
2427         struct obdo     *cra_oa;
2428         /** Capability. */
2429         struct obd_capa *cra_capa;
2430         /** Jobid */
2431         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2432 };
2433
2434 /**
2435  * Transfer request operations definable at every layer.
2436  *
2437  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2438  * methods.
2439  */
2440 struct cl_req_operations {
2441         /**
2442          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2443          * complete (all pages are added).
2444          *
2445          * \see osc_req_prep()
2446          */
2447         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2448                          const struct cl_req_slice *slice);
2449         /**
2450          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2451          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2452          *
2453          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2454          *            \a oa.
2455          *
2456          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2457          *
2458          * \param flags \a oa fields to be filled.
2459          */
2460         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2461                              const struct cl_req_slice *slice,
2462                              const struct cl_object *obj,
2463                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2464         /**
2465          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2466          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2467          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2468          */
2469         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2470                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2471 };
2472
2473 /**
2474  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2475  */
2476 struct cl_req_obj {
2477         /** object itself */
2478         struct cl_object   *ro_obj;
2479         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2480         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2481         /* something else? Number of pages for a given object? */
2482 };
2483
2484 /**
2485  * Transfer request.
2486  *
2487  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2488  * them exclusively and knows when to free them.
2489  *
2490  * Life cycle.
2491  *
2492  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2493  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2494  * state in every layer.
2495  *
2496  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2497  * contains pages for.
2498  *
2499  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2500  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2501  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2502  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2503  *
2504  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2505  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2506  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2507  * req's pages.
2508  */
2509 struct cl_req {
2510         enum cl_req_type      crq_type;
2511         /** A list of pages being transfered */
2512         cfs_list_t            crq_pages;
2513         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2514         unsigned              crq_nrpages;
2515         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2516         struct cl_req_obj    *crq_o;
2517         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2518         unsigned              crq_nrobjs;
2519         cfs_list_t            crq_layers;
2520 };
2521
2522 /**
2523  * Per-layer state for request.
2524  */
2525 struct cl_req_slice {
2526         struct cl_req    *crs_req;
2527         struct cl_device *crs_dev;
2528         cfs_list_t        crs_linkage;
2529         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2530 };
2531
2532 /* @} cl_req */
2533
2534 enum cache_stats_item {
2535         /** how many cache lookups were performed */
2536         CS_lookup = 0,
2537         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2538         CS_hit,
2539         /** how many entities are in the cache right now */
2540         CS_total,
2541         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2542          * evicted) right now */
2543         CS_busy,
2544         /** how many entities were created at all */
2545         CS_create,
2546         CS_NR
2547 };
2548
2549 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2550
2551 /**
2552  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2553  */
2554 struct cache_stats {
2555         const char      *cs_name;
2556         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2557 };
2558
2559 /** These are not exported so far */
2560 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2561
2562 /**
2563  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2564  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2565  * clients to co-exist in the single address space.
2566  */
2567 struct cl_site {
2568         struct lu_site          cs_lu;
2569         /**
2570          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2571          * per-cpu counters is needed.
2572          *
2573          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2574          *
2575          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2576          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2577          */
2578         struct cache_stats      cs_pages;
2579         struct cache_stats      cs_locks;
2580         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2581         atomic_t                cs_locks_state[CLS_NR];
2582 };
2583
2584 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2585 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2586 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2587
2588 /**
2589  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2590  * ll_rd_*()-style functions.
2591  */
2592 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2593
2594 /**
2595  * \name helpers
2596  *
2597  * Type conversion and accessory functions.
2598  */
2599 /** @{ */
2600
2601 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2602 {
2603         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2604 }
2605
2606 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2607 {
2608         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2609 }
2610
2611 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2612 {
2613         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2614         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2615 }
2616
2617 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2618 {
2619         return &d->cd_lu_dev;
2620 }
2621
2622 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2623 {
2624         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2625         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2626 }
2627
2628 static inline const struct cl_object_conf *
2629 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2630 {
2631         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2632 }
2633
2634 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2635 {
2636         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2637 }
2638
2639 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2640 {
2641         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2642 }
2643
2644 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2645 {
2646         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2647 }
2648
2649 static inline
2650 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2651 {
2652         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2653 }
2654
2655 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2656 {
2657         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2658 }
2659
2660 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2661 {
2662         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2663 }
2664
2665 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2666                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2667                        const struct cl_page_operations *ops);
2668 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2669                        struct cl_object *obj,
2670                        const struct cl_lock_operations *ops);
2671 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2672                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2673 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2674                       struct cl_device *dev,
2675                       const struct cl_req_operations *ops);
2676 /** @} helpers */
2677
2678 /** \defgroup cl_object cl_object
2679  * @{ */
2680 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2681 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2682                                  const struct lu_fid *fid,
2683                                  const struct cl_object_conf *c);
2684
2685 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2686 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2687 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2688 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2689 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2690 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2691 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2692                            struct cl_attr *attr);
2693 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2694                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2695 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2696                            struct ost_lvb *lvb);
2697 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2698                            const struct cl_object_conf *conf);
2699 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2700 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2701 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2702
2703 /**
2704  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2705  */
2706 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2707 {
2708         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2709 }
2710
2711 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2712 {
2713         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2714         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2715 }
2716
2717 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2718                                          struct cl_page *page)
2719 {
2720         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2721 }
2722
2723 /**
2724  * Return refcount of cl_object.
2725  */
2726 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2727 {
2728         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2729         return atomic_read(&header->loh_ref);
2730 }
2731
2732 /** @} cl_object */
2733
2734 /** \defgroup cl_page cl_page
2735  * @{ */
2736 enum {
2737         CLP_GANG_OKAY = 0,
2738         CLP_GANG_RESCHED,
2739         CLP_GANG_AGAIN,
2740         CLP_GANG_ABORT
2741 };
2742 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2743
2744 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2745                                      struct cl_object *obj,
2746                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2747                                      enum cl_page_type type);
2748 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2749                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2750                                      struct page *vmpage,
2751                                      enum cl_page_type type);
2752 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2753 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2754                                      struct cl_page *page);
2755 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2756                                      lu_printer_t printer,
2757                                      const struct cl_page *pg);
2758 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2759                                      lu_printer_t printer,
2760                                      const struct cl_page *pg);
2761 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2762 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2763
2764 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2765                                        const struct lu_device_type *dtype);
2766
2767 /**
2768  * \name ownership
2769  *
2770  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2771  */
2772 /** @{ */
2773
2774 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2775                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2776 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2777                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2778 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2779                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2780 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2781                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2782 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2783                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2784 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2785
2786 /** @} ownership */
2787
2788 /**
2789  * \name transfer
2790  *
2791  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2792  * tracking transfer state.
2793  */
2794 /** @{ */
2795 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2796                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2797 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2798                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2799 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2800                          enum cl_req_type crt);
2801 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2802                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2803 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2804                          int from, int to);
2805 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2806 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2807                          struct cl_page *pg);
2808
2809 /** @} transfer */
2810
2811
2812 /**
2813  * \name helper routines
2814  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2815  */
2816 /** @{ */
2817 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2818                               struct cl_page *pg);
2819 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2820 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2821                               const struct cl_page *pg);
2822 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2823                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2824 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2825                               struct cl_page *page, pgoff_t *max_index);
2826 loff_t  cl_offset            (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2827 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2828 int     cl_page_size         (const struct cl_object *obj);
2829 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2830
2831 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2832                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2833 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2834                          lu_printer_t printer,
2835                          const struct cl_lock_descr *descr);
2836 /* @} helper */
2837
2838 /** @} cl_page */
2839
2840 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2841  * @{ */
2842
2843 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2844                              const struct cl_lock_descr *need,
2845                              const char *scope, const void *source);
2846 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2847                              const struct cl_lock_descr *need,
2848                              const char *scope, const void *source);
2849 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2850                                 const struct cl_lock_descr *need,
2851                                 const char *scope, const void *source);
2852 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2853                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2854                                  struct cl_lock *except, int pending,
2855                                  int canceld);
2856 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2857                                        const struct lu_device_type *dtype);
2858
2859 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2860 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2861 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2862 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2863                          const char *scope, const void *source);
2864 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2865                           const char *scope, const void *source);
2866 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2867                          const char *scope, const void *source);
2868 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2869                          const char *scope, const void *source);
2870 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2871 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2872
2873 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2874                                      struct cl_lock *lock);
2875 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2876                        enum cl_lock_state state);
2877 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2878
2879 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2880                          int keep_mutex);
2881
2882 /** \name statemachine statemachine
2883  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2884  *
2885  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2886  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2887  *     asynchronous event to occur), these functions return
2888  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2889  *
2890  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2891  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2892  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2893  *     immediately, wait for lock state change.
2894  *
2895  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2896  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2897  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2898  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2899  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2900  *     layers again.
2901  *
2902  * TRY              NON-TRY      METHOD                            FINAL STATE
2903  *
2904  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2905  *
2906  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2907  *
2908  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2909  *
2910  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2911  *
2912  * @{ */
2913
2914 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2915                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2916 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2917 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2918 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2919                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2920 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2921 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2922 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2923
2924 /** @} statemachine */
2925
2926 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2927 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2928 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2929                           enum cl_lock_state state);
2930 int  cl_queue_match      (const cfs_list_t *queue,
2931                           const struct cl_lock_descr *need);
2932
2933 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2934 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2935 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2936 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2937 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2938 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2939 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2940                          const struct cl_lock_descr *need);
2941 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2942                          const struct cl_lock_descr *need);
2943 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2944 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2945                          const struct cl_lock_descr *desc);
2946
2947 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
2948                            struct cl_lock_closure *closure,
2949                            struct cl_lock *origin, int wait);
2950 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
2951 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2952                            struct cl_lock_closure *closure);
2953 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
2954                            struct cl_lock_closure *closure);
2955 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2956                            struct cl_lock_closure *closure);
2957
2958 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2959 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2960 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
2961 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
2962
2963 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2964
2965 /** @} cl_lock */
2966
2967 /** \defgroup cl_io cl_io
2968  * @{ */
2969
2970 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2971                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2972 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2973                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2974 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2975                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2976 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2977
2978 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2979 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2980 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2981 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2982 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2983 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2984 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2985 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2986                           struct cl_io_lock_link *link);
2987 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2988                            struct cl_lock_descr *descr);
2989 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2990                           struct cl_page *page);
2991 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2992                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2993 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2994                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2995                           long timeout);
2996 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2997                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2998                           cl_commit_cbt cb);
2999 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3000                           size_t nob);
3001 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3002                           struct cl_page_list *queue);
3003 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
3004
3005 /**
3006  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3007  */
3008 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3009 {
3010         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3011 }
3012
3013 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3014 {
3015         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3016 }
3017
3018 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3019 {
3020         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3021 }
3022
3023 /**
3024  * True, iff \a io is a truncate(2).
3025  */
3026 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3027 {
3028         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3029                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3030 }
3031
3032 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3033
3034 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3035                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3036
3037 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3038 do {                                                                    \
3039         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3040                                                                         \
3041         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3042         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3043                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
3044 } while (0)
3045
3046 /** @} cl_io */
3047
3048 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3049  * @{ */
3050
3051 /**
3052  * Last page in the page list.
3053  */
3054 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3055 {
3056         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3057         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3058 }
3059
3060 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
3061 {
3062         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3063         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
3064 }
3065
3066 /**
3067  * Iterate over pages in a page list.
3068  */
3069 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
3070         cfs_list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3071
3072 /**
3073  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3074  */
3075 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
3076         cfs_list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3077
3078 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3079 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3080 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3081                           struct cl_page *page);
3082 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3083                           struct cl_page *page);
3084 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3085                           struct cl_page_list *head);
3086 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3087                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3088 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3089                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3090 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3091                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3092 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3093                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3094 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3095                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3096 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3097
3098 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3099 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3100 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3101                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3102 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3103                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3104 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3105                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3106 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3107 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3108
3109 /** @} cl_page_list */
3110
3111 /** \defgroup cl_req cl_req
3112  * @{ */
3113 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3114                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3115
3116 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3117                        struct cl_page *page);
3118 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3119 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3120 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3121                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
3122 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3123
3124 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3125  * @{ */
3126
3127 /**
3128  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3129  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3130  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3131  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3132  */
3133 struct cl_sync_io {
3134         /** number of pages yet to be transferred. */
3135         atomic_t                csi_sync_nr;
3136         /** error code. */
3137         int                     csi_sync_rc;
3138         /** barrier of destroy this structure */
3139         atomic_t                csi_barrier;
3140         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3141         wait_queue_head_t       csi_waitq;
3142 };
3143
3144 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3145 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3146                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3147                      long timeout);
3148 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3149
3150 /** @} cl_sync_io */
3151
3152 /** @} cl_req */
3153
3154 /** \defgroup cl_env cl_env
3155  *
3156  * lu_env handling for a client.
3157  *
3158  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3159  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3160  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3161  * where
3162  *
3163  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3164  *
3165  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3166  *
3167  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
3168  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3169  * into VFS or MM that call back into lustre.
3170  *
3171  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3172  * optimizations:
3173  *
3174  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3175  *     longer used environments instead of destroying them;
3176  *
3177  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3178  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3179  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3180  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3181  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3182  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3183  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3184  *       - cl_env_get
3185  *       - cl_env_implant
3186  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3187  *
3188  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3189  * @{ */
3190
3191 struct cl_env_nest {
3192         int   cen_refcheck;
3193         void *cen_cookie;
3194 };
3195
3196 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3197 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
3198 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3199 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3200 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
3201 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3202 void          *cl_env_reenter    (void);
3203 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
3204 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3205 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3206 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
3207 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
3208 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
3209
3210 /** @} cl_env */
3211
3212 /*
3213  * Misc
3214  */
3215 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3216 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3217
3218 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3219                                 struct lu_device_type *ldt,
3220                                 struct lu_device *next);
3221 /** @} clio */
3222
3223 int cl_global_init(void);
3224 void cl_global_fini(void);
3225
3226 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */