Whamcloud - gitweb
LU-7914 obdclass: Removed unused reference of cl_page_list_own()
[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, 2015, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  * Terminology
67  *
68  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
69  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
70  *     RPC, is referred to as "a transfer"
71  *
72  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
73  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
74  *     is not layer specific.
75  *
76  * Locking.
77  *
78  *  - i_mutex
79  *      - PG_locked
80  *          - cl_object_header::coh_page_guard
81  *          - lu_site::ls_guard
82  *
83  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
84  * reference-counting design.
85  *
86  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
87  * design.
88  *
89  * @{
90  */
91
92 /*
93  * super-class definitions.
94  */
95 #include <libcfs/libcfs.h>
96 #include <lu_object.h>
97 #include <linux/atomic.h>
98 #include <linux/mutex.h>
99 #include <linux/radix-tree.h>
100 #include <linux/spinlock.h>
101 #include <linux/wait.h>
102 #include <lustre_dlm.h>
103
104 struct obd_info;
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108
109 struct cl_object;
110
111 struct cl_page;
112 struct cl_page_slice;
113 struct cl_lock;
114 struct cl_lock_slice;
115
116 struct cl_lock_operations;
117 struct cl_page_operations;
118
119 struct cl_io;
120 struct cl_io_slice;
121
122 struct cl_req_attr;
123
124 /**
125  * Device in the client stack.
126  *
127  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
128  */
129 struct cl_device {
130         /** Super-class. */
131         struct lu_device                   cd_lu_dev;
132 };
133
134 /** \addtogroup cl_object cl_object
135  * @{ */
136 /**
137  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
138  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
139  * from sub-objects' ones.
140  */
141 struct cl_attr {
142         /** Object size, in bytes */
143         loff_t cat_size;
144         /**
145          * Known minimal size, in bytes.
146          *
147          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
148          */
149         loff_t cat_kms;
150         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
151         time_t cat_mtime;
152         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
153         time_t cat_atime;
154         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
155         time_t cat_ctime;
156         /**
157          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
158          *
159          * \todo XXX An interface for block size is needed.
160          */
161         __u64  cat_blocks;
162         /**
163          * User identifier for quota purposes.
164          */
165         uid_t  cat_uid;
166         /**
167          * Group identifier for quota purposes.
168          */
169         gid_t  cat_gid;
170
171         /* nlink of the directory */
172         __u64  cat_nlink;
173 };
174
175 /**
176  * Fields in cl_attr that are being set.
177  */
178 enum cl_attr_valid {
179         CAT_SIZE   = 1 << 0,
180         CAT_KMS    = 1 << 1,
181         CAT_MTIME  = 1 << 3,
182         CAT_ATIME  = 1 << 4,
183         CAT_CTIME  = 1 << 5,
184         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
185         CAT_UID    = 1 << 7,
186         CAT_GID    = 1 << 8
187 };
188
189 /**
190  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
191  * stacks.
192  *
193  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
194  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
195  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
196  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
197  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
198  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
199  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
200  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
201  *    table.
202  *
203  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
204  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
205  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
206  *    layers:
207  *
208  *        - vvp
209  *        - lov
210  *
211  *    whereas its sub-objects are composed of
212  *
213  *        - lovsub
214  *        - osc
215  *
216  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
217  *    track of the object-subobject relationship.
218  *
219  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
220  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
221  *    destroyed too.
222  *
223  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
224  */
225 struct cl_object {
226         /** super class */
227         struct lu_object                   co_lu;
228         /** per-object-layer operations */
229         const struct cl_object_operations *co_ops;
230         /** offset of page slice in cl_page buffer */
231         int                                co_slice_off;
232 };
233
234 /**
235  * Description of the client object configuration. This is used for the
236  * creation of a new client object that is identified by a more state than
237  * fid.
238  */
239 struct cl_object_conf {
240         /** Super-class. */
241         struct lu_object_conf     coc_lu;
242         union {
243                 /**
244                  * Object layout. This is consumed by lov.
245                  */
246                 struct lu_buf    coc_layout;
247                 /**
248                  * Description of particular stripe location in the
249                  * cluster. This is consumed by osc.
250                  */
251                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
252         } u;
253         /**
254          * VFS inode. This is consumed by vvp.
255          */
256         struct inode             *coc_inode;
257         /**
258          * Layout lock handle.
259          */
260         struct ldlm_lock         *coc_lock;
261         /**
262          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
263          */
264         int                       coc_opc;
265 };
266
267 enum {
268         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
269          * holding layout lock. */
270         OBJECT_CONF_SET = 0,
271         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
272          * layout lock. */
273         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
274         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
275          * set up. */
276         OBJECT_CONF_WAIT = 2
277 };
278
279 enum {
280         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
281         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
282 };
283
284 struct cl_layout {
285         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
286         struct lu_buf   cl_buf;
287         /** size of layout in lov_mds_md format. */
288         size_t          cl_size;
289         /** Layout generation. */
290         u32             cl_layout_gen;
291 };
292
293 /**
294  * Operations implemented for each cl object layer.
295  *
296  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
297  */
298 struct cl_object_operations {
299         /**
300          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
301          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
302          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
303          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
304          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
305          * sense). Optional.
306          *
307          * \retval NULL success.
308          *
309          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
310          *
311          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
312          *         to be used instead of newly created.
313          */
314         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
315                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
316         /**
317          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
318          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
319          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
320          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
321          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
322          */
323         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
324                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
325                               const struct cl_io *io);
326         /**
327          * Initialize io state for a given layer.
328          *
329          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
330          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
331          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
332          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
333          * participating in this io share the same session.
334          */
335         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
336                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
337         /**
338          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
339          * called top-to-bottom through all object layers.
340          *
341          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
342          *
343          * \return   0: to continue
344          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
345          *              from enclosing cl_object_attr_get())
346          * \return -ve: to signal error
347          */
348         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
349                             struct cl_attr *attr);
350         /**
351          * Update attributes.
352          *
353          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
354          * indicating what attributes are to be set.
355          *
356          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
357          *
358          * \return the same convention as for
359          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
360          */
361         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
362                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
363         /**
364          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
365          * configuration.
366          *
367          * XXX error conditions and handling.
368          */
369         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
370                             const struct cl_object_conf *conf);
371         /**
372          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
373          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
374          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
375          *
376          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
377          * \see osc_object_glimpse()
378          */
379         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
380                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
381         /**
382          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
383          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
384          * mainly pages and locks.
385          */
386         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
387         /**
388          * Object getstripe method.
389          */
390         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
391                              struct lov_user_md __user *lum);
392         /**
393          * Get FIEMAP mapping from the object.
394          */
395         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
396                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
397                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
398         /**
399          * Get layout and generation of the object.
400          */
401         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
402                               struct cl_layout *layout);
403         /**
404          * Get maximum size of the object.
405          */
406         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
407         /**
408          * Set request attributes.
409          */
410         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
411                                  struct cl_object *obj,
412                                  struct cl_req_attr *attr);
413 };
414
415 /**
416  * Extended header for client object.
417  */
418 struct cl_object_header {
419         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
420          * here. */
421         struct lu_object_header coh_lu;
422
423         /**
424          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
425          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
426          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
427          * field allows certain code to be written generically, without
428          * limiting possible cl_object layouts unduly.
429          */
430         struct cl_object_header *coh_parent;
431         /**
432          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
433          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
434          * from.
435          *
436          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
437          */
438         spinlock_t               coh_attr_guard;
439         /**
440          * Size of cl_page + page slices
441          */
442         unsigned short           coh_page_bufsize;
443         /**
444          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
445          * sub-object, etc.
446          */
447         unsigned char            coh_nesting;
448 };
449
450 /**
451  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
452  * layer top-to-bottom to \a slice.
453  */
454 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
455         list_for_each_entry((slice),                            \
456                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
457                             co_lu.lo_linkage)
458
459 /**
460  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
461  * layer bottom-to-top to \a slice.
462  */
463 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
464         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
465                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
466                                     co_lu.lo_linkage)
467
468 /** @} cl_object */
469
470 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
471
472 /** \addtogroup cl_page cl_page
473  * @{ */
474
475 /** \struct cl_page
476  * Layered client page.
477  *
478  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
479  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
480  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
481  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
482  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
483  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
484  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
485  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
486  *
487  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
488  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
489  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
490  *    current design) that
491  *
492  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
493  *          memory pressure),
494  *
495  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
496  *          environment.
497  *
498  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
499  *    established when cl_page is created.
500  *
501  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
502  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
503  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
504  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
505  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
506  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
507  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
508  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
509  *
510  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
511  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
512  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
513  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
514  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
515  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
516  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
517  *    different ways to own a page in the client:
518  *
519  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
520  *
521  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
522  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
523  *
524  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
525  *    cl_page_unassume().
526  *
527  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
528  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
529  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
530  *    destroyed.
531  *
532  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
533  *    pages is the following:
534  *
535  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
536  *          to a page:
537  *
538  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
539  *              spin-lock;
540  *
541  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
542  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
543  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
544  *
545  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
546  *          ways are severed with the proper synchronization
547  *          (cl_page_delete());
548  *
549  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
550  *          lock;
551  *
552  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
553  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
554  *
555  *    Together this guarantees that when last reference to a
556  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
557  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
558  *    ones exist.
559  *
560  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
561  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
562  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
563  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
564  *    page.
565  *
566  * Linux Kernel implementation.
567  *
568  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
569  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
570  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
571  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
572  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
573  *    private data structures).
574  *
575  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
576  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
577  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
578  *    transfer.
579  *
580  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
581  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
582  */
583
584 /**
585  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
586  *
587  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
588  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
589  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
590  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
591  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
592  * are interested in them.
593  */
594 enum cl_page_state {
595         /**
596          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
597          * following cases:
598          *
599          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
600          *     owns it;
601          *
602          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
603          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
604          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
605          *
606          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
607          *     evict the page form the memory;
608          *
609          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
610          */
611         CPS_CACHED,
612         /**
613          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
614          * state as a result of
615          *
616          *     - io creating new page and immediately owning it;
617          *
618          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
619          *     and owning it;
620          *
621          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
622          *     and waiting for owner to release the page;
623          *
624          * Page leaves owned state in the following cases:
625          *
626          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
627          *     the cache, doing nothing;
628          *
629          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
630          *     this page;
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
633          *     transfer for this page;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
636          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
637          *
638          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
639          */
640         CPS_OWNED,
641         /**
642          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
643          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
644          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
645          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
646          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
647          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
648          * made by the hosting environment (that effectively means that the
649          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
650          * advance". This property is mentioned, because it is important when
651          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
652          * enter this state as a result of
653          *
654          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
655          *     write-out of this page, or
656          *
657          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
658          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
659          *     transfer.
660          *
661          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
662          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
663          *
664          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
665          *
666          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
667          */
668         CPS_PAGEOUT,
669         /**
670          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
671          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
672          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
673          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
674          * pages.
675          *
676          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
677          *
678          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
679          */
680         CPS_PAGEIN,
681         /**
682          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
683          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
684          * of truncate.
685          *
686          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
687          *
688          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
689          */
690         CPS_FREEING,
691         CPS_NR
692 };
693
694 enum cl_page_type {
695         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
696          * belongs to. */
697         CPT_CACHEABLE = 1,
698
699         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
700          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
701          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
702         CPT_TRANSIENT,
703 };
704
705 /**
706  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
707  * immutables.
708  *
709  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
710  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
711  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
712  * cl_page::cp_owner (when set).
713  */
714 struct cl_page {
715         /** Reference counter. */
716         atomic_t                 cp_ref;
717         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
718         struct cl_object        *cp_obj;
719         /** vmpage */
720         struct page             *cp_vmpage;
721         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
722         struct list_head         cp_batch;
723         /** List of slices. Immutable after creation. */
724         struct list_head         cp_layers;
725         /**
726          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
727          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
728          */
729         const enum cl_page_state cp_state;
730         /**
731          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
732          * creation.
733          */
734         enum cl_page_type        cp_type;
735
736         /**
737          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
738          * by sub-io. Protected by a VM lock.
739          */
740         struct cl_io            *cp_owner;
741         /** List of references to this page, for debugging. */
742         struct lu_ref            cp_reference;
743         /** Link to an object, for debugging. */
744         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
745         /** Link to a queue, for debugging. */
746         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
747         /** Assigned if doing a sync_io */
748         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
749 };
750
751 /**
752  * Per-layer part of cl_page.
753  *
754  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
755  */
756 struct cl_page_slice {
757         struct cl_page                  *cpl_page;
758         pgoff_t                          cpl_index;
759         /**
760          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
761          * creation.
762          */
763         struct cl_object                *cpl_obj;
764         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
765         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
766         struct list_head                 cpl_linkage;
767 };
768
769 /**
770  * Lock mode. For the client extent locks.
771  *
772  * \ingroup cl_lock
773  */
774 enum cl_lock_mode {
775         CLM_READ,
776         CLM_WRITE,
777         CLM_GROUP,
778         CLM_MAX,
779 };
780
781 /**
782  * Requested transfer type.
783  */
784 enum cl_req_type {
785         CRT_READ,
786         CRT_WRITE,
787         CRT_NR
788 };
789
790 /**
791  * Per-layer page operations.
792  *
793  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
794  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
795  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
796  *
797  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
798  */
799 struct cl_page_operations {
800         /**
801          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
802          * implement these. Current code assumes that this functionality is
803          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
804          */
805
806         /**
807          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
808          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
809          * not owned by other io, and no transfer is going on against
810          * it. Optional.
811          *
812          * \see cl_page_own()
813          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
814          */
815         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
816                         const struct cl_page_slice *slice,
817                         struct cl_io *io, int nonblock);
818         /** Called when ownership it yielded. Optional.
819          *
820          * \see cl_page_disown()
821          * \see vvp_page_disown()
822          */
823         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
824                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
825         /**
826          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
827          * view. Optional.
828          *
829          * \see cl_page_assume()
830          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
831          */
832         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
833                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
834         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
835          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
836          * it.
837          *
838          * \see cl_page_unassume()
839          * \see vvp_page_unassume()
840          */
841         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
842                              const struct cl_page_slice *slice,
843                              struct cl_io *io);
844         /**
845          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
846          *
847          * \see cl_page_export()
848          * \see vvp_page_export()
849          */
850         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
851                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
852         /**
853          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
854          * sense). Used for assertions.
855          *
856          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
857          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
858          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
859          */
860         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
861                                const struct cl_page_slice *slice);
862         /**
863          * Page destruction.
864          */
865
866         /**
867          * Called when page is truncated from the object. Optional.
868          *
869          * \see cl_page_discard()
870          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
871          */
872         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
873                             const struct cl_page_slice *slice,
874                             struct cl_io *io);
875         /**
876          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
877          * destroyed. Optional.
878          *
879          * \see cl_page_delete()
880          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
881          */
882         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
883                            const struct cl_page_slice *slice);
884         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
885         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
886                          struct cl_page_slice *slice);
887         /**
888          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
889          *
890          * \see cl_page_print()
891          */
892         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
893                          const struct cl_page_slice *slice,
894                          void *cookie, lu_printer_t p);
895         /**
896          * \name transfer
897          *
898          * Transfer methods.
899          *
900          * @{
901          */
902         /**
903          * Request type dependent vector of operations.
904          *
905          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
906          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
907          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
908          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
909          * provided. That is, method invocation usually looks like
910          *
911          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
912          */
913         struct {
914                 /**
915                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
916                  * cl_page_list.
917                  *
918                  * \return    0         : page is eligible for submission;
919                  * \return    -EALREADY : skip this page;
920                  * \return    -ve       : error.
921                  *
922                  * \see cl_page_prep()
923                  */
924                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
925                                  const struct cl_page_slice *slice,
926                                  struct cl_io *io);
927                 /**
928                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
929                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
930                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
931                  *
932                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
933                  * guaranteed however, that the page involved and its object
934                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
935                  * safe).
936                  *
937                  * \see cl_page_completion()
938                  */
939                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
940                                        const struct cl_page_slice *slice,
941                                        int ioret);
942                 /**
943                  * Called when cached page is about to be added to the
944                  * ptlrpc request as a part of req formation.
945                  *
946                  * \return    0       : proceed with this page;
947                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
948                  * \return    -ve     : error.
949                  *
950                  * \see cl_page_make_ready()
951                  */
952                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
953                                        const struct cl_page_slice *slice);
954         } io[CRT_NR];
955         /**
956          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
957          * transmitted.
958          *
959          * This is used for immediate transfers.
960          *
961          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
962          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
963          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
964          * this for page queues.
965          *
966          * \see cl_page_clip()
967          */
968         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
969                          const struct cl_page_slice *slice,
970                          int from, int to);
971         /**
972          * \pre  the page was queued for transferring.
973          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
974          *       is returned if it has already been in transferring.
975          *
976          * This is one of seldom page operation which is:
977          * 0. called from top level;
978          * 1. don't have vmpage locked;
979          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
980          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
981          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
982          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
983          *
984          * \see osc_page_cancel().
985          */
986         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
987                           const struct cl_page_slice *slice);
988         /**
989          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
990          * right now.
991          *
992          * \see cl_page_flush()
993          */
994         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
995                          const struct cl_page_slice *slice,
996                          struct cl_io *io);
997         /** @} transfer */
998 };
999
1000 /**
1001  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1002  */
1003 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1004 do {                                                                    \
1005         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1006                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1007                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1008                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1009         }                                                               \
1010 } while (0)
1011
1012 /**
1013  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1014  */
1015 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1016 do {                                                                          \
1017         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1018                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1019                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1020                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1021         }                                                                     \
1022 } while (0)
1023
1024 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1025 {
1026         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1027         return page->cp_vmpage;
1028 }
1029
1030 /**
1031  * Check if a cl_page is in use.
1032  *
1033  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1034  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1035  */
1036 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1037 {
1038         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1039 }
1040
1041 /**
1042  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1043  */
1044 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1045 /**
1046  * Caller doesn't hold a refcount.
1047  */
1048 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1049
1050 /** @} cl_page */
1051
1052 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1053  * @{ */
1054 /** \struct cl_lock
1055  *
1056  * Extent locking on the client.
1057  *
1058  * LAYERING
1059  *
1060  * The locking model of the new client code is built around
1061  *
1062  *        struct cl_lock
1063  *
1064  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1065  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1066  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1067  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1068  *
1069  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1070  *
1071  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1072  *     - lov_lock (lov specific data).
1073  *
1074  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1075  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1076  *
1077  *     - lovsub_lock, and
1078  *     - osc_lock
1079  *
1080  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1081  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1082  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1083  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1084  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1085  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1086  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1087  *
1088  * LIFE CYCLE
1089  *
1090  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1091  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1092  * I/O is complete.
1093  *
1094  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1095  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1096  *
1097  * INTERFACE AND USAGE
1098  *
1099  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1100  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1101  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1102  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1103  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1104  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1105  * OST side.
1106  *
1107  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1108  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1109  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1110  * clo_enqueue time, is released.
1111  *
1112  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1113  *
1114  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1115  *
1116  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1117  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1118  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1119  *
1120  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1121  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1122  *
1123  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1124  *
1125  *     - locks are released after IO is complete.
1126  *
1127  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1128  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1129  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1130  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1131  *
1132  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1133  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1134  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1135  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1136  * sacrificing correctness. This includes:
1137  *
1138  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1139  *  atomicity;
1140  *
1141  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1142  *
1143  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1144  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1145  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1146  *
1147  * Interaction with DLM
1148  *
1149  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1150  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1151  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1152  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1153  * description of interaction with DLM.
1154  */
1155
1156 /**
1157  * Lock description.
1158  */
1159 struct cl_lock_descr {
1160         /** Object this lock is granted for. */
1161         struct cl_object *cld_obj;
1162         /** Index of the first page protected by this lock. */
1163         pgoff_t           cld_start;
1164         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1165         pgoff_t           cld_end;
1166         /** Group ID, for group lock */
1167         __u64             cld_gid;
1168         /** Lock mode. */
1169         enum cl_lock_mode cld_mode;
1170         /**
1171          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1172          * enum cl_enq_flags.
1173          */
1174         __u32             cld_enq_flags;
1175 };
1176
1177 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1178 #define PDESCR(descr)                                                   \
1179         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1180         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1181
1182 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1183
1184 /**
1185  * Layered client lock.
1186  */
1187 struct cl_lock {
1188         /** List of slices. Immutable after creation. */
1189         struct list_head      cll_layers;
1190         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1191         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1192 };
1193
1194 /**
1195  * Per-layer part of cl_lock
1196  *
1197  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1198  */
1199 struct cl_lock_slice {
1200         struct cl_lock                  *cls_lock;
1201         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1202          * creation. */
1203         struct cl_object                *cls_obj;
1204         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1205         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1206         struct list_head                 cls_linkage;
1207 };
1208
1209 /**
1210  *
1211  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1212  */
1213 struct cl_lock_operations {
1214         /** @{ */
1215         /**
1216          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1217          *
1218          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1219          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1220          *              @anchor for resources
1221          * \retval -ve  failure
1222          *
1223          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1224          * \see osc_lock_enqueue()
1225          */
1226         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1227                             const struct cl_lock_slice *slice,
1228                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1229         /**
1230          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1231          * DLM lock
1232          */
1233         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1234                            const struct cl_lock_slice *slice);
1235         /** @} */
1236         /**
1237          * Destructor. Frees resources and the slice.
1238          *
1239          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1240          * \see osc_lock_fini()
1241          */
1242         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1243         /**
1244          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1245          */
1246         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1247                          void *cookie, lu_printer_t p,
1248                          const struct cl_lock_slice *slice);
1249 };
1250
1251 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1252 do {                                                                    \
1253         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1254                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1255                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1256                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1257         }                                                               \
1258 } while (0)
1259
1260 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1261         if (likely(expr))                                               \
1262                 break;                                                  \
1263                                                                         \
1264         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1265         LBUG();                                                         \
1266 } while (0)
1267
1268 /** @} cl_lock */
1269
1270 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1271  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1272  *
1273  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1274  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1275  * pages:
1276  *
1277  *     - submit pages for an immediate transfer,
1278  *
1279  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1280  *
1281  *     - discard pages.
1282  *
1283  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1284  *
1285  * \todo XXX concurrency control.
1286  *
1287  * @{
1288  */
1289 struct cl_page_list {
1290         unsigned                 pl_nr;
1291         struct list_head         pl_pages;
1292         struct task_struct      *pl_owner;
1293 };
1294
1295 /** 
1296  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1297  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1298  */
1299 struct cl_2queue {
1300         struct cl_page_list c2_qin;
1301         struct cl_page_list c2_qout;
1302 };
1303
1304 /** @} cl_page_list */
1305
1306 /** \addtogroup cl_io cl_io
1307  * @{ */
1308 /** \struct cl_io
1309  * I/O
1310  *
1311  * cl_io represents a high level I/O activity like
1312  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1313  * lock.
1314  *
1315  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1316  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1317  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1318  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1319  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1320  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1321  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1322  * by using free-lists, see cl_env_get().
1323  *
1324  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1325  * cl_io_type.
1326  *
1327  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1328  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1329  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1330  * released.
1331  *
1332  * For read/write io overall execution plan is as following:
1333  *
1334  *     (0) initialize io state through all layers;
1335  *
1336  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1337  *
1338  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1339  *
1340  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1341  *
1342  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1343  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1344  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1345  *
1346  *     (5) release locks
1347  *
1348  *     (6) repeat loop.
1349  *
1350  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1351  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1352  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1353  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1354  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1355  */
1356
1357 /** IO types */
1358 enum cl_io_type {
1359         /** read system call */
1360         CIT_READ,
1361         /** write system call */
1362         CIT_WRITE,
1363         /** truncate, utime system calls */
1364         CIT_SETATTR,
1365         /** get data version */
1366         CIT_DATA_VERSION,
1367         /**
1368          * page fault handling
1369          */
1370         CIT_FAULT,
1371         /**
1372          * fsync system call handling
1373          * To write out a range of file
1374          */
1375         CIT_FSYNC,
1376         /**
1377          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1378          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1379          *
1380          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1381          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1382          *     to the server;
1383          *
1384          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1385          *     for memory cleansing;
1386          *
1387          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1388          *
1389          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1390          *
1391          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1392          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1393          * cl_io_loop() is never called for it.
1394          */
1395         CIT_MISC,
1396         /**
1397          * ladvise handling
1398          * To give advice about access of a file
1399          */
1400         CIT_LADVISE,
1401         CIT_OP_NR
1402 };
1403
1404 /**
1405  * States of cl_io state machine
1406  */
1407 enum cl_io_state {
1408         /** Not initialized. */
1409         CIS_ZERO,
1410         /** Initialized. */
1411         CIS_INIT,
1412         /** IO iteration started. */
1413         CIS_IT_STARTED,
1414         /** Locks taken. */
1415         CIS_LOCKED,
1416         /** Actual IO is in progress. */
1417         CIS_IO_GOING,
1418         /** IO for the current iteration finished. */
1419         CIS_IO_FINISHED,
1420         /** Locks released. */
1421         CIS_UNLOCKED,
1422         /** Iteration completed. */
1423         CIS_IT_ENDED,
1424         /** cl_io finalized. */
1425         CIS_FINI
1426 };
1427
1428 /**
1429  * IO state private for a layer.
1430  *
1431  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1432  * dynamically.
1433  *
1434  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1435  */
1436 struct cl_io_slice {
1437         struct cl_io                    *cis_io;
1438         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1439         struct cl_object                *cis_obj;
1440         /** io operations. Immutable after creation. */
1441         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1442         /**
1443          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1444          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1445          */
1446         struct list_head                cis_linkage;
1447 };
1448
1449 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1450                               struct cl_page *);
1451
1452 struct cl_read_ahead {
1453         /* Maximum page index the readahead window will end.
1454          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1455          * cra_end is included. */
1456         pgoff_t cra_end;
1457         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1458         unsigned long cra_rpc_size;
1459         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1460          * function should be called to release it. */
1461         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1462         /* Callback data for cra_release routine */
1463         void    *cra_cbdata;
1464 };
1465
1466 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1467                                          struct cl_read_ahead *ra)
1468 {
1469         if (ra->cra_release != NULL)
1470                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1471         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1472 }
1473
1474
1475 /**
1476  * Per-layer io operations.
1477  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1478  */
1479 struct cl_io_operations {
1480         /**
1481          * Vector of io state transition methods for every io type.
1482          *
1483          * \see cl_page_operations::io
1484          */
1485         struct {
1486                 /**
1487                  * Prepare io iteration at a given layer.
1488                  *
1489                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1490                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1491                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1492                  *
1493                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1494                  */
1495                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1496                                       const struct cl_io_slice *slice);
1497                 /**
1498                  * Finalize io iteration.
1499                  *
1500                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1501                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1502                  * continued.
1503                  *
1504                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1505                  */
1506                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1507                                        const struct cl_io_slice *slice);
1508                 /**
1509                  * Collect locks for the current iteration of io.
1510                  *
1511                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1512                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1513                  * anything, instead it should post a lock through
1514                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1515                  * sorted and enqueued in the proper order.
1516                  */
1517                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1518                                   const struct cl_io_slice *slice);
1519                 /**
1520                  * Finalize unlocking.
1521                  *
1522                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1523                  * functionality, after generic code released all locks
1524                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1525                  */
1526                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1527                                     const struct cl_io_slice *slice);
1528                 /**
1529                  * Start io iteration.
1530                  *
1531                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1532                  * commence actual IO. In the current implementation,
1533                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1534                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1535                  * are called when everything is done.
1536                  */
1537                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1538                                   const struct cl_io_slice *slice);
1539                 /**
1540                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1541                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1542                  */
1543                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1544                                   const struct cl_io_slice *slice);
1545                 /**
1546                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1547                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1548                  */
1549                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1550                                     const struct cl_io_slice *slice,
1551                                     size_t nob);
1552                 /**
1553                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1554                  */
1555                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1556                                   const struct cl_io_slice *slice);
1557         } op[CIT_OP_NR];
1558
1559         /**
1560          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1561          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1562          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1563          * submission failed after some pages were moved into \a
1564          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1565          * executed on them.
1566          */
1567         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1568                         const struct cl_io_slice *slice,
1569                         enum cl_req_type crt,
1570                         struct cl_2queue *queue);
1571         /**
1572          * Queue async page for write.
1573          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1574          * cio_submit is for urgent request.
1575          */
1576         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1577                         const struct cl_io_slice *slice,
1578                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1579                         cl_commit_cbt cb);
1580         /**
1581          * Decide maximum read ahead extent
1582          *
1583          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1584          */
1585         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1586                               const struct cl_io_slice *slice,
1587                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1588         /**
1589          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1590          */
1591         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1592                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1593 };
1594
1595 /**
1596  * Flags to lock enqueue procedure.
1597  * \ingroup cl_lock
1598  */
1599 enum cl_enq_flags {
1600         /**
1601          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1602          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1603          */
1604         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1605         /**
1606          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1607          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1608          */
1609         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
1610         /**
1611          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1612          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1613          * protected by this lock, without sending them to the server.
1614          */
1615         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1616         /**
1617          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1618          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1619          * into lockless mode.
1620          *
1621          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1622          */
1623         CEF_MUST         = 0x00000008,
1624         /**
1625          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1626          * not used currently.
1627          *
1628          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1629          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1630          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1631          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1632          * that are described by the enqueue flags.
1633          */
1634         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1635         /**
1636          * for async glimpse lock.
1637          */
1638         CEF_AGL          = 0x00000020,
1639         /**
1640          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1641          */
1642         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1643         /**
1644          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1645          * is known to exist.
1646          */
1647         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1648         /**
1649          * mask of enq_flags.
1650          */
1651         CEF_MASK         = 0x000000ff,
1652 };
1653
1654 /**
1655  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1656  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1657  */
1658 struct cl_io_lock_link {
1659         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1660         struct list_head        cill_linkage;
1661         struct cl_lock          cill_lock;
1662         /** optional destructor */
1663         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1664                                              struct cl_io_lock_link *link);
1665 };
1666 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1667
1668 /**
1669  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1670  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1671  * possible, because
1672  *
1673  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1674  *        "cascading timeouts";
1675  *
1676  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1677  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1678  *
1679  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1680  *
1681  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1682  *
1683  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1684  *
1685  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1686  *
1687  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1688  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1689  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1690  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1691  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1692  *
1693  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1694  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1695  * enqueued.
1696  */
1697 struct cl_lockset {
1698         /** locks to be acquired. */
1699         struct list_head  cls_todo;
1700         /** locks acquired. */
1701         struct list_head  cls_done;
1702 };
1703
1704 /**
1705  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1706  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1707  */
1708 enum cl_io_lock_dmd {
1709         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1710         CILR_MANDATORY = 0,
1711         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1712         CILR_MAYBE,
1713         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1714         CILR_NEVER
1715 };
1716
1717 enum cl_fsync_mode {
1718         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1719         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1720         /** start writeback and wait for them to finish */
1721         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1722         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1723         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1724         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1725          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1726         CL_FSYNC_ALL   = 3
1727 };
1728
1729 struct cl_io_rw_common {
1730         loff_t      crw_pos;
1731         size_t      crw_count;
1732         int         crw_nonblock;
1733 };
1734
1735 /**
1736  * State for io.
1737  *
1738  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1739  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1740  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1741  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1742  * mutable cl_io fields.
1743  */
1744 struct cl_io {
1745         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1746         enum cl_io_type                ci_type;
1747         /** current state of cl_io state machine. */
1748         enum cl_io_state               ci_state;
1749         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1750         struct cl_object              *ci_obj;
1751         /**
1752          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1753          * creation.
1754          */
1755         struct cl_io                  *ci_parent;
1756         /** List of slices. Immutable after creation. */
1757         struct list_head                ci_layers;
1758         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1759         struct cl_lockset              ci_lockset;
1760         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1761         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1762         union {
1763                 struct cl_rd_io {
1764                         struct cl_io_rw_common rd;
1765                 } ci_rd;
1766                 struct cl_wr_io {
1767                         struct cl_io_rw_common wr;
1768                         int                    wr_append;
1769                         int                    wr_sync;
1770                 } ci_wr;
1771                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1772                 struct cl_setattr_io {
1773                         struct ost_lvb           sa_attr;
1774                         unsigned int             sa_attr_flags;
1775                         unsigned int             sa_valid;
1776                         int                      sa_stripe_index;
1777                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1778                 } ci_setattr;
1779                 struct cl_data_version_io {
1780                         u64 dv_data_version;
1781                         int dv_flags;
1782                 } ci_data_version;
1783                 struct cl_fault_io {
1784                         /** page index within file. */
1785                         pgoff_t         ft_index;
1786                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1787                         size_t          ft_nob;
1788                         /** writable page? for nopage() only */
1789                         int             ft_writable;
1790                         /** page of an executable? */
1791                         int             ft_executable;
1792                         /** page_mkwrite() */
1793                         int             ft_mkwrite;
1794                         /** resulting page */
1795                         struct cl_page *ft_page;
1796                 } ci_fault;
1797                 struct cl_fsync_io {
1798                         loff_t             fi_start;
1799                         loff_t             fi_end;
1800                         /** file system level fid */
1801                         struct lu_fid     *fi_fid;
1802                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1803                         /* how many pages were written/discarded */
1804                         unsigned int       fi_nr_written;
1805                 } ci_fsync;
1806                 struct cl_ladvise_io {
1807                         __u64                    li_start;
1808                         __u64                    li_end;
1809                         /** file system level fid */
1810                         struct lu_fid           *li_fid;
1811                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1812                         __u64                    li_flags;
1813                 } ci_ladvise;
1814         } u;
1815         struct cl_2queue     ci_queue;
1816         size_t               ci_nob;
1817         int                  ci_result;
1818         unsigned int         ci_continue:1,
1819         /**
1820          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1821          * don't do lockless i/o.
1822          */
1823                              ci_no_srvlock:1,
1824         /**
1825          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1826          */
1827                              ci_need_restart:1,
1828         /**
1829          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1830          * change(page operations, layout change causes all page to be
1831          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1832          */
1833                              ci_ignore_layout:1,
1834         /**
1835          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1836          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1837          * verify layout because HSM won't release openning files.
1838          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1839          * and setattr.
1840          */
1841                              ci_verify_layout:1,
1842         /**
1843          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1844          */
1845                              ci_restore_needed:1,
1846         /**
1847          * O_NOATIME
1848          */
1849                              ci_noatime:1;
1850         /**
1851          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1852          */
1853         unsigned             ci_owned_nr;
1854 };
1855
1856 /** @} cl_io */
1857
1858 /**
1859  * Per-transfer attributes.
1860  */
1861 struct cl_req_attr {
1862         enum cl_req_type cra_type;
1863         u64              cra_flags;
1864         struct cl_page  *cra_page;
1865         /** Generic attributes for the server consumption. */
1866         struct obdo     *cra_oa;
1867         /** Jobid */
1868         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1869 };
1870
1871 enum cache_stats_item {
1872         /** how many cache lookups were performed */
1873         CS_lookup = 0,
1874         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
1875         CS_hit,
1876         /** how many entities are in the cache right now */
1877         CS_total,
1878         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
1879          * evicted) right now */
1880         CS_busy,
1881         /** how many entities were created at all */
1882         CS_create,
1883         CS_NR
1884 };
1885
1886 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
1887
1888 /**
1889  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
1890  */
1891 struct cache_stats {
1892         const char      *cs_name;
1893         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
1894 };
1895
1896 /** These are not exported so far */
1897 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
1898
1899 /**
1900  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
1901  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
1902  * clients to co-exist in the single address space.
1903  */
1904 struct cl_site {
1905         struct lu_site          cs_lu;
1906         /**
1907          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
1908          * per-cpu counters is needed.
1909          *
1910          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
1911          *
1912          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
1913          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
1914          */
1915         struct cache_stats      cs_pages;
1916         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
1917 };
1918
1919 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
1920 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
1921 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
1922
1923 /**
1924  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
1925  * ll_rd_*()-style functions.
1926  */
1927 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
1928
1929 /**
1930  * \name helpers
1931  *
1932  * Type conversion and accessory functions.
1933  */
1934 /** @{ */
1935
1936 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
1937 {
1938         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
1939 }
1940
1941 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
1942 {
1943         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
1944         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
1945 }
1946
1947 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
1948 {
1949         return &d->cd_lu_dev;
1950 }
1951
1952 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
1953 {
1954         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
1955         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
1956 }
1957
1958 static inline const struct cl_object_conf *
1959 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
1960 {
1961         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
1962 }
1963
1964 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
1965 {
1966         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
1967 }
1968
1969 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
1970 {
1971         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
1972 }
1973
1974 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
1975 {
1976         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
1977 }
1978
1979 static inline
1980 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
1981 {
1982         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
1983 }
1984
1985 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
1986 {
1987         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
1988 }
1989
1990 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
1991 {
1992         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
1993 }
1994
1995 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
1996                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
1997                        const struct cl_page_operations *ops);
1998 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
1999                        struct cl_object *obj,
2000                        const struct cl_lock_operations *ops);
2001 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2002                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2003 /** @} helpers */
2004
2005 /** \defgroup cl_object cl_object
2006  * @{ */
2007 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2008 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2009                                  const struct lu_fid *fid,
2010                                  const struct cl_object_conf *c);
2011
2012 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2013 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2014 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2015 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2016 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2017 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2018 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2019                         struct cl_attr *attr);
2020 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2021                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2022 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2023                            struct ost_lvb *lvb);
2024 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2025                            const struct cl_object_conf *conf);
2026 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2027 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2028 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2029                         struct lov_user_md __user *lum);
2030 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2031                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2032                      size_t *buflen);
2033 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2034                          struct cl_layout *cl);
2035 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2036
2037 /**
2038  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2039  */
2040 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2041 {
2042         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2043 }
2044
2045 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2046 {
2047         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2048         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2049         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2050 }
2051
2052 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2053                                          struct cl_page *page)
2054 {
2055         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2056 }
2057
2058 /**
2059  * Return refcount of cl_object.
2060  */
2061 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2062 {
2063         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2064         return atomic_read(&header->loh_ref);
2065 }
2066
2067 /** @} cl_object */
2068
2069 /** \defgroup cl_page cl_page
2070  * @{ */
2071 enum {
2072         CLP_GANG_OKAY = 0,
2073         CLP_GANG_RESCHED,
2074         CLP_GANG_AGAIN,
2075         CLP_GANG_ABORT
2076 };
2077 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2078
2079 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2080                                      struct cl_object *obj,
2081                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2082                                      enum cl_page_type type);
2083 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2084                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2085                                      struct page *vmpage,
2086                                      enum cl_page_type type);
2087 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2088 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2089                                      struct cl_page *page);
2090 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2091                                      lu_printer_t printer,
2092                                      const struct cl_page *pg);
2093 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2094                                      lu_printer_t printer,
2095                                      const struct cl_page *pg);
2096 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2097 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2098
2099 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2100                                        const struct lu_device_type *dtype);
2101
2102 /**
2103  * \name ownership
2104  *
2105  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2106  */
2107 /** @{ */
2108
2109 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2110                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2111 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2112                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2113 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2114                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2115 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2116                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2117 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2118                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2119 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2120
2121 /** @} ownership */
2122
2123 /**
2124  * \name transfer
2125  *
2126  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2127  * tracking transfer state.
2128  */
2129 /** @{ */
2130 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2131                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2132 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2133                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2134 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2135                          enum cl_req_type crt);
2136 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2137                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2138 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2139                          int from, int to);
2140 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2141 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2142                          struct cl_page *pg);
2143
2144 /** @} transfer */
2145
2146
2147 /**
2148  * \name helper routines
2149  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2150  */
2151 /** @{ */
2152 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2153                         struct cl_page *pg);
2154 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2155 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2156                             const struct cl_page *pg);
2157 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2158                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2159 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2160 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2161 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2162
2163 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2164                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2165 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2166                          lu_printer_t printer,
2167                          const struct cl_lock_descr *descr);
2168 /* @} helper */
2169
2170 /**
2171  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2172  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2173  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2174  * layer for recovery purposes.
2175  */
2176 struct cl_client_cache {
2177         /**
2178          * # of client cache refcount
2179          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2180          */
2181         atomic_t                ccc_users;
2182         /**
2183          * # of threads are doing shrinking
2184          */
2185         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2186         /**
2187          * # of LRU entries available
2188          */
2189         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2190         /**
2191          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2192          */
2193         struct list_head        ccc_lru;
2194         /**
2195          * Max # of LRU entries
2196          */
2197         unsigned long           ccc_lru_max;
2198         /**
2199          * Lock to protect ccc_lru list
2200          */
2201         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2202         /**
2203          * Set if unstable check is enabled
2204          */
2205         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2206         /**
2207          * # of unstable pages for this mount point
2208          */
2209         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2210         /**
2211          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2212          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2213          */
2214         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2215 };
2216 /**
2217  * cl_cache functions
2218  */
2219 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2220 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2221 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2222
2223 /** @} cl_page */
2224
2225 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2226  * @{ */
2227 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2228                     struct cl_lock *lock);
2229 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2230                  const struct cl_io *io);
2231 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2232 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2233                                        const struct lu_device_type *dtype);
2234 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2235
2236 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2237                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2238 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2239
2240 /** @} cl_lock */
2241
2242 /** \defgroup cl_io cl_io
2243  * @{ */
2244
2245 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2246                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2247 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2248                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2249 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2250                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2251 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2252
2253 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2254 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2255 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2256 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2257 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2258 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2259 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2260 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2261                           struct cl_io_lock_link *link);
2262 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2263                            struct cl_lock_descr *descr);
2264 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2265                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2266 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2267                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2268                           long timeout);
2269 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2270                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2271                           cl_commit_cbt cb);
2272 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2273                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2274 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2275                           size_t nob);
2276 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2277                           struct cl_page_list *queue);
2278 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2279
2280 /**
2281  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2282  */
2283 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2284 {
2285         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2286 }
2287
2288 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2289 {
2290         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2291 }
2292
2293 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2294 {
2295         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2296 }
2297
2298 /**
2299  * True, iff \a io is a truncate(2).
2300  */
2301 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2302 {
2303         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2304                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2305 }
2306
2307 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2308
2309 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2310                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2311
2312 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2313 do {                                                                    \
2314         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2315                                                                         \
2316         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2317         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2318                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
2319 } while (0)
2320
2321 /** @} cl_io */
2322
2323 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2324  * @{ */
2325
2326 /**
2327  * Last page in the page list.
2328  */
2329 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2330 {
2331         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2332         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2333 }
2334
2335 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2336 {
2337         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2338         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2339 }
2340
2341 /**
2342  * Iterate over pages in a page list.
2343  */
2344 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2345         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2346
2347 /**
2348  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2349  */
2350 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2351         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2352
2353 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2354 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2355 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2356                           struct cl_page *page);
2357 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2358                           struct cl_page *page);
2359 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2360                           struct cl_page_list *head);
2361 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2362                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2363 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2364                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2365 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2366                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2367 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2368                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2369 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2370
2371 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2372 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2373 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2374                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2375 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2376                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2377 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2378                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2379 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2380 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2381
2382 /** @} cl_page_list */
2383
2384 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2385                      struct cl_req_attr *attr);
2386
2387 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2388  * @{ */
2389
2390 /**
2391  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2392  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2393  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2394  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2395  */
2396 struct cl_sync_io {
2397         /** number of pages yet to be transferred. */
2398         atomic_t                csi_sync_nr;
2399         /** error code. */
2400         int                     csi_sync_rc;
2401         /** barrier of destroy this structure */
2402         atomic_t                csi_barrier;
2403         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2404         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2405         /** callback to invoke when this IO is finished */
2406         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2407                                               struct cl_sync_io *);
2408 };
2409
2410 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2411                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2412 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2413                      long timeout);
2414 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2415                      int ioret);
2416 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2417
2418 /** @} cl_sync_io */
2419
2420 /** \defgroup cl_env cl_env
2421  *
2422  * lu_env handling for a client.
2423  *
2424  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2425  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2426  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2427  * where
2428  *
2429  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2430  *
2431  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2432  *
2433  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2434  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2435  * into VFS or MM that call back into lustre.
2436  *
2437  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2438  * optimizations:
2439  *
2440  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2441  *     longer used environments instead of destroying them;
2442  *
2443  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2444  * @{ */
2445
2446 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2447 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2448 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2449 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2450 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2451 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2452
2453 /** @} cl_env */
2454
2455 /*
2456  * Misc
2457  */
2458 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2459 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2460
2461 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2462                                 struct lu_device_type *ldt,
2463                                 struct lu_device *next);
2464 /** @} clio */
2465
2466 int cl_global_init(void);
2467 void cl_global_fini(void);
2468
2469 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */