Whamcloud - gitweb
LU-14541 llite: Check vmpage in releasepage
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  */
31 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
32 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33
34 /** \defgroup clio clio
35  *
36  * Client objects implement io operations and cache pages.
37  *
38  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
39  *
40  * Big Theory Statement.
41  *
42  * Layered objects.
43  *
44  * Client implementation is based on the following data-types:
45  *
46  *   - cl_object
47  *
48  *   - cl_page
49  *
50  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
51  *
52  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
53  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
54  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
55  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
56  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
57  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
58  *                 read/write system call it is associated with the single user
59  *                 thread, that issued the system call).
60  *
61  * Terminology
62  *
63  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
64  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
65  *     RPC, is referred to as "a transfer"
66  *
67  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
68  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
69  *     is not layer specific.
70  *
71  * Locking.
72  *
73  *  - i_mutex
74  *      - PG_locked
75  *          - cl_object_header::coh_page_guard
76  *          - lu_site::ls_guard
77  *
78  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
79  * reference-counting design.
80  *
81  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
82  * design.
83  *
84  * @{
85  */
86
87 /*
88  * super-class definitions.
89  */
90 #include <linux/aio.h>
91 #include <linux/fs.h>
92
93 #include <libcfs/libcfs.h>
94 #include <lu_object.h>
95 #include <linux/atomic.h>
96 #include <linux/mutex.h>
97 #include <linux/radix-tree.h>
98 #include <linux/spinlock.h>
99 #include <linux/wait.h>
100 #include <linux/pagevec.h>
101 #include <lustre_dlm.h>
102
103 struct obd_info;
104 struct inode;
105
106 struct cl_device;
107
108 struct cl_object;
109
110 struct cl_page;
111 struct cl_page_slice;
112 struct cl_lock;
113 struct cl_lock_slice;
114
115 struct cl_lock_operations;
116 struct cl_page_operations;
117
118 struct cl_io;
119 struct cl_io_slice;
120
121 struct cl_req_attr;
122
123 /**
124  * Device in the client stack.
125  *
126  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
127  */
128 struct cl_device {
129         /** Super-class. */
130         struct lu_device                   cd_lu_dev;
131 };
132
133 /** \addtogroup cl_object cl_object
134  * @{ */
135 /**
136  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
137  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
138  * from sub-objects' ones.
139  */
140 struct cl_attr {
141         /** Object size, in bytes */
142         loff_t cat_size;
143         /**
144          * Known minimal size, in bytes.
145          *
146          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
147          */
148         loff_t cat_kms;
149         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
150         time64_t cat_mtime;
151         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
152         time64_t cat_atime;
153         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
154         time64_t cat_ctime;
155         /**
156          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
157          *
158          * \todo XXX An interface for block size is needed.
159          */
160         __u64  cat_blocks;
161         /**
162          * User identifier for quota purposes.
163          */
164         uid_t  cat_uid;
165         /**
166          * Group identifier for quota purposes.
167          */
168         gid_t  cat_gid;
169
170         /* nlink of the directory */
171         __u64  cat_nlink;
172
173         /* Project identifier for quota purpose. */
174         __u32  cat_projid;
175 };
176
177 /**
178  * Fields in cl_attr that are being set.
179  */
180 enum cl_attr_valid {
181         CAT_SIZE        = BIT(0),
182         CAT_KMS         = BIT(1),
183         CAT_MTIME       = BIT(3),
184         CAT_ATIME       = BIT(4),
185         CAT_CTIME       = BIT(5),
186         CAT_BLOCKS      = BIT(6),
187         CAT_UID         = BIT(7),
188         CAT_GID         = BIT(8),
189         CAT_PROJID      = BIT(9),
190 };
191
192 /**
193  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
194  * stacks.
195  *
196  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
197  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
198  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
199  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
200  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
201  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
202  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
203  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
204  *    table.
205  *
206  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
207  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
208  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
209  *    layers:
210  *
211  *        - vvp
212  *        - lov
213  *
214  *    whereas its sub-objects are composed of
215  *
216  *        - lovsub
217  *        - osc
218  *
219  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
220  *    track of the object-subobject relationship.
221  *
222  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
223  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
224  *    destroyed too.
225  *
226  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
227  */
228 struct cl_object {
229         /** super class */
230         struct lu_object                   co_lu;
231         /** per-object-layer operations */
232         const struct cl_object_operations *co_ops;
233         /** offset of page slice in cl_page buffer */
234         int                                co_slice_off;
235 };
236
237 /**
238  * Description of the client object configuration. This is used for the
239  * creation of a new client object that is identified by a more state than
240  * fid.
241  */
242 struct cl_object_conf {
243         /** Super-class. */
244         struct lu_object_conf     coc_lu;
245         union {
246                 /**
247                  * Object layout. This is consumed by lov.
248                  */
249                 struct lu_buf    coc_layout;
250                 /**
251                  * Description of particular stripe location in the
252                  * cluster. This is consumed by osc.
253                  */
254                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
255         } u;
256         /**
257          * VFS inode. This is consumed by vvp.
258          */
259         struct inode             *coc_inode;
260         /**
261          * Layout lock handle.
262          */
263         struct ldlm_lock         *coc_lock;
264         /**
265          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
266          */
267         int                       coc_opc;
268 };
269
270 enum {
271         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
272          * holding layout lock. */
273         OBJECT_CONF_SET = 0,
274         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
275          * layout lock. */
276         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
277         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
278          * set up. */
279         OBJECT_CONF_WAIT = 2
280 };
281
282 enum {
283         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
284         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
285 };
286
287 struct cl_layout {
288         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
289         struct lu_buf   cl_buf;
290         /** size of layout in lov_mds_md format. */
291         size_t          cl_size;
292         /** Layout generation. */
293         u32             cl_layout_gen;
294         /** whether layout is a composite one */
295         bool            cl_is_composite;
296         /** Whether layout is a HSM released one */
297         bool            cl_is_released;
298 };
299
300 /**
301  * Operations implemented for each cl object layer.
302  *
303  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
304  */
305 struct cl_object_operations {
306         /**
307          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
308          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
309          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
310          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
311          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
312          * sense). Optional.
313          *
314          * \retval NULL success.
315          *
316          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
317          *
318          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
319          *         to be used instead of newly created.
320          */
321         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
322                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
323         /**
324          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
325          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
326          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
327          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
328          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
329          */
330         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
331                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
332                               const struct cl_io *io);
333         /**
334          * Initialize io state for a given layer.
335          *
336          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
337          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
338          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
339          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
340          * participating in this io share the same session.
341          */
342         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
343                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
344         /**
345          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
346          * called top-to-bottom through all object layers.
347          *
348          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
349          *
350          * \return   0: to continue
351          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
352          *              from enclosing cl_object_attr_get())
353          * \return -ve: to signal error
354          */
355         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
356                             struct cl_attr *attr);
357         /**
358          * Update attributes.
359          *
360          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
361          * indicating what attributes are to be set.
362          *
363          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
364          *
365          * \return the same convention as for
366          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
367          */
368         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
369                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
370         /**
371          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
372          * configuration.
373          *
374          * XXX error conditions and handling.
375          */
376         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
377                             const struct cl_object_conf *conf);
378         /**
379          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
380          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
381          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
382          *
383          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
384          * \see osc_object_glimpse()
385          */
386         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
387                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
388         /**
389          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
390          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
391          * mainly pages and locks.
392          */
393         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
394         /**
395          * Object getstripe method.
396          */
397         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
398                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
399         /**
400          * Get FIEMAP mapping from the object.
401          */
402         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
403                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
404                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
405         /**
406          * Get layout and generation of the object.
407          */
408         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
409                               struct cl_layout *layout);
410         /**
411          * Get maximum size of the object.
412          */
413         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
414         /**
415          * Set request attributes.
416          */
417         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
418                                  struct cl_object *obj,
419                                  struct cl_req_attr *attr);
420         /**
421          * Flush \a obj data corresponding to \a lock. Used for DoM
422          * locks in llite's cancelling blocking ast callback.
423          */
424         int (*coo_object_flush)(const struct lu_env *env,
425                                 struct cl_object *obj,
426                                 struct ldlm_lock *lock);
427 };
428
429 /**
430  * Extended header for client object.
431  */
432 struct cl_object_header {
433         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
434          * here. */
435         struct lu_object_header coh_lu;
436
437         /**
438          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
439          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
440          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
441          * field allows certain code to be written generically, without
442          * limiting possible cl_object layouts unduly.
443          */
444         struct cl_object_header *coh_parent;
445         /**
446          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
447          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
448          * from.
449          *
450          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
451          */
452         spinlock_t               coh_attr_guard;
453         /**
454          * Size of cl_page + page slices
455          */
456         unsigned short           coh_page_bufsize;
457         /**
458          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
459          * sub-object, etc.
460          */
461         unsigned char            coh_nesting;
462 };
463
464 /**
465  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
466  * layer top-to-bottom to \a slice.
467  */
468 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
469         list_for_each_entry((slice),                            \
470                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
471                             co_lu.lo_linkage)
472
473 /**
474  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
475  * layer bottom-to-top to \a slice.
476  */
477 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
478         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
479                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
480                                     co_lu.lo_linkage)
481
482 /** @} cl_object */
483
484 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
485
486 /** \addtogroup cl_page cl_page
487  * @{ */
488
489 /** \struct cl_page
490  * Layered client page.
491  *
492  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
493  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
494  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
495  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
496  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
497  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
498  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
499  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
500  *
501  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
502  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
503  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
504  *    current design) that
505  *
506  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
507  *          memory pressure),
508  *
509  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
510  *          environment.
511  *
512  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
513  *    established when cl_page is created.
514  *
515  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
516  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
517  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
518  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
519  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
520  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
521  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
522  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
523  *
524  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
525  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
526  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
527  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
528  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
529  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
530  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
531  *    different ways to own a page in the client:
532  *
533  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
534  *
535  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
536  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
537  *
538  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
539  *    cl_page_unassume().
540  *
541  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
542  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
543  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
544  *    destroyed.
545  *
546  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
547  *    pages is the following:
548  *
549  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
550  *          to a page:
551  *
552  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
553  *              spin-lock;
554  *
555  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
556  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
557  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
558  *
559  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
560  *          ways are severed with the proper synchronization
561  *          (cl_page_delete());
562  *
563  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
564  *          lock;
565  *
566  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
567  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
568  *
569  *    Together this guarantees that when last reference to a
570  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
571  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
572  *    ones exist.
573  *
574  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
575  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
576  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
577  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
578  *    page.
579  *
580  * Linux Kernel implementation.
581  *
582  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
583  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
584  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
585  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
586  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
587  *    private data structures).
588  *
589  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
590  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
591  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
592  *    transfer.
593  *
594  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
595  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
596  */
597
598 /**
599  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
600  *
601  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
602  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
603  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
604  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
605  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
606  * are interested in them.
607  */
608 enum cl_page_state {
609         /**
610          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
611          * following cases:
612          *
613          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
614          *     owns it;
615          *
616          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
617          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
618          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
621          *     evict the page form the memory;
622          *
623          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
624          */
625         CPS_CACHED = 1,
626         /**
627          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
628          * state as a result of
629          *
630          *     - io creating new page and immediately owning it;
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
633          *     and owning it;
634          *
635          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
636          *     and waiting for owner to release the page;
637          *
638          * Page leaves owned state in the following cases:
639          *
640          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
641          *     the cache, doing nothing;
642          *
643          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
644          *     this page;
645          *
646          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
647          *     transfer for this page;
648          *
649          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
650          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
651          *
652          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
653          */
654         CPS_OWNED,
655         /**
656          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
657          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
658          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
659          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
660          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
661          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
662          * made by the hosting environment (that effectively means that the
663          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
664          * advance". This property is mentioned, because it is important when
665          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
666          * enter this state as a result of
667          *
668          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
669          *     write-out of this page, or
670          *
671          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
672          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
673          *     transfer.
674          *
675          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
676          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
677          *
678          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
679          *
680          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
681          */
682         CPS_PAGEOUT,
683         /**
684          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
685          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
686          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
687          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
688          * pages.
689          *
690          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
691          *
692          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
693          */
694         CPS_PAGEIN,
695         /**
696          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
697          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
698          * of truncate.
699          *
700          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
701          *
702          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
703          */
704         CPS_FREEING,
705         CPS_NR
706 };
707
708 enum cl_page_type {
709         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
710          * belongs to. */
711         CPT_CACHEABLE = 1,
712
713         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
714          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
715          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
716         CPT_TRANSIENT,
717         CPT_NR
718 };
719
720 #define CP_STATE_BITS   4
721 #define CP_TYPE_BITS    2
722 #define CP_MAX_LAYER    3
723
724 /**
725  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
726  * immutables.
727  *
728  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
729  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
730  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
731  * cl_page::cp_owner (when set).
732  */
733 struct cl_page {
734         /** Reference counter. */
735         atomic_t                cp_ref;
736         /** layout_entry + stripe index, composed using lov_comp_index() */
737         unsigned int            cp_lov_index;
738         /** page->index of the page within the whole file */
739         pgoff_t                 cp_page_index;
740         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
741         struct cl_object        *cp_obj;
742         /** vmpage */
743         struct page             *cp_vmpage;
744         /**
745          * Assigned if doing direct IO, because in this case cp_vmpage is not
746          * a valid page cache page, hence the inode cannot be inferred from
747          * cp_vmpage->mapping->host.
748          */
749         struct inode            *cp_inode;
750         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
751         struct list_head        cp_batch;
752         /** array of slices offset. Immutable after creation. */
753         unsigned char           cp_layer_offset[CP_MAX_LAYER]; /* 24 bits */
754         /** current slice index */
755         unsigned char           cp_layer_count:2; /* 26 bits */
756         /**
757          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
758          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
759          */
760         enum cl_page_state       cp_state:CP_STATE_BITS; /* 30 bits */
761         /**
762          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
763          * creation.
764          */
765         enum cl_page_type       cp_type:CP_TYPE_BITS; /* 32 bits */
766         /* which slab kmem index this memory allocated from */
767         short int               cp_kmem_index; /* 48 bits */
768         unsigned int            cp_unused1:16;  /* 64 bits */
769
770         /**
771          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
772          * by sub-io. Protected by a VM lock.
773          */
774         struct cl_io            *cp_owner;
775         /** List of references to this page, for debugging. */
776         struct lu_ref           cp_reference;
777         /** Link to an object, for debugging. */
778         struct lu_ref_link      cp_obj_ref;
779         /** Link to a queue, for debugging. */
780         struct lu_ref_link      cp_queue_ref;
781         /** Assigned if doing a sync_io */
782         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
783 };
784
785 /**
786  * Per-layer part of cl_page.
787  *
788  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
789  */
790 struct cl_page_slice {
791         struct cl_page                  *cpl_page;
792         /**
793          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
794          * creation.
795          */
796         struct cl_object                *cpl_obj;
797         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
798 };
799
800 /**
801  * Lock mode. For the client extent locks.
802  *
803  * \ingroup cl_lock
804  */
805 enum cl_lock_mode {
806         CLM_READ,
807         CLM_WRITE,
808         CLM_GROUP,
809         CLM_MAX,
810 };
811
812 /**
813  * Requested transfer type.
814  */
815 enum cl_req_type {
816         CRT_READ,
817         CRT_WRITE,
818         CRT_NR
819 };
820
821 /**
822  * Per-layer page operations.
823  *
824  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
825  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
826  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
827  *
828  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
829  */
830 struct cl_page_operations {
831         /**
832          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
833          * implement these. Current code assumes that this functionality is
834          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
835          */
836
837         /**
838          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
839          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
840          * not owned by other io, and no transfer is going on against
841          * it. Optional.
842          *
843          * \see cl_page_own()
844          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
845          */
846         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
847                         const struct cl_page_slice *slice,
848                         struct cl_io *io, int nonblock);
849         /** Called when ownership it yielded. Optional.
850          *
851          * \see cl_page_disown()
852          * \see vvp_page_disown()
853          */
854         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
855                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
856         /**
857          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
858          * view. Optional.
859          *
860          * \see cl_page_assume()
861          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
862          */
863         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
864                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
865         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
866          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
867          * it.
868          *
869          * \see cl_page_unassume()
870          * \see vvp_page_unassume()
871          */
872         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
873                              const struct cl_page_slice *slice,
874                              struct cl_io *io);
875         /**
876          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
877          *
878          * \see cl_page_export()
879          * \see vvp_page_export()
880          */
881         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
882                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
883         /**
884          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
885          * sense). Used for assertions.
886          *
887          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
888          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
889          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
890          */
891         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
892                                const struct cl_page_slice *slice);
893
894         /**
895          * Update file attributes when all we have is this page.  Used for tiny
896          * writes to update attributes when we don't have a full cl_io.
897          */
898         void (*cpo_page_touch)(const struct lu_env *env,
899                                const struct cl_page_slice *slice, size_t to);
900         /**
901          * Page destruction.
902          */
903
904         /**
905          * Called when page is truncated from the object. Optional.
906          *
907          * \see cl_page_discard()
908          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
909          */
910         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
911                             const struct cl_page_slice *slice,
912                             struct cl_io *io);
913         /**
914          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
915          * destroyed. Optional.
916          *
917          * \see cl_page_delete()
918          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
919          */
920         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
921                            const struct cl_page_slice *slice);
922         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
923         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
924                          struct cl_page_slice *slice,
925                          struct pagevec *pvec);
926         /**
927          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
928          *
929          * \see cl_page_print()
930          */
931         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
932                          const struct cl_page_slice *slice,
933                          void *cookie, lu_printer_t p);
934         /**
935          * \name transfer
936          *
937          * Transfer methods.
938          *
939          * @{
940          */
941         /**
942          * Request type dependent vector of operations.
943          *
944          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
945          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
946          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
947          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
948          * provided. That is, method invocation usually looks like
949          *
950          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
951          */
952         struct {
953                 /**
954                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
955                  * cl_page_list.
956                  *
957                  * \return    0         : page is eligible for submission;
958                  * \return    -EALREADY : skip this page;
959                  * \return    -ve       : error.
960                  *
961                  * \see cl_page_prep()
962                  */
963                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
964                                  const struct cl_page_slice *slice,
965                                  struct cl_io *io);
966                 /**
967                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
968                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
969                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
970                  *
971                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
972                  * guaranteed however, that the page involved and its object
973                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
974                  * safe).
975                  *
976                  * \see cl_page_completion()
977                  */
978                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
979                                        const struct cl_page_slice *slice,
980                                        int ioret);
981                 /**
982                  * Called when cached page is about to be added to the
983                  * ptlrpc request as a part of req formation.
984                  *
985                  * \return    0       : proceed with this page;
986                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
987                  * \return    -ve     : error.
988                  *
989                  * \see cl_page_make_ready()
990                  */
991                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
992                                        const struct cl_page_slice *slice);
993         } io[CRT_NR];
994         /**
995          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
996          * transmitted.
997          *
998          * This is used for immediate transfers.
999          *
1000          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1001          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1002          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1003          * this for page queues.
1004          *
1005          * \see cl_page_clip()
1006          */
1007         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1008                          const struct cl_page_slice *slice,
1009                          int from, int to);
1010         /**
1011          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1012          * right now.
1013          *
1014          * \see cl_page_flush()
1015          */
1016         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1017                          const struct cl_page_slice *slice,
1018                          struct cl_io *io);
1019         /** @} transfer */
1020 };
1021
1022 /**
1023  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1024  */
1025 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1026 do {                                                                    \
1027         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1028                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1029                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1030                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1031         }                                                               \
1032 } while (0)
1033
1034 /**
1035  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1036  */
1037 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1038 do {                                                                          \
1039         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1040                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1041                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1042                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1043         }                                                                     \
1044 } while (0)
1045
1046 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1047 {
1048         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1049         return page->cp_vmpage;
1050 }
1051
1052 /**
1053  * Check if a cl_page is in use.
1054  *
1055  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1056  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1057  */
1058 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1059 {
1060         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1061 }
1062
1063 /**
1064  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1065  */
1066 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1067 /**
1068  * Caller doesn't hold a refcount.
1069  */
1070 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1071
1072 /* references: cl_page, page cache, optional + refcount for caller reference
1073  * (always 0 or 1 currently)
1074  */
1075 static inline int vmpage_in_use(struct page *vmpage, int refcount)
1076 {
1077         return (page_count(vmpage) - page_mapcount(vmpage) > 2 + refcount);
1078 }
1079
1080 /** @} cl_page */
1081
1082 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1083  * @{ */
1084 /** \struct cl_lock
1085  *
1086  * Extent locking on the client.
1087  *
1088  * LAYERING
1089  *
1090  * The locking model of the new client code is built around
1091  *
1092  *        struct cl_lock
1093  *
1094  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1095  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1096  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1097  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1098  *
1099  * Typical cl_lock consists of one layer:
1100  *
1101  *     - lov_lock (lov specific data).
1102  *
1103  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1104  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1105  *
1106  *     - osc_lock
1107  *
1108  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1109  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1110  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1111  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1112  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1113  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1114  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1115  *
1116  * LIFE CYCLE
1117  *
1118  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1119  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1120  * I/O is complete.
1121  *
1122  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1123  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1124  *
1125  * INTERFACE AND USAGE
1126  *
1127  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1128  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1129  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1130  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1131  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1132  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1133  * OST side.
1134  *
1135  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1136  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1137  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1138  * clo_enqueue time, is released.
1139  *
1140  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1141  *
1142  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1143  *
1144  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1145  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1146  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1147  *
1148  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1149  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1150  *
1151  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1152  *
1153  *     - locks are released after IO is complete.
1154  *
1155  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1156  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1157  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1158  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1159  *
1160  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1161  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1162  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1163  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1164  * sacrificing correctness. This includes:
1165  *
1166  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1167  *  atomicity;
1168  *
1169  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1170  *
1171  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1172  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1173  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1174  *
1175  * Interaction with DLM
1176  *
1177  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1178  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1179  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1180  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1181  * description of interaction with DLM.
1182  */
1183
1184 /**
1185  * Lock description.
1186  */
1187 struct cl_lock_descr {
1188         /** Object this lock is granted for. */
1189         struct cl_object *cld_obj;
1190         /** Index of the first page protected by this lock. */
1191         pgoff_t           cld_start;
1192         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1193         pgoff_t           cld_end;
1194         /** Group ID, for group lock */
1195         __u64             cld_gid;
1196         /** Lock mode. */
1197         enum cl_lock_mode cld_mode;
1198         /**
1199          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1200          * enum cl_enq_flags.
1201          */
1202         __u32             cld_enq_flags;
1203 };
1204
1205 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1206 #define PDESCR(descr)                                                   \
1207         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1208         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1209
1210 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1211
1212 /**
1213  * Layered client lock.
1214  */
1215 struct cl_lock {
1216         /** List of slices. Immutable after creation. */
1217         struct list_head      cll_layers;
1218         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1219         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1220 };
1221
1222 /**
1223  * Per-layer part of cl_lock
1224  *
1225  * \see lov_lock, osc_lock
1226  */
1227 struct cl_lock_slice {
1228         struct cl_lock                  *cls_lock;
1229         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1230          * creation. */
1231         struct cl_object                *cls_obj;
1232         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1233         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1234         struct list_head                 cls_linkage;
1235 };
1236
1237 /**
1238  *
1239  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1240  */
1241 struct cl_lock_operations {
1242         /** @{ */
1243         /**
1244          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1245          *
1246          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1247          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1248          *              @anchor for resources
1249          * \retval -ve  failure
1250          *
1251          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1252          */
1253         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1254                             const struct cl_lock_slice *slice,
1255                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1256         /**
1257          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1258          * DLM lock
1259          */
1260         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1261                            const struct cl_lock_slice *slice);
1262         /** @} */
1263         /**
1264          * Destructor. Frees resources and the slice.
1265          *
1266          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1267          */
1268         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1269         /**
1270          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1271          */
1272         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1273                          void *cookie, lu_printer_t p,
1274                          const struct cl_lock_slice *slice);
1275 };
1276
1277 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1278 do {                                                                    \
1279         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1280                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1281                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1282                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1283         }                                                               \
1284 } while (0)
1285
1286 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1287         if (likely(expr))                                               \
1288                 break;                                                  \
1289                                                                         \
1290         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1291         LBUG();                                                         \
1292 } while (0)
1293
1294 /** @} cl_lock */
1295
1296 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1297  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1298  *
1299  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1300  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1301  * pages:
1302  *
1303  *     - submit pages for an immediate transfer,
1304  *
1305  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1306  *
1307  *     - discard pages.
1308  *
1309  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1310  *
1311  * \todo XXX concurrency control.
1312  *
1313  * @{
1314  */
1315 struct cl_page_list {
1316         unsigned                 pl_nr;
1317         struct list_head         pl_pages;
1318 };
1319
1320 /**
1321  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1322  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1323  */
1324 struct cl_2queue {
1325         struct cl_page_list c2_qin;
1326         struct cl_page_list c2_qout;
1327 };
1328
1329 /** @} cl_page_list */
1330
1331 /** \addtogroup cl_io cl_io
1332  * @{ */
1333 /** \struct cl_io
1334  * I/O
1335  *
1336  * cl_io represents a high level I/O activity like
1337  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1338  * lock.
1339  *
1340  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1341  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1342  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1343  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1344  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1345  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1346  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1347  * by using free-lists, see cl_env_get().
1348  *
1349  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1350  * cl_io_type.
1351  *
1352  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1353  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1354  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1355  * released.
1356  *
1357  * For read/write io overall execution plan is as following:
1358  *
1359  *     (0) initialize io state through all layers;
1360  *
1361  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1362  *
1363  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1364  *
1365  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1366  *
1367  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1368  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1369  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1370  *
1371  *     (5) release locks
1372  *
1373  *     (6) repeat loop.
1374  *
1375  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1376  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1377  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1378  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1379  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1380  */
1381
1382 /** IO types */
1383 enum cl_io_type {
1384         /** read system call */
1385         CIT_READ = 1,
1386         /** write system call */
1387         CIT_WRITE,
1388         /** truncate, utime system calls */
1389         CIT_SETATTR,
1390         /** get data version */
1391         CIT_DATA_VERSION,
1392         /**
1393          * page fault handling
1394          */
1395         CIT_FAULT,
1396         /**
1397          * fsync system call handling
1398          * To write out a range of file
1399          */
1400         CIT_FSYNC,
1401         /**
1402          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1403          */
1404         CIT_GLIMPSE,
1405         /**
1406          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1407          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1408          *
1409          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1410          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1411          *     to the server;
1412          *
1413          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1414          *     for memory cleansing;
1415          *
1416          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1417          *
1418          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1419          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1420          * cl_io_loop() is never called for it.
1421          */
1422         CIT_MISC,
1423         /**
1424          * ladvise handling
1425          * To give advice about access of a file
1426          */
1427         CIT_LADVISE,
1428         /**
1429          * SEEK_HOLE/SEEK_DATA handling to search holes or data
1430          * across all file objects
1431          */
1432         CIT_LSEEK,
1433         CIT_OP_NR
1434 };
1435
1436 /**
1437  * States of cl_io state machine
1438  */
1439 enum cl_io_state {
1440         /** Not initialized. */
1441         CIS_ZERO,
1442         /** Initialized. */
1443         CIS_INIT,
1444         /** IO iteration started. */
1445         CIS_IT_STARTED,
1446         /** Locks taken. */
1447         CIS_LOCKED,
1448         /** Actual IO is in progress. */
1449         CIS_IO_GOING,
1450         /** IO for the current iteration finished. */
1451         CIS_IO_FINISHED,
1452         /** Locks released. */
1453         CIS_UNLOCKED,
1454         /** Iteration completed. */
1455         CIS_IT_ENDED,
1456         /** cl_io finalized. */
1457         CIS_FINI
1458 };
1459
1460 /**
1461  * IO state private for a layer.
1462  *
1463  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1464  * dynamically.
1465  *
1466  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1467  */
1468 struct cl_io_slice {
1469         struct cl_io                    *cis_io;
1470         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1471         struct cl_object                *cis_obj;
1472         /** io operations. Immutable after creation. */
1473         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1474         /**
1475          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1476          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1477          */
1478         struct list_head                cis_linkage;
1479 };
1480
1481 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1482                               struct pagevec *);
1483
1484 struct cl_read_ahead {
1485         /* Maximum page index the readahead window will end.
1486          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1487          * cra_end is included. */
1488         pgoff_t         cra_end_idx;
1489         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1490         unsigned long   cra_rpc_pages;
1491         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1492          * function should be called to release it. */
1493         void            (*cra_release)(const struct lu_env *env,
1494                                        struct cl_read_ahead *ra);
1495
1496         /* Callback data for cra_release routine */
1497         void            *cra_dlmlock;
1498         void            *cra_oio;
1499
1500         /* whether lock is in contention */
1501         bool            cra_contention;
1502 };
1503
1504 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1505                                          struct cl_read_ahead *ra)
1506 {
1507         if (ra->cra_release != NULL)
1508                 ra->cra_release(env, ra);
1509         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1510 }
1511
1512
1513 /**
1514  * Per-layer io operations.
1515  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1516  */
1517 struct cl_io_operations {
1518         /**
1519          * Vector of io state transition methods for every io type.
1520          *
1521          * \see cl_page_operations::io
1522          */
1523         struct {
1524                 /**
1525                  * Prepare io iteration at a given layer.
1526                  *
1527                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1528                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1529                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1530                  *
1531                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1532                  */
1533                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1534                                       const struct cl_io_slice *slice);
1535                 /**
1536                  * Finalize io iteration.
1537                  *
1538                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1539                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1540                  * continued.
1541                  *
1542                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1543                  */
1544                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1545                                        const struct cl_io_slice *slice);
1546                 /**
1547                  * Collect locks for the current iteration of io.
1548                  *
1549                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1550                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1551                  * anything, instead it should post a lock through
1552                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1553                  * sorted and enqueued in the proper order.
1554                  */
1555                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1556                                   const struct cl_io_slice *slice);
1557                 /**
1558                  * Finalize unlocking.
1559                  *
1560                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1561                  * functionality, after generic code released all locks
1562                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1563                  */
1564                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1565                                     const struct cl_io_slice *slice);
1566                 /**
1567                  * Start io iteration.
1568                  *
1569                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1570                  * commence actual IO. In the current implementation,
1571                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1572                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1573                  * are called when everything is done.
1574                  */
1575                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1576                                   const struct cl_io_slice *slice);
1577                 /**
1578                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1579                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1580                  */
1581                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1582                                   const struct cl_io_slice *slice);
1583                 /**
1584                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1585                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1586                  */
1587                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1588                                     const struct cl_io_slice *slice,
1589                                     size_t nob);
1590                 /**
1591                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1592                  */
1593                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1594                                   const struct cl_io_slice *slice);
1595         } op[CIT_OP_NR];
1596
1597         /**
1598          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1599          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1600          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1601          * submission failed after some pages were moved into \a
1602          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1603          * executed on them.
1604          */
1605         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1606                         const struct cl_io_slice *slice,
1607                         enum cl_req_type crt,
1608                         struct cl_2queue *queue);
1609         /**
1610          * Queue async page for write.
1611          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1612          * cio_submit is for urgent request.
1613          */
1614         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1615                         const struct cl_io_slice *slice,
1616                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1617                         cl_commit_cbt cb);
1618         /**
1619          * Release active extent.
1620          */
1621         void  (*cio_extent_release)(const struct lu_env *env,
1622                                     const struct cl_io_slice *slice);
1623         /**
1624          * Decide maximum read ahead extent
1625          *
1626          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1627          */
1628         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1629                               const struct cl_io_slice *slice,
1630                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1631         /**
1632          *
1633          * Reserve LRU slots before IO.
1634          */
1635         int (*cio_lru_reserve) (const struct lu_env *env,
1636                                 const struct cl_io_slice *slice,
1637                                 loff_t pos, size_t bytes);
1638         /**
1639          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1640          */
1641         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1642                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1643 };
1644
1645 /**
1646  * Flags to lock enqueue procedure.
1647  * \ingroup cl_lock
1648  */
1649 enum cl_enq_flags {
1650         /**
1651          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1652          * -EAGAIN is returned immediately.
1653          */
1654         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1655         /**
1656          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1657          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1658          *
1659          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1660          * as automatically compatible with other osc locks.
1661          * (see osc_lock_compatible)
1662          */
1663         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1664         /**
1665          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1666          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1667          * protected by this lock, without sending them to the server.
1668          */
1669         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1670         /**
1671          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1672          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1673          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1674          * mode.
1675          *
1676          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1677          */
1678         CEF_MUST         = 0x00000008,
1679         /**
1680          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1681          * not used currently.
1682          *
1683          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1684          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1685          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1686          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1687          * that are described by the enqueue flags.
1688          */
1689         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1690         /**
1691          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1692          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1693          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1694          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1695          * ptlrpc layer.
1696          *
1697          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1698          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1699          */
1700         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1701         /**
1702          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1703          */
1704         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1705         /**
1706          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1707          * is known to exist.
1708          */
1709         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1710         /**
1711          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1712          */
1713         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1714         /**
1715          * mask of enq_flags.
1716          */
1717         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1718 };
1719
1720 /**
1721  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1722  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1723  */
1724 struct cl_io_lock_link {
1725         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1726         struct list_head        cill_linkage;
1727         struct cl_lock          cill_lock;
1728         /** optional destructor */
1729         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1730                                              struct cl_io_lock_link *link);
1731 };
1732 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1733
1734 /**
1735  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1736  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1737  * possible, because
1738  *
1739  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1740  *        "cascading timeouts";
1741  *
1742  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1743  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1744  *
1745  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1746  *
1747  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1748  *
1749  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1750  *
1751  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1752  *
1753  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1754  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1755  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1756  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1757  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1758  *
1759  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1760  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1761  * enqueued.
1762  */
1763 struct cl_lockset {
1764         /** locks to be acquired. */
1765         struct list_head  cls_todo;
1766         /** locks acquired. */
1767         struct list_head  cls_done;
1768 };
1769
1770 /**
1771  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1772  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1773  */
1774 enum cl_io_lock_dmd {
1775         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1776         CILR_MANDATORY = 0,
1777         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1778         CILR_MAYBE,
1779         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1780         CILR_NEVER
1781 };
1782
1783 enum cl_fsync_mode {
1784         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1785         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1786         /** start writeback and wait for them to finish */
1787         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1788         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1789         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1790         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1791          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1792         CL_FSYNC_ALL   = 3
1793 };
1794
1795 struct cl_io_rw_common {
1796         loff_t  crw_pos;
1797         size_t  crw_count;
1798         int     crw_nonblock;
1799 };
1800 enum cl_setattr_subtype {
1801         /** regular setattr **/
1802         CL_SETATTR_REG = 1,
1803         /** truncate(2) **/
1804         CL_SETATTR_TRUNC,
1805         /** fallocate(2) - mode preallocate **/
1806         CL_SETATTR_FALLOCATE
1807 };
1808
1809 struct cl_io_range {
1810         loff_t cir_pos;
1811         size_t cir_count;
1812 };
1813
1814 struct cl_io_pt {
1815         struct cl_io_pt *cip_next;
1816         struct kiocb cip_iocb;
1817         struct iov_iter cip_iter;
1818         struct file *cip_file;
1819         enum cl_io_type cip_iot;
1820         unsigned int cip_need_restart:1;
1821         loff_t cip_pos;
1822         size_t cip_count;
1823         ssize_t cip_result;
1824 };
1825
1826 /**
1827  * State for io.
1828  *
1829  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1830  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1831  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1832  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1833  * mutable cl_io fields.
1834  */
1835 struct cl_io {
1836         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1837         enum cl_io_type                ci_type;
1838         /** current state of cl_io state machine. */
1839         enum cl_io_state               ci_state;
1840         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1841         struct cl_object              *ci_obj;
1842         /** one AIO request might be split in cl_io_loop */
1843         struct cl_dio_aio             *ci_aio;
1844         /**
1845          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1846          * creation.
1847          */
1848         struct cl_io                  *ci_parent;
1849         /** List of slices. Immutable after creation. */
1850         struct list_head                ci_layers;
1851         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1852         struct cl_lockset              ci_lockset;
1853         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1854         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1855         /** layout version when this IO occurs */
1856         __u32                           ci_layout_version;
1857         union {
1858                 struct cl_rd_io {
1859                         struct cl_io_rw_common rd;
1860                 } ci_rd;
1861                 struct cl_wr_io {
1862                         struct cl_io_rw_common wr;
1863                         int                    wr_append;
1864                         int                    wr_sync;
1865                 } ci_wr;
1866                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1867                 struct cl_setattr_io {
1868                         struct ost_lvb           sa_attr;
1869                         unsigned int             sa_attr_flags;
1870                         unsigned int             sa_avalid; /* ATTR_* */
1871                         unsigned int             sa_xvalid; /* OP_XVALID */
1872                         int                      sa_stripe_index;
1873                         struct ost_layout        sa_layout;
1874                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1875                         /* SETATTR interface is used for regular setattr, */
1876                         /* truncate(2) and fallocate(2) subtypes */
1877                         enum cl_setattr_subtype  sa_subtype;
1878                         /* The following are used for fallocate(2) */
1879                         int                      sa_falloc_mode;
1880                         loff_t                   sa_falloc_offset;
1881                         loff_t                   sa_falloc_end;
1882                         uid_t                    sa_falloc_uid;
1883                         gid_t                    sa_falloc_gid;
1884                 } ci_setattr;
1885                 struct cl_data_version_io {
1886                         u64 dv_data_version;
1887                         u32 dv_layout_version;
1888                         int dv_flags;
1889                 } ci_data_version;
1890                 struct cl_fault_io {
1891                         /** page index within file. */
1892                         pgoff_t         ft_index;
1893                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1894                         size_t          ft_nob;
1895                         /** writable page? for nopage() only */
1896                         int             ft_writable;
1897                         /** page of an executable? */
1898                         int             ft_executable;
1899                         /** page_mkwrite() */
1900                         int             ft_mkwrite;
1901                         /** resulting page */
1902                         struct cl_page *ft_page;
1903                 } ci_fault;
1904                 struct cl_fsync_io {
1905                         loff_t             fi_start;
1906                         loff_t             fi_end;
1907                         /** file system level fid */
1908                         struct lu_fid     *fi_fid;
1909                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1910                         /* how many pages were written/discarded */
1911                         unsigned int       fi_nr_written;
1912                 } ci_fsync;
1913                 struct cl_ladvise_io {
1914                         __u64                    li_start;
1915                         __u64                    li_end;
1916                         /** file system level fid */
1917                         struct lu_fid           *li_fid;
1918                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1919                         __u64                    li_flags;
1920                 } ci_ladvise;
1921                 struct cl_lseek_io {
1922                         loff_t                   ls_start;
1923                         loff_t                   ls_result;
1924                         int                      ls_whence;
1925                 } ci_lseek;
1926                 struct cl_misc_io {
1927                         time64_t                 lm_next_rpc_time;
1928                 } ci_misc;
1929         } u;
1930         struct cl_2queue     ci_queue;
1931         size_t               ci_nob;
1932         int                  ci_result;
1933         unsigned int         ci_continue:1,
1934         /**
1935          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1936          * don't do lockless i/o.
1937          */
1938                              ci_no_srvlock:1,
1939         /**
1940          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1941          */
1942                              ci_need_restart:1,
1943         /**
1944          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1945          * change(page operations, layout change causes all page to be
1946          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1947          */
1948                              ci_ignore_layout:1,
1949         /**
1950          * Need MDS intervention to complete a write.
1951          * Write intent is required for the following cases:
1952          * 1. component being written is not initialized, or
1953          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1954          */
1955                              ci_need_write_intent:1,
1956         /**
1957          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1958          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1959          * verify layout because HSM won't release openning files.
1960          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1961          * and setattr.
1962          */
1963                              ci_verify_layout:1,
1964         /**
1965          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1966          */
1967                              ci_restore_needed:1,
1968         /**
1969          * O_NOATIME
1970          */
1971                              ci_noatime:1,
1972         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1973                              ci_lock_no_expand:1,
1974         /**
1975          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1976          *
1977          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1978          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1979          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1980          */
1981                              ci_ndelay:1,
1982         /**
1983          * Set if IO is triggered by async workqueue readahead.
1984          */
1985                              ci_async_readahead:1,
1986         /**
1987          * Ignore lockless and do normal locking for this io.
1988          */
1989                              ci_dio_lock:1,
1990         /**
1991          * Set if we've tried all mirrors for this read IO, if it's not set,
1992          * the read IO will check to-be-read OSCs' status, and make fast-switch
1993          * another mirror if some of the OSTs are not healthy.
1994          */
1995                              ci_tried_all_mirrors:1,
1996         /**
1997          * Random read hints, readahead will be disabled.
1998          */
1999                              ci_rand_read:1,
2000         /**
2001          * Sequential read hints.
2002          */
2003                              ci_seq_read:1,
2004         /**
2005          * Do parallel (async) submission of DIO RPCs.  Note DIO is still sync
2006          * to userspace, only the RPCs are submitted async, then waited for at
2007          * the llite layer before returning.
2008          */
2009                              ci_parallel_dio:1;
2010         /**
2011          * Bypass quota check
2012          */
2013         unsigned             ci_noquota:1;
2014         /**
2015          * How many times the read has retried before this one.
2016          * Set by the top level and consumed by the LOV.
2017          */
2018         unsigned             ci_ndelay_tried;
2019         /**
2020          * Designated mirror index for this I/O.
2021          */
2022         unsigned             ci_designated_mirror;
2023         /**
2024          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2025          */
2026         unsigned             ci_owned_nr;
2027         /**
2028          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
2029          */
2030         struct lu_extent        ci_write_intent;
2031 };
2032
2033 /** @} cl_io */
2034
2035 /**
2036  * Per-transfer attributes.
2037  */
2038 struct cl_req_attr {
2039         enum cl_req_type cra_type;
2040         u64              cra_flags;
2041         struct cl_page  *cra_page;
2042         /** Generic attributes for the server consumption. */
2043         struct obdo     *cra_oa;
2044         /** Jobid */
2045         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
2046 };
2047
2048 enum cache_stats_item {
2049         /** how many cache lookups were performed */
2050         CS_lookup = 0,
2051         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2052         CS_hit,
2053         /** how many entities are in the cache right now */
2054         CS_total,
2055         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2056          * evicted) right now */
2057         CS_busy,
2058         /** how many entities were created at all */
2059         CS_create,
2060         CS_NR
2061 };
2062
2063 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2064
2065 /**
2066  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2067  */
2068 struct cache_stats {
2069         const char      *cs_name;
2070         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2071 };
2072
2073 /** These are not exported so far */
2074 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2075
2076 /**
2077  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2078  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2079  * clients to co-exist in the single address space.
2080  */
2081 struct cl_site {
2082         struct lu_site          cs_lu;
2083         /**
2084          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2085          * per-cpu counters is needed.
2086          *
2087          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2088          *
2089          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2090          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2091          */
2092         struct cache_stats      cs_pages;
2093         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2094 };
2095
2096 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2097 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2098 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2099
2100 /**
2101  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2102  * ll_rd_*()-style functions.
2103  */
2104 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2105
2106 /**
2107  * \name helpers
2108  *
2109  * Type conversion and accessory functions.
2110  */
2111 /** @{ */
2112
2113 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2114 {
2115         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2116 }
2117
2118 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2119 {
2120         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2121         return container_of_safe(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2122 }
2123
2124 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2125 {
2126         return &d->cd_lu_dev;
2127 }
2128
2129 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2130 {
2131         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2132         return container_of_safe(o, struct cl_object, co_lu);
2133 }
2134
2135 static inline const struct cl_object_conf *
2136 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2137 {
2138         return container_of_safe(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2139 }
2140
2141 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2142 {
2143         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2144 }
2145
2146 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2147 {
2148         return container_of_safe(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2149 }
2150
2151 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2152 {
2153         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2154 }
2155
2156 static inline
2157 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2158 {
2159         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2160 }
2161
2162 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2163 {
2164         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2165 }
2166
2167 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2168 {
2169         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2170 }
2171
2172 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2173                        struct cl_object *obj,
2174                        const struct cl_page_operations *ops);
2175 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2176                        struct cl_object *obj,
2177                        const struct cl_lock_operations *ops);
2178 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2179                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2180 /** @} helpers */
2181
2182 /** \defgroup cl_object cl_object
2183  * @{ */
2184 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2185 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2186                                  const struct lu_fid *fid,
2187                                  const struct cl_object_conf *c);
2188
2189 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2190 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2191 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2192 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2193 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2194 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2195 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2196                         struct cl_attr *attr);
2197 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2198                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2199 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2200                            struct ost_lvb *lvb);
2201 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2202                            const struct cl_object_conf *conf);
2203 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2204 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2205 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2206                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2207 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2208                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2209                      size_t *buflen);
2210 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2211                          struct cl_layout *cl);
2212 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2213 int cl_object_flush(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2214                     struct ldlm_lock *lock);
2215
2216
2217 /**
2218  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2219  */
2220 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2221 {
2222         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2223 }
2224
2225 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2226 {
2227         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2228         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2229         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2230 }
2231
2232 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2233                                          struct cl_page *page)
2234 {
2235         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2236 }
2237
2238 /**
2239  * Return refcount of cl_object.
2240  */
2241 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2242 {
2243         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2244         return atomic_read(&header->loh_ref);
2245 }
2246
2247 /** @} cl_object */
2248
2249 /** \defgroup cl_page cl_page
2250  * @{ */
2251 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2252                                      struct cl_object *obj,
2253                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2254                                      enum cl_page_type type);
2255 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2256                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2257                                      struct page *vmpage,
2258                                      enum cl_page_type type);
2259 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2260 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2261                                      struct cl_page *page);
2262 void            cl_pagevec_put      (const struct lu_env *env,
2263                                      struct cl_page *page,
2264                                      struct pagevec *pvec);
2265 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2266                                      lu_printer_t printer,
2267                                      const struct cl_page *pg);
2268 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2269                                      lu_printer_t printer,
2270                                      const struct cl_page *pg);
2271 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2272 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2273
2274 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2275                                        const struct lu_device_type *dtype);
2276
2277 /**
2278  * \name ownership
2279  *
2280  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2281  */
2282 /** @{ */
2283
2284 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2285                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2286 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2287                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2288 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2289                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2290 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2291                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2292 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2293                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2294 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2295
2296 /** @} ownership */
2297
2298 /**
2299  * \name transfer
2300  *
2301  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2302  * tracking transfer state.
2303  */
2304 /** @{ */
2305 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2306                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2307 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2308                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2309 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2310                          enum cl_req_type crt);
2311 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2312                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2313 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2314                          int from, int to);
2315 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2316                          struct cl_page *pg);
2317
2318 /** @} transfer */
2319
2320
2321 /**
2322  * \name helper routines
2323  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2324  */
2325 /** @{ */
2326 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2327                         struct cl_page *pg);
2328 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2329 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2330                             const struct cl_page *pg);
2331 void    cl_page_touch(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg,
2332                       size_t to);
2333 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2334                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2335 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2336 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2337 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2338
2339 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2340                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2341 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2342                          lu_printer_t printer,
2343                          const struct cl_lock_descr *descr);
2344 /* @} helper */
2345
2346 /**
2347  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2348  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2349  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2350  * layer for recovery purposes.
2351  */
2352 struct cl_client_cache {
2353         /**
2354          * # of client cache refcount
2355          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2356          */
2357         atomic_t                ccc_users;
2358         /**
2359          * # of threads are doing shrinking
2360          */
2361         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2362         /**
2363          * # of LRU entries available
2364          */
2365         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2366         /**
2367          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2368          */
2369         struct list_head        ccc_lru;
2370         /**
2371          * Max # of LRU entries
2372          */
2373         unsigned long           ccc_lru_max;
2374         /**
2375          * Lock to protect ccc_lru list
2376          */
2377         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2378         /**
2379          * Set if unstable check is enabled
2380          */
2381         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2382         /**
2383          * # of unstable pages for this mount point
2384          */
2385         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2386         /**
2387          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2388          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2389          */
2390         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2391         /**
2392          * Serialize max_cache_mb write operation
2393          */
2394         struct mutex            ccc_max_cache_mb_lock;
2395 };
2396 /**
2397  * cl_cache functions
2398  */
2399 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2400 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2401 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2402
2403 /** @} cl_page */
2404
2405 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2406  * @{ */
2407 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2408                     struct cl_lock *lock);
2409 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2410                  const struct cl_io *io);
2411 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2412 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2413                                        const struct lu_device_type *dtype);
2414 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2415
2416 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2417                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2418 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2419
2420 /** @} cl_lock */
2421
2422 /** \defgroup cl_io cl_io
2423  * @{ */
2424
2425 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2426                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2427 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2428                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2429 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2430                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2431 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2432
2433 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2434 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2435 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2436 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2437 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2438 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2439 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2440 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2441                           struct cl_io_lock_link *link);
2442 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2443                            struct cl_lock_descr *descr);
2444 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2445                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2446 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2447                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2448                           long timeout);
2449 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2450                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2451                           cl_commit_cbt cb);
2452 void  cl_io_extent_release (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2453 int cl_io_lru_reserve(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2454                       loff_t pos, size_t bytes);
2455 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2456                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2457 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2458                           size_t nob);
2459
2460 /**
2461  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2462  */
2463 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2464 {
2465         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2466 }
2467
2468 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2469 {
2470         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2471 }
2472
2473 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2474 {
2475         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2476 }
2477
2478 /**
2479  * True, iff \a io is a truncate(2).
2480  */
2481 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2482 {
2483         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2484                 (io->u.ci_setattr.sa_avalid & ATTR_SIZE) &&
2485                 (io->u.ci_setattr.sa_subtype != CL_SETATTR_FALLOCATE);
2486 }
2487
2488 static inline int cl_io_is_fallocate(const struct cl_io *io)
2489 {
2490         return (io->ci_type == CIT_SETATTR) &&
2491                (io->u.ci_setattr.sa_subtype == CL_SETATTR_FALLOCATE);
2492 }
2493
2494 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2495
2496 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2497                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2498
2499 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2500 do {                                                                    \
2501         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2502                                                                         \
2503         memset(&__foo_io->base, 0,                                      \
2504                sizeof(*__foo_io) - offsetof(typeof(*__foo_io), base));  \
2505 } while (0)
2506
2507 /** @} cl_io */
2508
2509 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2510  * @{ */
2511
2512 /**
2513  * Last page in the page list.
2514  */
2515 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2516 {
2517         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2518         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2519 }
2520
2521 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2522 {
2523         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2524         return list_first_entry(&plist->pl_pages, struct cl_page, cp_batch);
2525 }
2526
2527 /**
2528  * Iterate over pages in a page list.
2529  */
2530 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2531         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2532
2533 /**
2534  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2535  */
2536 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2537         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2538
2539 void cl_page_list_init(struct cl_page_list *plist);
2540 void cl_page_list_add(struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page,
2541                       bool get_ref);
2542 void cl_page_list_move(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2543                        struct cl_page *page);
2544 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2545                             struct cl_page *page);
2546 void cl_page_list_splice(struct cl_page_list *list,
2547                          struct cl_page_list *head);
2548 void cl_page_list_del(const struct lu_env *env,
2549                       struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2550 void cl_page_list_disown(const struct lu_env *env,
2551                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2552 void cl_page_list_assume(const struct lu_env *env,
2553                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2554 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2555                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2556 void cl_page_list_fini(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2557
2558 void cl_2queue_init(struct cl_2queue *queue);
2559 void cl_2queue_add(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page,
2560                    bool get_ref);
2561 void cl_2queue_disown(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2562                       struct cl_2queue *queue);
2563 void cl_2queue_assume(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2564                       struct cl_2queue *queue);
2565 void cl_2queue_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2566                        struct cl_2queue *queue);
2567 void cl_2queue_fini(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2568 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2569
2570 /** @} cl_page_list */
2571
2572 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2573                      struct cl_req_attr *attr);
2574
2575 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2576  * @{ */
2577
2578 struct cl_sync_io;
2579 struct cl_dio_aio;
2580
2581 typedef void (cl_sync_io_end_t)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *);
2582
2583 void cl_sync_io_init_notify(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2584                             struct cl_dio_aio *aio, cl_sync_io_end_t *end);
2585
2586 int cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2587                     long timeout);
2588 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2589                      int ioret);
2590 int cl_sync_io_wait_recycle(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2591                             long timeout, int ioret);
2592 struct cl_dio_aio *cl_aio_alloc(struct kiocb *iocb, struct cl_object *obj,
2593                                 struct cl_dio_aio *ll_aio);
2594 void cl_aio_free(const struct lu_env *env, struct cl_dio_aio *aio);
2595 static inline void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr)
2596 {
2597         cl_sync_io_init_notify(anchor, nr, NULL, NULL);
2598 }
2599
2600 /**
2601  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2602  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2603  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2604  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2605  */
2606 struct cl_sync_io {
2607         /** number of pages yet to be transferred. */
2608         atomic_t                csi_sync_nr;
2609         /** error code. */
2610         int                     csi_sync_rc;
2611         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2612         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2613         /** callback to invoke when this IO is finished */
2614         cl_sync_io_end_t       *csi_end_io;
2615         /** aio private data */
2616         struct cl_dio_aio      *csi_aio;
2617 };
2618
2619 /** direct IO pages */
2620 struct ll_dio_pages {
2621         /*
2622          * page array to be written. we don't support
2623          * partial pages except the last one.
2624          */
2625         struct page             **ldp_pages;
2626         /** # of pages in the array. */
2627         size_t                  ldp_count;
2628         /* the file offset of the first page. */
2629         loff_t                  ldp_file_offset;
2630 };
2631
2632 /** To support Direct AIO */
2633 struct cl_dio_aio {
2634         struct cl_sync_io       cda_sync;
2635         struct cl_page_list     cda_pages;
2636         struct cl_object        *cda_obj;
2637         struct kiocb            *cda_iocb;
2638         ssize_t                 cda_bytes;
2639         struct cl_dio_aio       *cda_ll_aio;
2640         struct ll_dio_pages     cda_dio_pages;
2641         unsigned                cda_no_aio_complete:1,
2642                                 cda_no_aio_free:1;
2643 };
2644
2645 #if defined(HAVE_DIRECTIO_ITER) || defined(HAVE_IOV_ITER_RW) || \
2646         defined(HAVE_DIRECTIO_2ARGS)
2647 #define HAVE_DIO_ITER 1
2648 #endif
2649
2650 void ll_release_user_pages(struct page **pages, int npages);
2651
2652 /** @} cl_sync_io */
2653
2654 /** \defgroup cl_env cl_env
2655  *
2656  * lu_env handling for a client.
2657  *
2658  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2659  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2660  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2661  * where
2662  *
2663  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2664  *
2665  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2666  *
2667  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2668  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2669  * into VFS or MM that call back into lustre.
2670  *
2671  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2672  * optimizations:
2673  *
2674  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2675  *     longer used environments instead of destroying them;
2676  *
2677  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2678  * @{ */
2679
2680 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2681 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2682 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2683 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2684 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2685 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2686
2687 /** @} cl_env */
2688
2689 /*
2690  * Misc
2691  */
2692 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2693 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2694
2695 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2696                                 struct lu_device_type *ldt,
2697                                 struct lu_device *next);
2698 /** @} clio */
2699
2700 int cl_global_init(void);
2701 void cl_global_fini(void);
2702
2703 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */