Whamcloud - gitweb
LU-12142 clio: fix hang on urgent cached pages
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
31  */
32 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
34
35 /** \defgroup clio clio
36  *
37  * Client objects implement io operations and cache pages.
38  *
39  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
40  *
41  * Big Theory Statement.
42  *
43  * Layered objects.
44  *
45  * Client implementation is based on the following data-types:
46  *
47  *   - cl_object
48  *
49  *   - cl_page
50  *
51  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
52  *
53  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
54  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
55  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
56  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
57  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
58  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
59  *                 read/write system call it is associated with the single user
60  *                 thread, that issued the system call).
61  *
62  * Terminology
63  *
64  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
65  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
66  *     RPC, is referred to as "a transfer"
67  *
68  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
69  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
70  *     is not layer specific.
71  *
72  * Locking.
73  *
74  *  - i_mutex
75  *      - PG_locked
76  *          - cl_object_header::coh_page_guard
77  *          - lu_site::ls_guard
78  *
79  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
80  * reference-counting design.
81  *
82  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
83  * design.
84  *
85  * @{
86  */
87
88 /*
89  * super-class definitions.
90  */
91 #include <linux/aio.h>
92 #include <linux/fs.h>
93
94 #include <libcfs/libcfs.h>
95 #include <lu_object.h>
96 #include <linux/atomic.h>
97 #include <linux/mutex.h>
98 #include <linux/radix-tree.h>
99 #include <linux/spinlock.h>
100 #include <linux/wait.h>
101 #include <linux/pagevec.h>
102 #include <lustre_dlm.h>
103
104 struct obd_info;
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108
109 struct cl_object;
110
111 struct cl_page;
112 struct cl_page_slice;
113 struct cl_lock;
114 struct cl_lock_slice;
115
116 struct cl_lock_operations;
117 struct cl_page_operations;
118
119 struct cl_io;
120 struct cl_io_slice;
121
122 struct cl_req_attr;
123
124 /**
125  * Device in the client stack.
126  *
127  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
128  */
129 struct cl_device {
130         /** Super-class. */
131         struct lu_device                   cd_lu_dev;
132 };
133
134 /** \addtogroup cl_object cl_object
135  * @{ */
136 /**
137  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
138  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
139  * from sub-objects' ones.
140  */
141 struct cl_attr {
142         /** Object size, in bytes */
143         loff_t cat_size;
144         /**
145          * Known minimal size, in bytes.
146          *
147          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
148          */
149         loff_t cat_kms;
150         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
151         time64_t cat_mtime;
152         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
153         time64_t cat_atime;
154         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
155         time64_t cat_ctime;
156         /**
157          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
158          *
159          * \todo XXX An interface for block size is needed.
160          */
161         __u64  cat_blocks;
162         /**
163          * User identifier for quota purposes.
164          */
165         uid_t  cat_uid;
166         /**
167          * Group identifier for quota purposes.
168          */
169         gid_t  cat_gid;
170
171         /* nlink of the directory */
172         __u64  cat_nlink;
173
174         /* Project identifier for quota purpose. */
175         __u32  cat_projid;
176 };
177
178 /**
179  * Fields in cl_attr that are being set.
180  */
181 enum cl_attr_valid {
182         CAT_SIZE        = BIT(0),
183         CAT_KMS         = BIT(1),
184         CAT_MTIME       = BIT(3),
185         CAT_ATIME       = BIT(4),
186         CAT_CTIME       = BIT(5),
187         CAT_BLOCKS      = BIT(6),
188         CAT_UID         = BIT(7),
189         CAT_GID         = BIT(8),
190         CAT_PROJID      = BIT(9),
191 };
192
193 /**
194  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
195  * stacks.
196  *
197  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
198  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
199  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
200  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
201  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
202  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
203  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
204  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
205  *    table.
206  *
207  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
208  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
209  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
210  *    layers:
211  *
212  *        - vvp
213  *        - lov
214  *
215  *    whereas its sub-objects are composed of
216  *
217  *        - lovsub
218  *        - osc
219  *
220  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
221  *    track of the object-subobject relationship.
222  *
223  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
224  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
225  *    destroyed too.
226  *
227  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
228  */
229 struct cl_object {
230         /** super class */
231         struct lu_object                   co_lu;
232         /** per-object-layer operations */
233         const struct cl_object_operations *co_ops;
234         /** offset of page slice in cl_page buffer */
235         int                                co_slice_off;
236 };
237
238 /**
239  * Description of the client object configuration. This is used for the
240  * creation of a new client object that is identified by a more state than
241  * fid.
242  */
243 struct cl_object_conf {
244         /** Super-class. */
245         struct lu_object_conf     coc_lu;
246         union {
247                 /**
248                  * Object layout. This is consumed by lov.
249                  */
250                 struct lu_buf    coc_layout;
251                 /**
252                  * Description of particular stripe location in the
253                  * cluster. This is consumed by osc.
254                  */
255                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
256         } u;
257         /**
258          * VFS inode. This is consumed by vvp.
259          */
260         struct inode             *coc_inode;
261         /**
262          * Layout lock handle.
263          */
264         struct ldlm_lock         *coc_lock;
265         /**
266          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
267          */
268         int                       coc_opc;
269 };
270
271 enum {
272         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
273          * holding layout lock. */
274         OBJECT_CONF_SET = 0,
275         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
276          * layout lock. */
277         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
278         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
279          * set up. */
280         OBJECT_CONF_WAIT = 2
281 };
282
283 enum {
284         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
285         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
286 };
287
288 struct cl_layout {
289         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
290         struct lu_buf   cl_buf;
291         /** size of layout in lov_mds_md format. */
292         size_t          cl_size;
293         /** Layout generation. */
294         u32             cl_layout_gen;
295         /** whether layout is a composite one */
296         bool            cl_is_composite;
297         /** Whether layout is a HSM released one */
298         bool            cl_is_released;
299 };
300
301 /**
302  * Operations implemented for each cl object layer.
303  *
304  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
305  */
306 struct cl_object_operations {
307         /**
308          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
309          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
310          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
311          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
312          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
313          * sense). Optional.
314          *
315          * \retval NULL success.
316          *
317          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
318          *
319          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
320          *         to be used instead of newly created.
321          */
322         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
323                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
324         /**
325          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
326          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
327          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
328          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
329          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
330          */
331         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
332                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
333                               const struct cl_io *io);
334         /**
335          * Initialize io state for a given layer.
336          *
337          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
338          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
339          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
340          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
341          * participating in this io share the same session.
342          */
343         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
344                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
345         /**
346          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
347          * called top-to-bottom through all object layers.
348          *
349          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
350          *
351          * \return   0: to continue
352          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
353          *              from enclosing cl_object_attr_get())
354          * \return -ve: to signal error
355          */
356         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
357                             struct cl_attr *attr);
358         /**
359          * Update attributes.
360          *
361          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
362          * indicating what attributes are to be set.
363          *
364          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
365          *
366          * \return the same convention as for
367          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
368          */
369         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
370                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
371         /**
372          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
373          * configuration.
374          *
375          * XXX error conditions and handling.
376          */
377         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
378                             const struct cl_object_conf *conf);
379         /**
380          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
381          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
382          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
383          *
384          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
385          * \see osc_object_glimpse()
386          */
387         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
388                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
389         /**
390          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
391          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
392          * mainly pages and locks.
393          */
394         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
395         /**
396          * Object getstripe method.
397          */
398         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
399                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
400         /**
401          * Get FIEMAP mapping from the object.
402          */
403         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
404                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
405                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
406         /**
407          * Get layout and generation of the object.
408          */
409         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
410                               struct cl_layout *layout);
411         /**
412          * Get maximum size of the object.
413          */
414         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
415         /**
416          * Set request attributes.
417          */
418         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
419                                  struct cl_object *obj,
420                                  struct cl_req_attr *attr);
421         /**
422          * Flush \a obj data corresponding to \a lock. Used for DoM
423          * locks in llite's cancelling blocking ast callback.
424          */
425         int (*coo_object_flush)(const struct lu_env *env,
426                                 struct cl_object *obj,
427                                 struct ldlm_lock *lock);
428 };
429
430 /**
431  * Extended header for client object.
432  */
433 struct cl_object_header {
434         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
435          * here. */
436         struct lu_object_header coh_lu;
437
438         /**
439          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
440          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
441          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
442          * field allows certain code to be written generically, without
443          * limiting possible cl_object layouts unduly.
444          */
445         struct cl_object_header *coh_parent;
446         /**
447          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
448          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
449          * from.
450          *
451          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
452          */
453         spinlock_t               coh_attr_guard;
454         /**
455          * Size of cl_page + page slices
456          */
457         unsigned short           coh_page_bufsize;
458         /**
459          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
460          * sub-object, etc.
461          */
462         unsigned char            coh_nesting;
463 };
464
465 /**
466  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
467  * layer top-to-bottom to \a slice.
468  */
469 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
470         list_for_each_entry((slice),                            \
471                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
472                             co_lu.lo_linkage)
473
474 /**
475  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
476  * layer bottom-to-top to \a slice.
477  */
478 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
479         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
480                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
481                                     co_lu.lo_linkage)
482
483 /** @} cl_object */
484
485 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
486
487 /** \addtogroup cl_page cl_page
488  * @{ */
489
490 /** \struct cl_page
491  * Layered client page.
492  *
493  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
494  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
495  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
496  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
497  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
498  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
499  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
500  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
501  *
502  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
503  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
504  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
505  *    current design) that
506  *
507  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
508  *          memory pressure),
509  *
510  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
511  *          environment.
512  *
513  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
514  *    established when cl_page is created.
515  *
516  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
517  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
518  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
519  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
520  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
521  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
522  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
523  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
524  *
525  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
526  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
527  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
528  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
529  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
530  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
531  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
532  *    different ways to own a page in the client:
533  *
534  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
535  *
536  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
537  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
538  *
539  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
540  *    cl_page_unassume().
541  *
542  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
543  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
544  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
545  *    destroyed.
546  *
547  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
548  *    pages is the following:
549  *
550  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
551  *          to a page:
552  *
553  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
554  *              spin-lock;
555  *
556  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
557  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
558  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
559  *
560  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
561  *          ways are severed with the proper synchronization
562  *          (cl_page_delete());
563  *
564  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
565  *          lock;
566  *
567  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
568  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
569  *
570  *    Together this guarantees that when last reference to a
571  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
572  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
573  *    ones exist.
574  *
575  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
576  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
577  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
578  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
579  *    page.
580  *
581  * Linux Kernel implementation.
582  *
583  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
584  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
585  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
586  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
587  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
588  *    private data structures).
589  *
590  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
591  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
592  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
593  *    transfer.
594  *
595  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
596  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
597  */
598
599 /**
600  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
601  *
602  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
603  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
604  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
605  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
606  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
607  * are interested in them.
608  */
609 enum cl_page_state {
610         /**
611          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
612          * following cases:
613          *
614          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
615          *     owns it;
616          *
617          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
618          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
619          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
620          *
621          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
622          *     evict the page form the memory;
623          *
624          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
625          */
626         CPS_CACHED = 1,
627         /**
628          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
629          * state as a result of
630          *
631          *     - io creating new page and immediately owning it;
632          *
633          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
634          *     and owning it;
635          *
636          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
637          *     and waiting for owner to release the page;
638          *
639          * Page leaves owned state in the following cases:
640          *
641          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
642          *     the cache, doing nothing;
643          *
644          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
645          *     this page;
646          *
647          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
648          *     transfer for this page;
649          *
650          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
651          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
652          *
653          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
654          */
655         CPS_OWNED,
656         /**
657          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
658          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
659          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
660          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
661          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
662          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
663          * made by the hosting environment (that effectively means that the
664          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
665          * advance". This property is mentioned, because it is important when
666          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
667          * enter this state as a result of
668          *
669          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
670          *     write-out of this page, or
671          *
672          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
673          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
674          *     transfer.
675          *
676          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
677          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
678          *
679          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
680          *
681          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
682          */
683         CPS_PAGEOUT,
684         /**
685          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
686          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
687          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
688          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
689          * pages.
690          *
691          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
692          *
693          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
694          */
695         CPS_PAGEIN,
696         /**
697          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
698          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
699          * of truncate.
700          *
701          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
702          *
703          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
704          */
705         CPS_FREEING,
706         CPS_NR
707 };
708
709 enum cl_page_type {
710         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
711          * belongs to. */
712         CPT_CACHEABLE = 1,
713
714         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
715          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
716          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
717         CPT_TRANSIENT,
718         CPT_NR
719 };
720
721 #define CP_STATE_BITS   4
722 #define CP_TYPE_BITS    2
723 #define CP_MAX_LAYER    3
724
725 /**
726  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
727  * immutables.
728  *
729  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
730  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
731  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
732  * cl_page::cp_owner (when set).
733  */
734 struct cl_page {
735         /** Reference counter. */
736         atomic_t                cp_ref;
737         /** layout_entry + stripe index, composed using lov_comp_index() */
738         unsigned int            cp_lov_index;
739         pgoff_t                 cp_osc_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 /** @} cl_page */
1073
1074 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1075  * @{ */
1076 /** \struct cl_lock
1077  *
1078  * Extent locking on the client.
1079  *
1080  * LAYERING
1081  *
1082  * The locking model of the new client code is built around
1083  *
1084  *        struct cl_lock
1085  *
1086  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1087  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1088  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1089  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1090  *
1091  * Typical cl_lock consists of one layer:
1092  *
1093  *     - lov_lock (lov specific data).
1094  *
1095  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1096  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1097  *
1098  *     - osc_lock
1099  *
1100  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1101  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1102  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1103  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1104  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1105  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1106  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1107  *
1108  * LIFE CYCLE
1109  *
1110  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1111  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1112  * I/O is complete.
1113  *
1114  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1115  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1116  *
1117  * INTERFACE AND USAGE
1118  *
1119  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1120  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1121  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1122  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1123  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1124  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1125  * OST side.
1126  *
1127  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1128  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1129  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1130  * clo_enqueue time, is released.
1131  *
1132  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1133  *
1134  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1135  *
1136  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1137  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1138  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1139  *
1140  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1141  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1142  *
1143  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1144  *
1145  *     - locks are released after IO is complete.
1146  *
1147  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1148  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1149  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1150  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1151  *
1152  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1153  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1154  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1155  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1156  * sacrificing correctness. This includes:
1157  *
1158  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1159  *  atomicity;
1160  *
1161  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1162  *
1163  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1164  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1165  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1166  *
1167  * Interaction with DLM
1168  *
1169  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1170  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1171  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1172  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1173  * description of interaction with DLM.
1174  */
1175
1176 /**
1177  * Lock description.
1178  */
1179 struct cl_lock_descr {
1180         /** Object this lock is granted for. */
1181         struct cl_object *cld_obj;
1182         /** Index of the first page protected by this lock. */
1183         pgoff_t           cld_start;
1184         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1185         pgoff_t           cld_end;
1186         /** Group ID, for group lock */
1187         __u64             cld_gid;
1188         /** Lock mode. */
1189         enum cl_lock_mode cld_mode;
1190         /**
1191          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1192          * enum cl_enq_flags.
1193          */
1194         __u32             cld_enq_flags;
1195 };
1196
1197 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1198 #define PDESCR(descr)                                                   \
1199         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1200         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1201
1202 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1203
1204 /**
1205  * Layered client lock.
1206  */
1207 struct cl_lock {
1208         /** List of slices. Immutable after creation. */
1209         struct list_head      cll_layers;
1210         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1211         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1212 };
1213
1214 /**
1215  * Per-layer part of cl_lock
1216  *
1217  * \see lov_lock, osc_lock
1218  */
1219 struct cl_lock_slice {
1220         struct cl_lock                  *cls_lock;
1221         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1222          * creation. */
1223         struct cl_object                *cls_obj;
1224         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1225         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1226         struct list_head                 cls_linkage;
1227 };
1228
1229 /**
1230  *
1231  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1232  */
1233 struct cl_lock_operations {
1234         /** @{ */
1235         /**
1236          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1237          *
1238          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1239          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1240          *              @anchor for resources
1241          * \retval -ve  failure
1242          *
1243          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1244          */
1245         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1246                             const struct cl_lock_slice *slice,
1247                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1248         /**
1249          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1250          * DLM lock
1251          */
1252         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1253                            const struct cl_lock_slice *slice);
1254         /** @} */
1255         /**
1256          * Destructor. Frees resources and the slice.
1257          *
1258          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1259          */
1260         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1261         /**
1262          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1263          */
1264         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1265                          void *cookie, lu_printer_t p,
1266                          const struct cl_lock_slice *slice);
1267 };
1268
1269 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1270 do {                                                                    \
1271         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1272                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1273                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1274                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1275         }                                                               \
1276 } while (0)
1277
1278 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1279         if (likely(expr))                                               \
1280                 break;                                                  \
1281                                                                         \
1282         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1283         LBUG();                                                         \
1284 } while (0)
1285
1286 /** @} cl_lock */
1287
1288 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1289  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1290  *
1291  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1292  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1293  * pages:
1294  *
1295  *     - submit pages for an immediate transfer,
1296  *
1297  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1298  *
1299  *     - discard pages.
1300  *
1301  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1302  *
1303  * \todo XXX concurrency control.
1304  *
1305  * @{
1306  */
1307 struct cl_page_list {
1308         unsigned                 pl_nr;
1309         struct list_head         pl_pages;
1310 };
1311
1312 /**
1313  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1314  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1315  */
1316 struct cl_2queue {
1317         struct cl_page_list c2_qin;
1318         struct cl_page_list c2_qout;
1319 };
1320
1321 /** @} cl_page_list */
1322
1323 /** \addtogroup cl_io cl_io
1324  * @{ */
1325 /** \struct cl_io
1326  * I/O
1327  *
1328  * cl_io represents a high level I/O activity like
1329  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1330  * lock.
1331  *
1332  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1333  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1334  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1335  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1336  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1337  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1338  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1339  * by using free-lists, see cl_env_get().
1340  *
1341  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1342  * cl_io_type.
1343  *
1344  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1345  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1346  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1347  * released.
1348  *
1349  * For read/write io overall execution plan is as following:
1350  *
1351  *     (0) initialize io state through all layers;
1352  *
1353  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1354  *
1355  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1356  *
1357  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1358  *
1359  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1360  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1361  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1362  *
1363  *     (5) release locks
1364  *
1365  *     (6) repeat loop.
1366  *
1367  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1368  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1369  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1370  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1371  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1372  */
1373
1374 /** IO types */
1375 enum cl_io_type {
1376         /** read system call */
1377         CIT_READ = 1,
1378         /** write system call */
1379         CIT_WRITE,
1380         /** truncate, utime system calls */
1381         CIT_SETATTR,
1382         /** get data version */
1383         CIT_DATA_VERSION,
1384         /**
1385          * page fault handling
1386          */
1387         CIT_FAULT,
1388         /**
1389          * fsync system call handling
1390          * To write out a range of file
1391          */
1392         CIT_FSYNC,
1393         /**
1394          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1395          */
1396         CIT_GLIMPSE,
1397         /**
1398          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1399          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1400          *
1401          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1402          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1403          *     to the server;
1404          *
1405          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1406          *     for memory cleansing;
1407          *
1408          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1409          *
1410          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1411          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1412          * cl_io_loop() is never called for it.
1413          */
1414         CIT_MISC,
1415         /**
1416          * ladvise handling
1417          * To give advice about access of a file
1418          */
1419         CIT_LADVISE,
1420         /**
1421          * SEEK_HOLE/SEEK_DATA handling to search holes or data
1422          * across all file objects
1423          */
1424         CIT_LSEEK,
1425         CIT_OP_NR
1426 };
1427
1428 /**
1429  * States of cl_io state machine
1430  */
1431 enum cl_io_state {
1432         /** Not initialized. */
1433         CIS_ZERO,
1434         /** Initialized. */
1435         CIS_INIT,
1436         /** IO iteration started. */
1437         CIS_IT_STARTED,
1438         /** Locks taken. */
1439         CIS_LOCKED,
1440         /** Actual IO is in progress. */
1441         CIS_IO_GOING,
1442         /** IO for the current iteration finished. */
1443         CIS_IO_FINISHED,
1444         /** Locks released. */
1445         CIS_UNLOCKED,
1446         /** Iteration completed. */
1447         CIS_IT_ENDED,
1448         /** cl_io finalized. */
1449         CIS_FINI
1450 };
1451
1452 /**
1453  * IO state private for a layer.
1454  *
1455  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1456  * dynamically.
1457  *
1458  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1459  */
1460 struct cl_io_slice {
1461         struct cl_io                    *cis_io;
1462         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1463         struct cl_object                *cis_obj;
1464         /** io operations. Immutable after creation. */
1465         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1466         /**
1467          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1468          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1469          */
1470         struct list_head                cis_linkage;
1471 };
1472
1473 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1474                               struct pagevec *);
1475
1476 struct cl_read_ahead {
1477         /* Maximum page index the readahead window will end.
1478          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1479          * cra_end is included. */
1480         pgoff_t         cra_end_idx;
1481         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1482         unsigned long   cra_rpc_pages;
1483         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1484          * function should be called to release it. */
1485         void            (*cra_release)(const struct lu_env *env,
1486                                        struct cl_read_ahead *ra);
1487
1488         /* Callback data for cra_release routine */
1489         void            *cra_dlmlock;
1490         void            *cra_oio;
1491
1492         /* whether lock is in contention */
1493         bool            cra_contention;
1494 };
1495
1496 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1497                                          struct cl_read_ahead *ra)
1498 {
1499         if (ra->cra_release != NULL)
1500                 ra->cra_release(env, ra);
1501         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1502 }
1503
1504
1505 /**
1506  * Per-layer io operations.
1507  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1508  */
1509 struct cl_io_operations {
1510         /**
1511          * Vector of io state transition methods for every io type.
1512          *
1513          * \see cl_page_operations::io
1514          */
1515         struct {
1516                 /**
1517                  * Prepare io iteration at a given layer.
1518                  *
1519                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1520                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1521                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1522                  *
1523                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1524                  */
1525                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1526                                       const struct cl_io_slice *slice);
1527                 /**
1528                  * Finalize io iteration.
1529                  *
1530                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1531                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1532                  * continued.
1533                  *
1534                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1535                  */
1536                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1537                                        const struct cl_io_slice *slice);
1538                 /**
1539                  * Collect locks for the current iteration of io.
1540                  *
1541                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1542                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1543                  * anything, instead it should post a lock through
1544                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1545                  * sorted and enqueued in the proper order.
1546                  */
1547                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1548                                   const struct cl_io_slice *slice);
1549                 /**
1550                  * Finalize unlocking.
1551                  *
1552                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1553                  * functionality, after generic code released all locks
1554                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1555                  */
1556                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1557                                     const struct cl_io_slice *slice);
1558                 /**
1559                  * Start io iteration.
1560                  *
1561                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1562                  * commence actual IO. In the current implementation,
1563                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1564                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1565                  * are called when everything is done.
1566                  */
1567                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1568                                   const struct cl_io_slice *slice);
1569                 /**
1570                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1571                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1572                  */
1573                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1574                                   const struct cl_io_slice *slice);
1575                 /**
1576                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1577                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1578                  */
1579                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1580                                     const struct cl_io_slice *slice,
1581                                     size_t nob);
1582                 /**
1583                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1584                  */
1585                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1586                                   const struct cl_io_slice *slice);
1587         } op[CIT_OP_NR];
1588
1589         /**
1590          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1591          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1592          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1593          * submission failed after some pages were moved into \a
1594          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1595          * executed on them.
1596          */
1597         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1598                         const struct cl_io_slice *slice,
1599                         enum cl_req_type crt,
1600                         struct cl_2queue *queue);
1601         /**
1602          * Queue async page for write.
1603          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1604          * cio_submit is for urgent request.
1605          */
1606         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1607                         const struct cl_io_slice *slice,
1608                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1609                         cl_commit_cbt cb);
1610         /**
1611          * Release active extent.
1612          */
1613         void  (*cio_extent_release)(const struct lu_env *env,
1614                                     const struct cl_io_slice *slice);
1615         /**
1616          * Decide maximum read ahead extent
1617          *
1618          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1619          */
1620         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1621                               const struct cl_io_slice *slice,
1622                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1623         /**
1624          *
1625          * Reserve LRU slots before IO.
1626          */
1627         int (*cio_lru_reserve) (const struct lu_env *env,
1628                                 const struct cl_io_slice *slice,
1629                                 loff_t pos, size_t bytes);
1630         /**
1631          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1632          */
1633         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1634                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1635 };
1636
1637 /**
1638  * Flags to lock enqueue procedure.
1639  * \ingroup cl_lock
1640  */
1641 enum cl_enq_flags {
1642         /**
1643          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1644          * -EAGAIN is returned immediately.
1645          */
1646         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1647         /**
1648          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1649          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1650          *
1651          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1652          * as automatically compatible with other osc locks.
1653          * (see osc_lock_compatible)
1654          */
1655         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1656         /**
1657          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1658          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1659          * protected by this lock, without sending them to the server.
1660          */
1661         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1662         /**
1663          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1664          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1665          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1666          * mode.
1667          *
1668          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1669          */
1670         CEF_MUST         = 0x00000008,
1671         /**
1672          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1673          * not used currently.
1674          *
1675          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1676          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1677          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1678          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1679          * that are described by the enqueue flags.
1680          */
1681         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1682         /**
1683          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1684          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1685          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1686          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1687          * ptlrpc layer.
1688          *
1689          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1690          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1691          */
1692         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1693         /**
1694          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1695          */
1696         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1697         /**
1698          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1699          * is known to exist.
1700          */
1701         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1702         /**
1703          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1704          */
1705         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1706         /**
1707          * mask of enq_flags.
1708          */
1709         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1710 };
1711
1712 /**
1713  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1714  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1715  */
1716 struct cl_io_lock_link {
1717         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1718         struct list_head        cill_linkage;
1719         struct cl_lock          cill_lock;
1720         /** optional destructor */
1721         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1722                                              struct cl_io_lock_link *link);
1723 };
1724 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1725
1726 /**
1727  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1728  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1729  * possible, because
1730  *
1731  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1732  *        "cascading timeouts";
1733  *
1734  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1735  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1736  *
1737  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1738  *
1739  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1740  *
1741  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1742  *
1743  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1744  *
1745  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1746  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1747  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1748  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1749  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1750  *
1751  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1752  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1753  * enqueued.
1754  */
1755 struct cl_lockset {
1756         /** locks to be acquired. */
1757         struct list_head  cls_todo;
1758         /** locks acquired. */
1759         struct list_head  cls_done;
1760 };
1761
1762 /**
1763  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1764  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1765  */
1766 enum cl_io_lock_dmd {
1767         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1768         CILR_MANDATORY = 0,
1769         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1770         CILR_MAYBE,
1771         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1772         CILR_NEVER
1773 };
1774
1775 enum cl_fsync_mode {
1776         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1777         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1778         /** start writeback and wait for them to finish */
1779         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1780         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1781         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1782         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1783          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1784         CL_FSYNC_ALL   = 3
1785 };
1786
1787 struct cl_io_rw_common {
1788         loff_t  crw_pos;
1789         size_t  crw_count;
1790         int     crw_nonblock;
1791 };
1792 enum cl_setattr_subtype {
1793         /** regular setattr **/
1794         CL_SETATTR_REG = 1,
1795         /** truncate(2) **/
1796         CL_SETATTR_TRUNC,
1797         /** fallocate(2) - mode preallocate **/
1798         CL_SETATTR_FALLOCATE
1799 };
1800
1801 struct cl_io_range {
1802         loff_t cir_pos;
1803         size_t cir_count;
1804 };
1805
1806 struct cl_io_pt {
1807         struct cl_io_pt *cip_next;
1808         struct kiocb cip_iocb;
1809         struct iov_iter cip_iter;
1810         struct file *cip_file;
1811         enum cl_io_type cip_iot;
1812         unsigned int cip_need_restart:1;
1813         loff_t cip_pos;
1814         size_t cip_count;
1815         ssize_t cip_result;
1816 };
1817
1818 /**
1819  * State for io.
1820  *
1821  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1822  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1823  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1824  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1825  * mutable cl_io fields.
1826  */
1827 struct cl_io {
1828         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1829         enum cl_io_type                ci_type;
1830         /** current state of cl_io state machine. */
1831         enum cl_io_state               ci_state;
1832         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1833         struct cl_object              *ci_obj;
1834         /** one AIO request might be split in cl_io_loop */
1835         struct cl_dio_aio             *ci_aio;
1836         /**
1837          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1838          * creation.
1839          */
1840         struct cl_io                  *ci_parent;
1841         /** List of slices. Immutable after creation. */
1842         struct list_head                ci_layers;
1843         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1844         struct cl_lockset              ci_lockset;
1845         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1846         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1847         /** layout version when this IO occurs */
1848         __u32                           ci_layout_version;
1849         union {
1850                 struct cl_rd_io {
1851                         struct cl_io_rw_common rd;
1852                 } ci_rd;
1853                 struct cl_wr_io {
1854                         struct cl_io_rw_common wr;
1855                         int                    wr_append;
1856                         int                    wr_sync;
1857                 } ci_wr;
1858                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1859                 struct cl_setattr_io {
1860                         struct ost_lvb           sa_attr;
1861                         unsigned int             sa_attr_flags;
1862                         unsigned int             sa_avalid; /* ATTR_* */
1863                         unsigned int             sa_xvalid; /* OP_XVALID */
1864                         int                      sa_stripe_index;
1865                         struct ost_layout        sa_layout;
1866                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1867                         /* SETATTR interface is used for regular setattr, */
1868                         /* truncate(2) and fallocate(2) subtypes */
1869                         enum cl_setattr_subtype  sa_subtype;
1870                         /* The following are used for fallocate(2) */
1871                         int                      sa_falloc_mode;
1872                         loff_t                   sa_falloc_offset;
1873                         loff_t                   sa_falloc_len;
1874                         loff_t                   sa_falloc_end;
1875                 } ci_setattr;
1876                 struct cl_data_version_io {
1877                         u64 dv_data_version;
1878                         u32 dv_layout_version;
1879                         int dv_flags;
1880                 } ci_data_version;
1881                 struct cl_fault_io {
1882                         /** page index within file. */
1883                         pgoff_t         ft_index;
1884                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1885                         size_t          ft_nob;
1886                         /** writable page? for nopage() only */
1887                         int             ft_writable;
1888                         /** page of an executable? */
1889                         int             ft_executable;
1890                         /** page_mkwrite() */
1891                         int             ft_mkwrite;
1892                         /** resulting page */
1893                         struct cl_page *ft_page;
1894                 } ci_fault;
1895                 struct cl_fsync_io {
1896                         loff_t             fi_start;
1897                         loff_t             fi_end;
1898                         /** file system level fid */
1899                         struct lu_fid     *fi_fid;
1900                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1901                         /* how many pages were written/discarded */
1902                         unsigned int       fi_nr_written;
1903                 } ci_fsync;
1904                 struct cl_ladvise_io {
1905                         __u64                    li_start;
1906                         __u64                    li_end;
1907                         /** file system level fid */
1908                         struct lu_fid           *li_fid;
1909                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1910                         __u64                    li_flags;
1911                 } ci_ladvise;
1912                 struct cl_lseek_io {
1913                         loff_t                   ls_start;
1914                         loff_t                   ls_result;
1915                         int                      ls_whence;
1916                 } ci_lseek;
1917         } u;
1918         struct cl_2queue     ci_queue;
1919         size_t               ci_nob;
1920         int                  ci_result;
1921         unsigned int         ci_continue:1,
1922         /**
1923          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1924          * don't do lockless i/o.
1925          */
1926                              ci_no_srvlock:1,
1927         /**
1928          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1929          */
1930                              ci_need_restart:1,
1931         /**
1932          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1933          * change(page operations, layout change causes all page to be
1934          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1935          */
1936                              ci_ignore_layout:1,
1937         /**
1938          * Need MDS intervention to complete a write.
1939          * Write intent is required for the following cases:
1940          * 1. component being written is not initialized, or
1941          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1942          */
1943                              ci_need_write_intent:1,
1944         /**
1945          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1946          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1947          * verify layout because HSM won't release openning files.
1948          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1949          * and setattr.
1950          */
1951                              ci_verify_layout:1,
1952         /**
1953          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1954          */
1955                              ci_restore_needed:1,
1956         /**
1957          * O_NOATIME
1958          */
1959                              ci_noatime:1,
1960         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1961                              ci_lock_no_expand:1,
1962         /**
1963          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1964          *
1965          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1966          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1967          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1968          */
1969                              ci_ndelay:1,
1970         /**
1971          * Set if IO is triggered by async workqueue readahead.
1972          */
1973                              ci_async_readahead:1,
1974         /**
1975          * Ignore lockless and do normal locking for this io.
1976          */
1977                              ci_dio_lock:1,
1978         /**
1979          * Set if we've tried all mirrors for this read IO, if it's not set,
1980          * the read IO will check to-be-read OSCs' status, and make fast-switch
1981          * another mirror if some of the OSTs are not healthy.
1982          */
1983                              ci_tried_all_mirrors:1,
1984         /**
1985          * Random read hints, readahead will be disabled.
1986          */
1987                              ci_rand_read:1,
1988         /**
1989          * Sequential read hints.
1990          */
1991                              ci_seq_read:1;
1992         /**
1993          * Bypass quota check
1994          */
1995         unsigned             ci_noquota:1;
1996         /**
1997          * How many times the read has retried before this one.
1998          * Set by the top level and consumed by the LOV.
1999          */
2000         unsigned             ci_ndelay_tried;
2001         /**
2002          * Designated mirror index for this I/O.
2003          */
2004         unsigned             ci_designated_mirror;
2005         /**
2006          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2007          */
2008         unsigned             ci_owned_nr;
2009         /**
2010          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
2011          */
2012         struct lu_extent        ci_write_intent;
2013 };
2014
2015 /** @} cl_io */
2016
2017 /**
2018  * Per-transfer attributes.
2019  */
2020 struct cl_req_attr {
2021         enum cl_req_type cra_type;
2022         u64              cra_flags;
2023         struct cl_page  *cra_page;
2024         /** Generic attributes for the server consumption. */
2025         struct obdo     *cra_oa;
2026         /** Jobid */
2027         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
2028 };
2029
2030 enum cache_stats_item {
2031         /** how many cache lookups were performed */
2032         CS_lookup = 0,
2033         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2034         CS_hit,
2035         /** how many entities are in the cache right now */
2036         CS_total,
2037         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2038          * evicted) right now */
2039         CS_busy,
2040         /** how many entities were created at all */
2041         CS_create,
2042         CS_NR
2043 };
2044
2045 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2046
2047 /**
2048  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2049  */
2050 struct cache_stats {
2051         const char      *cs_name;
2052         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2053 };
2054
2055 /** These are not exported so far */
2056 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2057
2058 /**
2059  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2060  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2061  * clients to co-exist in the single address space.
2062  */
2063 struct cl_site {
2064         struct lu_site          cs_lu;
2065         /**
2066          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2067          * per-cpu counters is needed.
2068          *
2069          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2070          *
2071          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2072          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2073          */
2074         struct cache_stats      cs_pages;
2075         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2076 };
2077
2078 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2079 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2080 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2081
2082 /**
2083  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2084  * ll_rd_*()-style functions.
2085  */
2086 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2087
2088 /**
2089  * \name helpers
2090  *
2091  * Type conversion and accessory functions.
2092  */
2093 /** @{ */
2094
2095 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2096 {
2097         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2098 }
2099
2100 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2101 {
2102         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2103         return container_of_safe(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2104 }
2105
2106 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2107 {
2108         return &d->cd_lu_dev;
2109 }
2110
2111 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2112 {
2113         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2114         return container_of_safe(o, struct cl_object, co_lu);
2115 }
2116
2117 static inline const struct cl_object_conf *
2118 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2119 {
2120         return container_of_safe(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2121 }
2122
2123 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2124 {
2125         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2126 }
2127
2128 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2129 {
2130         return container_of_safe(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2131 }
2132
2133 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2134 {
2135         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2136 }
2137
2138 static inline
2139 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2140 {
2141         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2142 }
2143
2144 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2145 {
2146         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2147 }
2148
2149 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2150 {
2151         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2152 }
2153
2154 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2155                        struct cl_object *obj,
2156                        const struct cl_page_operations *ops);
2157 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2158                        struct cl_object *obj,
2159                        const struct cl_lock_operations *ops);
2160 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2161                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2162 /** @} helpers */
2163
2164 /** \defgroup cl_object cl_object
2165  * @{ */
2166 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2167 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2168                                  const struct lu_fid *fid,
2169                                  const struct cl_object_conf *c);
2170
2171 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2172 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2173 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2174 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2175 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2176 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2177 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2178                         struct cl_attr *attr);
2179 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2180                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2181 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2182                            struct ost_lvb *lvb);
2183 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2184                            const struct cl_object_conf *conf);
2185 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2186 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2187 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2188                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2189 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2190                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2191                      size_t *buflen);
2192 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2193                          struct cl_layout *cl);
2194 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2195 int cl_object_flush(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2196                     struct ldlm_lock *lock);
2197
2198
2199 /**
2200  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2201  */
2202 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2203 {
2204         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2205 }
2206
2207 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2208 {
2209         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2210         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2211         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2212 }
2213
2214 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2215                                          struct cl_page *page)
2216 {
2217         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2218 }
2219
2220 /**
2221  * Return refcount of cl_object.
2222  */
2223 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2224 {
2225         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2226         return atomic_read(&header->loh_ref);
2227 }
2228
2229 /** @} cl_object */
2230
2231 /** \defgroup cl_page cl_page
2232  * @{ */
2233 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2234                                      struct cl_object *obj,
2235                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2236                                      enum cl_page_type type);
2237 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2238                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2239                                      struct page *vmpage,
2240                                      enum cl_page_type type);
2241 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2242 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2243                                      struct cl_page *page);
2244 void            cl_pagevec_put      (const struct lu_env *env,
2245                                      struct cl_page *page,
2246                                      struct pagevec *pvec);
2247 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2248                                      lu_printer_t printer,
2249                                      const struct cl_page *pg);
2250 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2251                                      lu_printer_t printer,
2252                                      const struct cl_page *pg);
2253 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2254 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2255
2256 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2257                                        const struct lu_device_type *dtype);
2258
2259 /**
2260  * \name ownership
2261  *
2262  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2263  */
2264 /** @{ */
2265
2266 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2267                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2268 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2269                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2270 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2271                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2272 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2273                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2274 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2275                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2276 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2277
2278 /** @} ownership */
2279
2280 /**
2281  * \name transfer
2282  *
2283  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2284  * tracking transfer state.
2285  */
2286 /** @{ */
2287 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2288                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2289 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2290                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2291 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2292                          enum cl_req_type crt);
2293 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2294                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2295 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2296                          int from, int to);
2297 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2298                          struct cl_page *pg);
2299
2300 /** @} transfer */
2301
2302
2303 /**
2304  * \name helper routines
2305  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2306  */
2307 /** @{ */
2308 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2309                         struct cl_page *pg);
2310 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2311 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2312                             const struct cl_page *pg);
2313 void    cl_page_touch(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg,
2314                       size_t to);
2315 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2316                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2317 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2318 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2319 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2320
2321 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2322                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2323 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2324                          lu_printer_t printer,
2325                          const struct cl_lock_descr *descr);
2326 /* @} helper */
2327
2328 /**
2329  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2330  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2331  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2332  * layer for recovery purposes.
2333  */
2334 struct cl_client_cache {
2335         /**
2336          * # of client cache refcount
2337          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2338          */
2339         atomic_t                ccc_users;
2340         /**
2341          * # of threads are doing shrinking
2342          */
2343         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2344         /**
2345          * # of LRU entries available
2346          */
2347         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2348         /**
2349          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2350          */
2351         struct list_head        ccc_lru;
2352         /**
2353          * Max # of LRU entries
2354          */
2355         unsigned long           ccc_lru_max;
2356         /**
2357          * Lock to protect ccc_lru list
2358          */
2359         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2360         /**
2361          * Set if unstable check is enabled
2362          */
2363         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2364         /**
2365          * # of unstable pages for this mount point
2366          */
2367         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2368         /**
2369          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2370          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2371          */
2372         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2373         /**
2374          * Serialize max_cache_mb write operation
2375          */
2376         struct mutex            ccc_max_cache_mb_lock;
2377 };
2378 /**
2379  * cl_cache functions
2380  */
2381 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2382 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2383 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2384
2385 /** @} cl_page */
2386
2387 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2388  * @{ */
2389 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2390                     struct cl_lock *lock);
2391 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2392                  const struct cl_io *io);
2393 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2394 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2395                                        const struct lu_device_type *dtype);
2396 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2397
2398 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2399                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2400 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2401
2402 /** @} cl_lock */
2403
2404 /** \defgroup cl_io cl_io
2405  * @{ */
2406
2407 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2408                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2409 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2410                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2411 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2412                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2413 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2414
2415 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2416 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2417 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2418 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2419 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2420 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2421 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2422 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2423                           struct cl_io_lock_link *link);
2424 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2425                            struct cl_lock_descr *descr);
2426 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2427                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2428 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2429                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2430                           long timeout);
2431 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2432                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2433                           cl_commit_cbt cb);
2434 void  cl_io_extent_release (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2435 int cl_io_lru_reserve(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2436                       loff_t pos, size_t bytes);
2437 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2438                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2439 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2440                           size_t nob);
2441
2442 /**
2443  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2444  */
2445 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2446 {
2447         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2448 }
2449
2450 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2451 {
2452         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2453 }
2454
2455 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2456 {
2457         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2458 }
2459
2460 /**
2461  * True, iff \a io is a truncate(2).
2462  */
2463 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2464 {
2465         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2466                 (io->u.ci_setattr.sa_avalid & ATTR_SIZE) &&
2467                 (io->u.ci_setattr.sa_subtype != CL_SETATTR_FALLOCATE);
2468 }
2469
2470 static inline int cl_io_is_fallocate(const struct cl_io *io)
2471 {
2472         return (io->ci_type == CIT_SETATTR) &&
2473                (io->u.ci_setattr.sa_subtype == CL_SETATTR_FALLOCATE);
2474 }
2475
2476 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2477
2478 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2479                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2480
2481 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2482 do {                                                                    \
2483         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2484                                                                         \
2485         memset(&__foo_io->base, 0,                                      \
2486                sizeof(*__foo_io) - offsetof(typeof(*__foo_io), base));  \
2487 } while (0)
2488
2489 /** @} cl_io */
2490
2491 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2492  * @{ */
2493
2494 /**
2495  * Last page in the page list.
2496  */
2497 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2498 {
2499         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2500         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2501 }
2502
2503 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2504 {
2505         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2506         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2507 }
2508
2509 /**
2510  * Iterate over pages in a page list.
2511  */
2512 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2513         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2514
2515 /**
2516  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2517  */
2518 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2519         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2520
2521 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2522 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2523 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2524                           struct cl_page *page);
2525 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2526                           struct cl_page *page);
2527 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2528                           struct cl_page_list *head);
2529 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2530                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2531 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2532                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2533 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2534                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2535 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2536                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2537 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2538
2539 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2540 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2541 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2542                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2543 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2544                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2545 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2546                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2547 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2548 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2549
2550 /** @} cl_page_list */
2551
2552 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2553                      struct cl_req_attr *attr);
2554
2555 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2556  * @{ */
2557
2558 struct cl_sync_io;
2559 struct cl_dio_aio;
2560
2561 typedef void (cl_sync_io_end_t)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *);
2562
2563 void cl_sync_io_init_notify(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2564                             struct cl_dio_aio *aio, cl_sync_io_end_t *end);
2565
2566 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2567                      long timeout);
2568 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2569                      int ioret);
2570 struct cl_dio_aio *cl_aio_alloc(struct kiocb *iocb);
2571 void cl_aio_free(struct cl_dio_aio *aio);
2572 static inline void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr)
2573 {
2574         cl_sync_io_init_notify(anchor, nr, NULL, NULL);
2575 }
2576
2577 /**
2578  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2579  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2580  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2581  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2582  */
2583 struct cl_sync_io {
2584         /** number of pages yet to be transferred. */
2585         atomic_t                csi_sync_nr;
2586         /** error code. */
2587         int                     csi_sync_rc;
2588         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2589         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2590         /** callback to invoke when this IO is finished */
2591         cl_sync_io_end_t       *csi_end_io;
2592         /** aio private data */
2593         struct cl_dio_aio      *csi_aio;
2594 };
2595
2596 /** To support Direct AIO */
2597 struct cl_dio_aio {
2598         struct cl_sync_io       cda_sync;
2599         struct cl_page_list     cda_pages;
2600         struct kiocb            *cda_iocb;
2601         ssize_t                 cda_bytes;
2602         unsigned                cda_no_aio_complete:1;
2603 };
2604
2605 /** @} cl_sync_io */
2606
2607 /** \defgroup cl_env cl_env
2608  *
2609  * lu_env handling for a client.
2610  *
2611  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2612  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2613  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2614  * where
2615  *
2616  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2617  *
2618  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2619  *
2620  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2621  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2622  * into VFS or MM that call back into lustre.
2623  *
2624  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2625  * optimizations:
2626  *
2627  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2628  *     longer used environments instead of destroying them;
2629  *
2630  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2631  * @{ */
2632
2633 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2634 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2635 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2636 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2637 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2638 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2639
2640 /** @} cl_env */
2641
2642 /*
2643  * Misc
2644  */
2645 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2646 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2647
2648 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2649                                 struct lu_device_type *ldt,
2650                                 struct lu_device *next);
2651 /** @} clio */
2652
2653 int cl_global_init(void);
2654 void cl_global_fini(void);
2655
2656 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */