Whamcloud - gitweb
LU-4841 osc: revise unstable pages accounting
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2013, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *                 constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *                 transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *          - cl_object_header::coh_page_guard
85  *          - cl_object_header::coh_lock_guard
86  *          - lu_site::ls_guard
87  *
88  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
89  * reference-counting design.
90  *
91  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
92  * design.
93  *
94  * @{
95  */
96
97 /*
98  * super-class definitions.
99  */
100 #include <libcfs/libcfs.h>
101 #include <lu_object.h>
102
103 #ifdef __KERNEL__
104 # include <linux/mutex.h>
105 # include <linux/radix-tree.h>
106 #else
107 # include <liblustre.h>
108 #endif
109
110 struct inode;
111
112 struct cl_device;
113 struct cl_device_operations;
114
115 struct cl_object;
116 struct cl_object_page_operations;
117 struct cl_object_lock_operations;
118
119 struct cl_page;
120 struct cl_page_slice;
121 struct cl_lock;
122 struct cl_lock_slice;
123
124 struct cl_lock_operations;
125 struct cl_page_operations;
126
127 struct cl_io;
128 struct cl_io_slice;
129
130 struct cl_req;
131 struct cl_req_slice;
132
133 /**
134  * Operations for each data device in the client stack.
135  *
136  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
137  */
138 struct cl_device_operations {
139         /**
140          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
141          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
142          * data, and to attach them to the cl_req by calling
143          * cl_req_slice_add().
144          *
145          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
146          * \see ccc_req_init()
147          */
148         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
149                             struct cl_req *req);
150 };
151
152 /**
153  * Device in the client stack.
154  *
155  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
156  */
157 struct cl_device {
158         /** Super-class. */
159         struct lu_device                   cd_lu_dev;
160         /** Per-layer operation vector. */
161         const struct cl_device_operations *cd_ops;
162 };
163
164 /** \addtogroup cl_object cl_object
165  * @{ */
166 /**
167  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
168  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
169  * from sub-objects' ones.
170  */
171 struct cl_attr {
172         /** Object size, in bytes */
173         loff_t cat_size;
174         /**
175          * Known minimal size, in bytes.
176          *
177          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
178          */
179         loff_t cat_kms;
180         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
181         time_t cat_mtime;
182         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
183         time_t cat_atime;
184         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
185         time_t cat_ctime;
186         /**
187          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
188          *
189          * \todo XXX An interface for block size is needed.
190          */
191         __u64  cat_blocks;
192         /**
193          * User identifier for quota purposes.
194          */
195         uid_t  cat_uid;
196         /**
197          * Group identifier for quota purposes.
198          */
199         gid_t  cat_gid;
200
201         /* nlink of the directory */
202         __u64  cat_nlink;
203 };
204
205 /**
206  * Fields in cl_attr that are being set.
207  */
208 enum cl_attr_valid {
209         CAT_SIZE   = 1 << 0,
210         CAT_KMS    = 1 << 1,
211         CAT_MTIME  = 1 << 3,
212         CAT_ATIME  = 1 << 4,
213         CAT_CTIME  = 1 << 5,
214         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
215         CAT_UID    = 1 << 7,
216         CAT_GID    = 1 << 8
217 };
218
219 /**
220  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
221  * stacks.
222  *
223  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
224  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
225  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
226  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
227  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
228  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
229  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
230  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
231  *    table.
232  *
233  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
234  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
235  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
236  *    layers:
237  *
238  *        - vvp
239  *        - lov
240  *
241  *    whereas its sub-objects are composed of
242  *
243  *        - lovsub
244  *        - osc
245  *
246  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
247  *    track of the object-subobject relationship.
248  *
249  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
250  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
251  *    destroyed too.
252  *
253  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
254  */
255 struct cl_object {
256         /** super class */
257         struct lu_object                   co_lu;
258         /** per-object-layer operations */
259         const struct cl_object_operations *co_ops;
260         /** offset of page slice in cl_page buffer */
261         int                                co_slice_off;
262 };
263
264 /**
265  * Description of the client object configuration. This is used for the
266  * creation of a new client object that is identified by a more state than
267  * fid.
268  */
269 struct cl_object_conf {
270         /** Super-class. */
271         struct lu_object_conf     coc_lu;
272         union {
273                 /**
274                  * Object layout. This is consumed by lov.
275                  */
276                 struct lustre_md *coc_md;
277                 /**
278                  * Description of particular stripe location in the
279                  * cluster. This is consumed by osc.
280                  */
281                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
282         } u;
283         /**
284          * VFS inode. This is consumed by vvp.
285          */
286         struct inode             *coc_inode;
287         /**
288          * Layout lock handle.
289          */
290         struct ldlm_lock         *coc_lock;
291         /**
292          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
293          */
294         int                       coc_opc;
295 };
296
297 enum {
298         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
299          * holding layout lock. */
300         OBJECT_CONF_SET = 0,
301         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
302          * layout lock. */
303         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
304         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
305          * set up. */
306         OBJECT_CONF_WAIT = 2
307 };
308
309 /**
310  * Operations implemented for each cl object layer.
311  *
312  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
313  */
314 struct cl_object_operations {
315         /**
316          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
317          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
318          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
319          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
320          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
321          * sense). Optional.
322          *
323          * \retval NULL success.
324          *
325          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
326          *
327          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
328          *         to be used instead of newly created.
329          */
330         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
331                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
332         /**
333          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
334          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
335          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
336          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
337          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
338          */
339         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
340                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
341                               const struct cl_io *io);
342         /**
343          * Initialize io state for a given layer.
344          *
345          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
346          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
347          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
348          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
349          * participating in this io share the same session.
350          */
351         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
352                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
353         /**
354          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
355          * called top-to-bottom through all object layers.
356          *
357          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
358          *
359          * \return   0: to continue
360          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
361          * from enclosing cl_object_attr_get())
362          * \return -ve: to signal error
363          */
364         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
365                             struct cl_attr *attr);
366         /**
367          * Update attributes.
368          *
369          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
370          * indicating what attributes are to be set.
371          *
372          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
373          *
374          * \return the same convention as for
375          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
376          */
377         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
378                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
379         /**
380          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
381          * configuration.
382          *
383          * XXX error conditions and handling.
384          */
385         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
386                             const struct cl_object_conf *conf);
387         /**
388          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
389          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
390          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
391          *
392          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
393          * \see osc_object_glimpse()
394          */
395         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
396                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
397         /**
398          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
399          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
400          * mainly pages and locks.
401          */
402         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
403 };
404
405 /**
406  * Extended header for client object.
407  */
408 struct cl_object_header {
409         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
410          * here. */
411         struct lu_object_header  coh_lu;
412         /** \name locks
413          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
414          * mostly useless otherwise.
415          */
416         /** @{ */
417         /** Lock protecting lock list. */
418         spinlock_t               coh_lock_guard;
419         /** @} locks */
420         /** List of cl_lock's granted for this object. */
421         cfs_list_t               coh_locks;
422
423         /**
424          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
425          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
426          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
427          * field allows certain code to be written generically, without
428          * limiting possible cl_object layouts unduly.
429          */
430         struct cl_object_header *coh_parent;
431         /**
432          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
433          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
434          * from.
435          *
436          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
437          */
438         spinlock_t               coh_attr_guard;
439         /**
440          * Size of cl_page + page slices
441          */
442         unsigned short           coh_page_bufsize;
443         /**
444          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
445          * sub-object, etc.
446          */
447         unsigned char            coh_nesting;
448 };
449
450 /**
451  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
452  * layer top-to-bottom to \a slice.
453  */
454 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                      \
455         cfs_list_for_each_entry((slice),                                    \
456                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,        \
457                                 co_lu.lo_linkage)
458 /**
459  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
460  * layer bottom-to-top to \a slice.
461  */
462 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                               \
463         cfs_list_for_each_entry_reverse((slice),                             \
464                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
465                                         co_lu.lo_linkage)
466 /** @} cl_object */
467
468 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
469
470 /** \addtogroup cl_page cl_page
471  * @{ */
472
473 /** \struct cl_page
474  * Layered client page.
475  *
476  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
477  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
478  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
479  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
480  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
481  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
482  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
483  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
484  *
485  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
486  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
487  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
488  *    current design) that
489  *
490  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
491  *          memory pressure),
492  *
493  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
494  *          environment.
495  *
496  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
497  *    established when cl_page is created.
498  *
499  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
500  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
501  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
502  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
503  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
504  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
505  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
506  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
507  *
508  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
509  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
510  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
511  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
512  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
513  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
514  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
515  *    different ways to own a page in the client:
516  *
517  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
518  *
519  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
520  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
521  *
522  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
523  *    cl_page_unassume().
524  *
525  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
526  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
527  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
528  *    destroyed.
529  *
530  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
531  *    pages is the following:
532  *
533  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
534  *          to a page:
535  *
536  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
537  *              spin-lock;
538  *
539  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
540  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
541  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
542  *
543  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
544  *          ways are severed with the proper synchronization
545  *          (cl_page_delete());
546  *
547  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
548  *          lock;
549  *
550  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
551  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
552  *
553  *    Together this guarantees that when last reference to a
554  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
555  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
556  *    ones exist.
557  *
558  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
559  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
560  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
561  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
562  *    page.
563  *
564  * Linux Kernel implementation.
565  *
566  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
567  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
568  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
569  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
570  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
571  *    private data structures).
572  *
573  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
574  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
575  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
576  *    transfer.
577  *
578  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
579  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
580  */
581
582 /**
583  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
584  *
585  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
586  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
587  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
588  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
589  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
590  * are interested in them.
591  */
592 enum cl_page_state {
593         /**
594          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
595          * following cases:
596          *
597          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
598          *     owns it;
599          *
600          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
601          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
602          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
603          *
604          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
605          *     evict the page form the memory;
606          *
607          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
608          */
609         CPS_CACHED,
610         /**
611          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
612          * state as a result of
613          *
614          *     - io creating new page and immediately owning it;
615          *
616          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
617          *     and owning it;
618          *
619          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
620          *     and waiting for owner to release the page;
621          *
622          * Page leaves owned state in the following cases:
623          *
624          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
625          *     the cache, doing nothing;
626          *
627          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
628          *     this page;
629          *
630          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
631          *     transfer for this page;
632          *
633          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
634          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
635          *
636          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
637          */
638         CPS_OWNED,
639         /**
640          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
641          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
642          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
643          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
644          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
645          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
646          * made by the hosting environment (that effectively means that the
647          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
648          * advance". This property is mentioned, because it is important when
649          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
650          * enter this state as a result of
651          *
652          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
653          *     write-out of this page, or
654          *
655          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
656          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
657          *     transfer.
658          *
659          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
660          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
661          *
662          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
663          *
664          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
665          */
666         CPS_PAGEOUT,
667         /**
668          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
669          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
670          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
671          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
672          * pages.
673          *
674          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
675          *
676          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
677          */
678         CPS_PAGEIN,
679         /**
680          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
681          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
682          * of truncate.
683          *
684          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
685          *
686          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
687          */
688         CPS_FREEING,
689         CPS_NR
690 };
691
692 enum cl_page_type {
693         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
694          * belongs to. */
695         CPT_CACHEABLE = 1,
696
697         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
698          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
699          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
700         CPT_TRANSIENT,
701 };
702
703 /**
704  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
705  * immutables.
706  *
707  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
708  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
709  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
710  * cl_page::cp_owner (when set).
711  */
712 struct cl_page {
713         /** Reference counter. */
714         atomic_t                 cp_ref;
715         /** Transfer error. */
716         int                      cp_error;
717         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
718         struct cl_object        *cp_obj;
719         /** vmpage */
720         struct page             *cp_vmpage;
721         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
722         struct list_head         cp_batch;
723         /** List of slices. Immutable after creation. */
724         struct list_head         cp_layers;
725         /** Linkage of pages within cl_req. */
726         struct list_head         cp_flight;
727         /**
728          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
729          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
730          */
731         const enum cl_page_state cp_state;
732         /**
733          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
734          * creation.
735          */
736         enum cl_page_type        cp_type;
737
738         /**
739          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
740          * by sub-io. Protected by a VM lock.
741          */
742         struct cl_io            *cp_owner;
743         /**
744          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
745          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
746          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
747          */
748         struct cl_req           *cp_req;
749         /** List of references to this page, for debugging. */
750         struct lu_ref            cp_reference;
751         /** Link to an object, for debugging. */
752         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
753         /** Link to a queue, for debugging. */
754         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
755         /** Assigned if doing a sync_io */
756         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
757 };
758
759 /**
760  * Per-layer part of cl_page.
761  *
762  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
763  */
764 struct cl_page_slice {
765         struct cl_page                  *cpl_page;
766         pgoff_t                          cpl_index;
767         /**
768          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
769          * creation.
770          */
771         struct cl_object                *cpl_obj;
772         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
773         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
774         cfs_list_t                       cpl_linkage;
775 };
776
777 /**
778  * Lock mode. For the client extent locks.
779  *
780  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
781  * \ingroup cl_lock
782  */
783 enum cl_lock_mode {
784         /**
785          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
786          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
787          * might get promoted to real lock at some point.
788          */
789         CLM_PHANTOM,
790         CLM_READ,
791         CLM_WRITE,
792         CLM_GROUP,
793         CLM_MAX,
794 };
795
796 /**
797  * Requested transfer type.
798  * \ingroup cl_req
799  */
800 enum cl_req_type {
801         CRT_READ,
802         CRT_WRITE,
803         CRT_NR
804 };
805
806 /**
807  * Per-layer page operations.
808  *
809  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
810  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
811  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
812  *
813  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
814  */
815 struct cl_page_operations {
816         /**
817          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
818          * implement these. Current code assumes that this functionality is
819          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
820          */
821
822         /**
823          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
824          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
825          * not owned by other io, and no transfer is going on against
826          * it. Optional.
827          *
828          * \see cl_page_own()
829          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
830          */
831         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
832                         const struct cl_page_slice *slice,
833                         struct cl_io *io, int nonblock);
834         /** Called when ownership it yielded. Optional.
835          *
836          * \see cl_page_disown()
837          * \see vvp_page_disown()
838          */
839         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
840                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
841         /**
842          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
843          * view. Optional.
844          *
845          * \see cl_page_assume()
846          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
847          */
848         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
849                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
850         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
851          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
852          * it.
853          *
854          * \see cl_page_unassume()
855          * \see vvp_page_unassume()
856          */
857         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
858                              const struct cl_page_slice *slice,
859                              struct cl_io *io);
860         /**
861          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
862          *
863          * \see cl_page_export()
864          * \see vvp_page_export()
865          */
866         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
867                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
868         /**
869          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
870          * sense). Used for assertions.
871          *
872          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
873          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
874          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
875          */
876         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
877                                const struct cl_page_slice *slice);
878         /**
879          * Page destruction.
880          */
881
882         /**
883          * Called when page is truncated from the object. Optional.
884          *
885          * \see cl_page_discard()
886          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
887          */
888         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
889                             const struct cl_page_slice *slice,
890                             struct cl_io *io);
891         /**
892          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
893          * destroyed. Optional.
894          *
895          * \see cl_page_delete()
896          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
897          */
898         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
899                            const struct cl_page_slice *slice);
900         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
901         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
902                          struct cl_page_slice *slice);
903
904         /**
905          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
906          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
907          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
908          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
909          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
910          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
911          * user goes away, too.
912          *
913          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
914          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
915          * \retval         0: this layer cannot decide.
916          *
917          * \see cl_page_is_under_lock()
918          */
919         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
920                                  const struct cl_page_slice *slice,
921                                  struct cl_io *io, pgoff_t *max);
922
923         /**
924          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
925          *
926          * \see cl_page_print()
927          */
928         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
929                          const struct cl_page_slice *slice,
930                          void *cookie, lu_printer_t p);
931         /**
932          * \name transfer
933          *
934          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
935          * transfer formation and life-cycle.
936          *
937          * @{
938          */
939         /**
940          * Request type dependent vector of operations.
941          *
942          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
943          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
944          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
945          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
946          * provided. That is, method invocation usually looks like
947          *
948          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
949          */
950         struct {
951                 /**
952                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
953                  * cl_page_list.
954                  *
955                  * \return    0         : page is eligible for submission;
956                  * \return    -EALREADY : skip this page;
957                  * \return    -ve       : error.
958                  *
959                  * \see cl_page_prep()
960                  */
961                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
962                                  const struct cl_page_slice *slice,
963                                  struct cl_io *io);
964                 /**
965                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
966                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
967                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
968                  *
969                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
970                  * guaranteed however, that the page involved and its object
971                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
972                  * safe).
973                  *
974                  * \see cl_page_completion()
975                  */
976                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
977                                        const struct cl_page_slice *slice,
978                                        int ioret);
979                 /**
980                  * Called when cached page is about to be added to the
981                  * cl_req as a part of req formation.
982                  *
983                  * \return    0       : proceed with this page;
984                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
985                  * \return    -ve     : error.
986                  *
987                  * \see cl_page_make_ready()
988                  */
989                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
990                                        const struct cl_page_slice *slice);
991         } io[CRT_NR];
992         /**
993          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
994          * transmitted.
995          *
996          * This is used for immediate transfers.
997          *
998          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
999          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1000          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1001          * this for page queues.
1002          *
1003          * \see cl_page_clip()
1004          */
1005         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1006                          const struct cl_page_slice *slice,
1007                          int from, int to);
1008         /**
1009          * \pre  the page was queued for transferring.
1010          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1011          *       is returned if it has already been in transferring.
1012          *
1013          * This is one of seldom page operation which is:
1014          * 0. called from top level;
1015          * 1. don't have vmpage locked;
1016          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1017          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1018          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1019          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1020          *
1021          * \see osc_page_cancel().
1022          */
1023         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1024                           const struct cl_page_slice *slice);
1025         /**
1026          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1027          * right now.
1028          *
1029          * \see cl_page_flush()
1030          */
1031         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1032                          const struct cl_page_slice *slice,
1033                          struct cl_io *io);
1034         /** @} transfer */
1035 };
1036
1037 /**
1038  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1039  */
1040 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1041 do {                                                                    \
1042         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1043                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1044                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1045                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1046         }                                                               \
1047 } while (0)
1048
1049 /**
1050  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1051  */
1052 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1053 do {                                                                          \
1054         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1055                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1056                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1057                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1058         }                                                                     \
1059 } while (0)
1060
1061 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1062 {
1063         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1064         return page->cp_vmpage;
1065 }
1066
1067 /**
1068  * Check if a cl_page is in use.
1069  *
1070  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1071  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1072  */
1073 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1074 {
1075         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1076 }
1077
1078 /**
1079  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1080  */
1081 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1082 /**
1083  * Caller doesn't hold a refcount.
1084  */
1085 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1086
1087 /** @} cl_page */
1088
1089 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1090  * @{ */
1091 /** \struct cl_lock
1092  *
1093  * Extent locking on the client.
1094  *
1095  * LAYERING
1096  *
1097  * The locking model of the new client code is built around
1098  *
1099  *        struct cl_lock
1100  *
1101  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1102  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1103  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1104  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1105  *
1106  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1107  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1108  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1109  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1110  * like a tree.
1111  *
1112  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1113  *
1114  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1115  *     - lov_lock (lov specific data).
1116  *
1117  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1118  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1119  *
1120  *     - lovsub_lock, and
1121  *     - osc_lock
1122  *
1123  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1124  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1125  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1126  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1127  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1128  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1129  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1130  *
1131  * LIFE CYCLE
1132  *
1133  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1134  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1135  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1136  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1137  *
1138  * STATE MACHINE
1139  *
1140  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1141  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1142  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1143  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1144  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1145  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1146  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1147  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1148  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1149  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1150  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1151  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1152  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1153  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1154  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1155  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1156  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1157  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1158  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1159  * functions).
1160  *
1161  * For a description of state machine states and transitions see enum
1162  * cl_lock_state.
1163  *
1164  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1165  *
1166  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1167  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1168  *       can be only acquired on a lock that is not in
1169  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1170  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1171  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1172  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1173  *
1174  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1175  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1176  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1177  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1178  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1179  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1180  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1181  *       cl_lock::cll_users.
1182  *
1183  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1184  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1185  *
1186  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1187  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1188  *
1189  * CONCURRENCY
1190  *
1191  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1192  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1193  *
1194  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1195  *
1196  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1197  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1198  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1199  *
1200  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1201  *       and mutex is released.
1202  *
1203  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1204  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1205  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1206  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1207  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1208  *       the loop.
1209  *
1210  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1211  * first to avoid dead-lock.
1212  *
1213  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1214  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1215  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1216  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1217  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1218  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1219  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1220  * locks, that cannot dead-lock).
1221  *
1222  * INTERFACE AND USAGE
1223  *
1224  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1225  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1226  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1227  *
1228  * One important difference with the old client locking model is that new
1229  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1230  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1231  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1232  * every lock creation.
1233  *
1234  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1235  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1236  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1237  * before it can be used.
1238  *
1239  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1240  *
1241  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1242  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1243  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1244  *
1245  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1246  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1247  *
1248  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1249  *
1250  *     - locks are released into cache.
1251  *
1252  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1253  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1254  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1255  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1256  *
1257  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1258  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1259  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1260  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1261  * sacrificing correctness. This includes:
1262  *
1263  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1264  *  atomicity;
1265  *
1266  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1267  *
1268  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1269  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1270  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1271  *
1272  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1273  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1274  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1275  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1276  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1277  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1278  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1279  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1280  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1281  *
1282  * Interaction with DLM
1283  *
1284  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1285  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1286  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1287  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1288  * description of interaction with DLM.
1289  */
1290
1291 /**
1292  * Lock description.
1293  */
1294 struct cl_lock_descr {
1295         /** Object this lock is granted for. */
1296         struct cl_object *cld_obj;
1297         /** Index of the first page protected by this lock. */
1298         pgoff_t           cld_start;
1299         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1300         pgoff_t           cld_end;
1301         /** Group ID, for group lock */
1302         __u64             cld_gid;
1303         /** Lock mode. */
1304         enum cl_lock_mode cld_mode;
1305         /**
1306          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1307          * enum cl_enq_flags.
1308          */
1309         __u32             cld_enq_flags;
1310 };
1311
1312 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1313 #define PDESCR(descr)                                                   \
1314         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1315         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1316
1317 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1318
1319 /**
1320  * Lock state-machine states.
1321  *
1322  * \htmlonly
1323  * <pre>
1324  *
1325  * Possible state transitions:
1326  *
1327  *              +------------------>NEW
1328  *              |                    |
1329  *              |                    | cl_enqueue_try()
1330  *              |                    |
1331  *              |    cl_unuse_try()  V
1332  *              |  +--------------QUEUING (*)
1333  *              |  |                 |
1334  *              |  |                 | cl_enqueue_try()
1335  *              |  |                 |
1336  *              |  | cl_unuse_try()  V
1337  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1338  *    canceled  |  |                 |
1339  *              |  |                 | cl_wait_try()
1340  *              |  |                 |
1341  *              |  |                (R)
1342  *              |  |                 |
1343  *              |  |                 V
1344  *              |  |                HELD<---------+
1345  *              |  |                 |            |
1346  *              |  |                 |            | cl_use_try()
1347  *              |  |  cl_unuse_try() |            |
1348  *              |  |                 |            |
1349  *              |  |                 V         ---+ 
1350  *              |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1351  *              |                    |            |
1352  *              |     cl_unuse_try() |            | cached lock found
1353  *              |                    |            | cl_use_try()
1354  *              |                    |            |
1355  *              |                    V            |
1356  *              +------------------CACHED---------+
1357  *                                   |
1358  *                                  (C)
1359  *                                   |
1360  *                                   V
1361  *                                FREEING
1362  *
1363  * Legend:
1364  *
1365  *         In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1366  *         in the diagram) is possible.
1367  *
1368  *         (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1369  *         to handle arrival of lock reply.
1370  *
1371  *         (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1372  *
1373  *         (D) is the transit state which means the lock is changing.
1374  *
1375  *         Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1376  *         diagram in case of unrecoverable error.
1377  * </pre>
1378  * \endhtmlonly
1379  *
1380  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1381  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1382  * nested state-machines.
1383  *
1384  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1385  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1386  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1387  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1388  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1389  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1390  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1391  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1392  * in the same state).
1393  */
1394 enum cl_lock_state {
1395         /**
1396          * Lock that wasn't yet enqueued
1397          */
1398         CLS_NEW,
1399         /**
1400          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1401          * with the other side.
1402          */
1403         CLS_QUEUING,
1404         /**
1405          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1406          * granted.
1407          */
1408         CLS_ENQUEUED,
1409         /**
1410          * Lock granted, actively used by some IO.
1411          */
1412         CLS_HELD,
1413         /**
1414          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1415          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1416          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1417          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1418          * at unuse case.
1419          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1420          * state, it must wait for the lock.
1421          * See state diagram for details.
1422          */
1423         CLS_INTRANSIT,
1424         /**
1425          * Lock granted, not used.
1426          */
1427         CLS_CACHED,
1428         /**
1429          * Lock is being destroyed.
1430          */
1431         CLS_FREEING,
1432         CLS_NR
1433 };
1434
1435 enum cl_lock_flags {
1436         /**
1437          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1438          * cl_lock_cancel0()).
1439          */
1440         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1441         /** cancellation is pending for this lock. */
1442         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1443         /** destruction is pending for this lock. */
1444         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1445         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1446         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1447 };
1448
1449 /**
1450  * Lock closure.
1451  *
1452  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1453  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1454  * this is a closure of).
1455  *
1456  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1457  *
1458  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1459  *       state-machines), and
1460  *
1461  *     - shared sub-locks.
1462  *
1463  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1464  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1465  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1466  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1467  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1468  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1469  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1470  */
1471 struct cl_lock_closure {
1472         /**
1473          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1474          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1475          * origin is released before waiting.
1476          */
1477         struct cl_lock   *clc_origin;
1478         /**
1479          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1480          * cl_lock::cll_inclosure.
1481          */
1482         cfs_list_t        clc_list;
1483         /**
1484          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1485          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1486          * is currently mutexed by some other thread.
1487          *
1488          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1489          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1490          *
1491          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1492          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1493          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1494          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1495          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1496          * caller.
1497          */
1498         int               clc_wait;
1499         /** Number of locks in the closure. */
1500         int               clc_nr;
1501 };
1502
1503 /**
1504  * Layered client lock.
1505  */
1506 struct cl_lock {
1507         /** Reference counter. */
1508         atomic_t              cll_ref;
1509         /** List of slices. Immutable after creation. */
1510         cfs_list_t            cll_layers;
1511         /**
1512          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1513          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1514          */
1515         cfs_list_t            cll_linkage;
1516         /**
1517          * Parameters of this lock. Protected by
1518          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1519          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1520          * cl_lock_modify().
1521          */
1522         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1523         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1524         enum cl_lock_state    cll_state;
1525         /** signals state changes. */
1526         wait_queue_head_t     cll_wq;
1527         /**
1528          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1529          *
1530          * Locking rules: this mutex is never held across network
1531          * communication, except when lock is being canceled.
1532          *
1533          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1534          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1535          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1536          * by try-locking.
1537          *
1538          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1539          */
1540         struct mutex            cll_guard;
1541         struct task_struct    *cll_guarder;
1542         int                   cll_depth;
1543
1544         /**
1545          * the owner for INTRANSIT state
1546          */
1547         struct task_struct    *cll_intransit_owner;
1548         int                   cll_error;
1549         /**
1550          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1551          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1552          *
1553          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1554          */
1555         int                   cll_holds;
1556          /**
1557           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1558           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1559           * cl_lock::cll_guard.
1560           *
1561           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1562           */
1563         int                   cll_users;
1564         /**
1565          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1566          * protected by cl_lock::cll_guard.
1567          */
1568         unsigned long         cll_flags;
1569         /**
1570          * A linkage into a list of locks in a closure.
1571          *
1572          * \see cl_lock_closure
1573          */
1574         cfs_list_t            cll_inclosure;
1575         /**
1576          * Confict lock at queuing time.
1577          */
1578         struct cl_lock       *cll_conflict;
1579         /**
1580          * A list of references to this lock, for debugging.
1581          */
1582         struct lu_ref         cll_reference;
1583         /**
1584          * A list of holds on this lock, for debugging.
1585          */
1586         struct lu_ref         cll_holders;
1587         /**
1588          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1589          */
1590         struct lu_ref_link    cll_obj_ref;
1591 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1592         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1593         struct lockdep_map    dep_map;
1594 #endif
1595 };
1596
1597 /**
1598  * Per-layer part of cl_lock
1599  *
1600  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1601  */
1602 struct cl_lock_slice {
1603         struct cl_lock                  *cls_lock;
1604         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1605          * creation. */
1606         struct cl_object                *cls_obj;
1607         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1608         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1609         cfs_list_t                       cls_linkage;
1610 };
1611
1612 /**
1613  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1614  *
1615  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1616  */
1617 enum cl_lock_transition {
1618         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1619         CLO_WAIT        = 1,
1620         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1621         CLO_REPEAT      = 2,
1622         /** lower layer re-enqueued. */
1623         CLO_REENQUEUED  = 3,
1624 };
1625
1626 /**
1627  *
1628  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1629  */
1630 struct cl_lock_operations {
1631         /**
1632          * \name statemachine
1633          *
1634          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1635          * lock from one state to another, as described in the commentary
1636          * above enum #cl_lock_state.
1637          *
1638          * \retval 0          this layer has nothing more to do to before
1639          *                       transition to the target state happens;
1640          *
1641          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1642          *                    mutex, repeat invocation of transition method
1643          *                    across all layers;
1644          *
1645          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1646          *                    immediately, as it has to wait for certain event
1647          *                    (e.g., the communication with the server). It
1648          *                    is guaranteed, that when the state transfer
1649          *                    becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1650          *                    is signaled. Caller can wait for this event by
1651          *                    calling cl_lock_state_wait();
1652          *
1653          * \retval -ve        failure, abort state transition, move the lock
1654          *                    into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1655          *                    cl_lock::cll_error.
1656          *
1657          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1658          * is moved into corresponding target state. All state transition
1659          * methods are optional.
1660          */
1661         /** @{ */
1662         /**
1663          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1664          *
1665          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1666          * \see osc_lock_enqueue()
1667          */
1668         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1669                             const struct cl_lock_slice *slice,
1670                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1671         /**
1672          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1673          *
1674          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1675          */
1676         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1677                          const struct cl_lock_slice *slice);
1678         /**
1679          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1680          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1681          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1682          * has to be re-initialized.
1683          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1684          *
1685          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1686          */
1687         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1688                           const struct cl_lock_slice *slice);
1689         /**
1690          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1691          *
1692          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1693          *
1694          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1695          */
1696         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1697                         const struct cl_lock_slice *slice);
1698         /** @} statemachine */
1699         /**
1700          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1701          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1702          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1703          * top-lock. Optional
1704          *
1705          * \see lovsub_lock_state()
1706          */
1707         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1708                           const struct cl_lock_slice *slice,
1709                           enum cl_lock_state st);
1710         /**
1711          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1712          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1713          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1714          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1715          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1716          *
1717          * XXX this should take more information about lock needed by
1718          * io. Probably lock description or something similar.
1719          *
1720          * \see lov_fits_into()
1721          */
1722         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1723                              const struct cl_lock_slice *slice,
1724                              const struct cl_lock_descr *need,
1725                              const struct cl_io *io);
1726         /**
1727          * \name ast
1728          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1729          * executed bottom-to-top.
1730          */
1731         /** @{ */
1732
1733         /**
1734          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1735          * the request of server.
1736          */
1737         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1738                            const struct cl_lock_slice *slice);
1739         /**
1740          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1741          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1742          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1743          *
1744          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1745          */
1746         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1747                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1748         /** @} ast */
1749
1750         /**
1751          * \see lovsub_lock_closure()
1752          */
1753         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1754                            const struct cl_lock_slice *slice,
1755                            struct cl_lock_closure *closure);
1756         /**
1757          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1758          * result of server granting more generous lock than was requested).
1759          *
1760          * \see lovsub_lock_modify()
1761          */
1762         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1763                           const struct cl_lock_slice *slice,
1764                           const struct cl_lock_descr *updated);
1765         /**
1766          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1767          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1768          * this lock from being acquired once this method returns.
1769          *
1770          * This can be called multiple times due to the races.
1771          *
1772          * \see cl_lock_delete()
1773          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1774          */
1775         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1776                            const struct cl_lock_slice *slice);
1777         /**
1778          * Destructor. Frees resources and the slice.
1779          *
1780          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1781          * \see osc_lock_fini()
1782          */
1783         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1784         /**
1785          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1786          */
1787         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1788                          void *cookie, lu_printer_t p,
1789                          const struct cl_lock_slice *slice);
1790 };
1791
1792 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1793 do {                                                                    \
1794         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1795                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1796                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1797                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1798         }                                                               \
1799 } while (0)
1800
1801 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1802         if (likely(expr))                                               \
1803                 break;                                                  \
1804                                                                         \
1805         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1806         LBUG();                                                         \
1807 } while (0)
1808
1809 /** @} cl_lock */
1810
1811 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1812  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1813  *
1814  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1815  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1816  * pages:
1817  *
1818  *     - submit pages for an immediate transfer,
1819  *
1820  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1821  *
1822  *     - discard pages.
1823  *
1824  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1825  *
1826  * \todo XXX concurrency control.
1827  *
1828  * @{
1829  */
1830 struct cl_page_list {
1831         unsigned             pl_nr;
1832         cfs_list_t           pl_pages;
1833         struct task_struct   *pl_owner;
1834 };
1835
1836 /** 
1837  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1838  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1839  */
1840 struct cl_2queue {
1841         struct cl_page_list c2_qin;
1842         struct cl_page_list c2_qout;
1843 };
1844
1845 /** @} cl_page_list */
1846
1847 /** \addtogroup cl_io cl_io
1848  * @{ */
1849 /** \struct cl_io
1850  * I/O
1851  *
1852  * cl_io represents a high level I/O activity like
1853  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1854  * lock.
1855  *
1856  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1857  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1858  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1859  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1860  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1861  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1862  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1863  * by using free-lists, see cl_env_get().
1864  *
1865  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1866  * cl_io_type.
1867  *
1868  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1869  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1870  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1871  * released.
1872  *
1873  * For read/write io overall execution plan is as following:
1874  *
1875  *     (0) initialize io state through all layers;
1876  *
1877  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1878  *
1879  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1880  *
1881  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1882  *
1883  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1884  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1885  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1886  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1887  *
1888  *     (5) release locks
1889  *
1890  *     (6) repeat loop.
1891  *
1892  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1893  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1894  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1895  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1896  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1897  */
1898
1899 /** IO types */
1900 enum cl_io_type {
1901         /** read system call */
1902         CIT_READ,
1903         /** write system call */
1904         CIT_WRITE,
1905         /** truncate, utime system calls */
1906         CIT_SETATTR,
1907         /**
1908          * page fault handling
1909          */
1910         CIT_FAULT,
1911         /**
1912          * fsync system call handling
1913          * To write out a range of file
1914          */
1915         CIT_FSYNC,
1916         /**
1917          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1918          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1919          *
1920          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1921          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1922          *     to the server;
1923          *
1924          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1925          *     for memory cleansing;
1926          *
1927          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1928          *
1929          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1930          *
1931          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1932          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1933          * cl_io_loop() is never called for it.
1934          */
1935         CIT_MISC,
1936         CIT_OP_NR
1937 };
1938
1939 /**
1940  * States of cl_io state machine
1941  */
1942 enum cl_io_state {
1943         /** Not initialized. */
1944         CIS_ZERO,
1945         /** Initialized. */
1946         CIS_INIT,
1947         /** IO iteration started. */
1948         CIS_IT_STARTED,
1949         /** Locks taken. */
1950         CIS_LOCKED,
1951         /** Actual IO is in progress. */
1952         CIS_IO_GOING,
1953         /** IO for the current iteration finished. */
1954         CIS_IO_FINISHED,
1955         /** Locks released. */
1956         CIS_UNLOCKED,
1957         /** Iteration completed. */
1958         CIS_IT_ENDED,
1959         /** cl_io finalized. */
1960         CIS_FINI
1961 };
1962
1963 /**
1964  * IO state private for a layer.
1965  *
1966  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1967  * dynamically.
1968  *
1969  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1970  */
1971 struct cl_io_slice {
1972         struct cl_io                  *cis_io;
1973         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1974         struct cl_object              *cis_obj;
1975         /** io operations. Immutable after creation. */
1976         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1977         /**
1978          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1979          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1980          */
1981         cfs_list_t                     cis_linkage;
1982 };
1983
1984 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1985                                 struct cl_page *);
1986
1987 /**
1988  * Per-layer io operations.
1989  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1990  */
1991 struct cl_io_operations {
1992         /**
1993          * Vector of io state transition methods for every io type.
1994          *
1995          * \see cl_page_operations::io
1996          */
1997         struct {
1998                 /**
1999                  * Prepare io iteration at a given layer.
2000                  *
2001                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2002                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2003                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2004                  *
2005                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2006                  */
2007                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2008                                       const struct cl_io_slice *slice);
2009                 /**
2010                  * Finalize io iteration.
2011                  *
2012                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2013                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2014                  * continued.
2015                  *
2016                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2017                  */
2018                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2019                                        const struct cl_io_slice *slice);
2020                 /**
2021                  * Collect locks for the current iteration of io.
2022                  *
2023                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2024                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2025                  * anything, instead it should post a lock through
2026                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2027                  * sorted and enqueued in the proper order.
2028                  */
2029                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2030                                   const struct cl_io_slice *slice);
2031                 /**
2032                  * Finalize unlocking.
2033                  *
2034                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2035                  * functionality, after generic code released all locks
2036                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2037                  */
2038                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2039                                     const struct cl_io_slice *slice);
2040                 /**
2041                  * Start io iteration.
2042                  *
2043                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2044                  * commence actual IO. In the current implementation,
2045                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2046                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2047                  * are called when everything is done.
2048                  */
2049                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2050                                   const struct cl_io_slice *slice);
2051                 /**
2052                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2053                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2054                  */
2055                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2056                                   const struct cl_io_slice *slice);
2057                 /**
2058                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2059                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2060                  */
2061                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2062                                     const struct cl_io_slice *slice,
2063                                     size_t nob);
2064                 /**
2065                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2066                  */
2067                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2068                                   const struct cl_io_slice *slice);
2069         } op[CIT_OP_NR];
2070
2071         /**
2072          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2073          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2074          * non-zero if failed to submit even the single page. If
2075          * submission failed after some pages were moved into \a
2076          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2077          * executed on them.
2078          */
2079         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2080                         const struct cl_io_slice *slice,
2081                         enum cl_req_type crt,
2082                         struct cl_2queue *queue);
2083         /**
2084          * Queue async page for write.
2085          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
2086          * cio_submit is for urgent request.
2087          */
2088         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
2089                         const struct cl_io_slice *slice,
2090                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2091                         cl_commit_cbt cb);
2092         /**
2093          * Read missing page.
2094          *
2095          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2096          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2097          *
2098          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2099          */
2100         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2101                              const struct cl_io_slice *slice,
2102                              const struct cl_page_slice *page);
2103         /**
2104          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2105          */
2106         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2107                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2108 };
2109
2110 /**
2111  * Flags to lock enqueue procedure.
2112  * \ingroup cl_lock
2113  */
2114 enum cl_enq_flags {
2115         /**
2116          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2117          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2118          */
2119         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2120         /**
2121          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2122          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2123          */
2124         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
2125         /**
2126          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2127          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2128          * protected by this lock, without sending them to the server.
2129          */
2130         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2131         /**
2132          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2133          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2134          * into lockless mode.
2135          *
2136          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2137          */
2138         CEF_MUST         = 0x00000008,
2139         /**
2140          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2141          * not used currently.
2142          *
2143          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2144          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2145          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2146          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2147          * that are described by the enqueue flags.
2148          */
2149         CEF_NEVER        = 0x00000010,
2150         /**
2151          * for async glimpse lock.
2152          */
2153         CEF_AGL          = 0x00000020,
2154         /**
2155          * mask of enq_flags.
2156          */
2157         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2158 };
2159
2160 /**
2161  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2162  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2163  */
2164 struct cl_io_lock_link {
2165         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2166         cfs_list_t           cill_linkage;
2167         struct cl_lock_descr cill_descr;
2168         struct cl_lock      *cill_lock;
2169         /** optional destructor */
2170         void               (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2171                                         struct cl_io_lock_link *link);
2172 };
2173
2174 /**
2175  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2176  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2177  * possible, because
2178  *
2179  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2180  *        "cascading timeouts";
2181  *
2182  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2183  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
2184  *
2185  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2186  *
2187  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2188  *
2189  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2190  *
2191  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2192  *
2193  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2194  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2195  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2196  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2197  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2198  *
2199  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2200  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2201  * enqueued.
2202  */
2203 struct cl_lockset {
2204         /** locks to be acquired. */
2205         cfs_list_t  cls_todo;
2206         /** locks currently being processed. */
2207         cfs_list_t  cls_curr;
2208         /** locks acquired. */
2209         cfs_list_t  cls_done;
2210 };
2211
2212 /**
2213  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2214  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2215  */
2216 enum cl_io_lock_dmd {
2217         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2218         CILR_MANDATORY = 0,
2219         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2220         CILR_MAYBE,
2221         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2222         CILR_NEVER
2223 };
2224
2225 enum cl_fsync_mode {
2226         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2227         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2228         /** start writeback and wait for them to finish */
2229         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2230         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2231         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2232         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2233          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2234         CL_FSYNC_ALL   = 3
2235 };
2236
2237 struct cl_io_rw_common {
2238         loff_t      crw_pos;
2239         size_t      crw_count;
2240         int         crw_nonblock;
2241 };
2242
2243
2244 /**
2245  * State for io.
2246  *
2247  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2248  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2249  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2250  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2251  * mutable cl_io fields.
2252  */
2253 struct cl_io {
2254         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2255         enum cl_io_type                ci_type;
2256         /** current state of cl_io state machine. */
2257         enum cl_io_state               ci_state;
2258         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2259         struct cl_object              *ci_obj;
2260         /**
2261          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2262          * creation.
2263          */
2264         struct cl_io                  *ci_parent;
2265         /** List of slices. Immutable after creation. */
2266         cfs_list_t                     ci_layers;
2267         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2268         struct cl_lockset              ci_lockset;
2269         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2270         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
2271         union {
2272                 struct cl_rd_io {
2273                         struct cl_io_rw_common rd;
2274                 } ci_rd;
2275                 struct cl_wr_io {
2276                         struct cl_io_rw_common wr;
2277                         int                    wr_append;
2278                         int                    wr_sync;
2279                 } ci_wr;
2280                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2281                 struct cl_setattr_io {
2282                         struct ost_lvb   sa_attr;
2283                         unsigned int     sa_valid;
2284                         struct obd_capa *sa_capa;
2285                 } ci_setattr;
2286                 struct cl_fault_io {
2287                         /** page index within file. */
2288                         pgoff_t         ft_index;
2289                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2290                         int             ft_nob;
2291                         /** writable page? for nopage() only */
2292                         int             ft_writable;
2293                         /** page of an executable? */
2294                         int             ft_executable;
2295                         /** page_mkwrite() */
2296                         int             ft_mkwrite;
2297                         /** resulting page */
2298                         struct cl_page *ft_page;
2299                 } ci_fault;
2300                 struct cl_fsync_io {
2301                         loff_t             fi_start;
2302                         loff_t             fi_end;
2303                         struct obd_capa   *fi_capa;
2304                         /** file system level fid */
2305                         struct lu_fid     *fi_fid;
2306                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2307                         /* how many pages were written/discarded */
2308                         unsigned int       fi_nr_written;
2309                 } ci_fsync;
2310         } u;
2311         struct cl_2queue     ci_queue;
2312         size_t               ci_nob;
2313         int                  ci_result;
2314         unsigned int         ci_continue:1,
2315         /**
2316          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2317          * don't do lockless i/o.
2318          */
2319                              ci_no_srvlock:1,
2320         /**
2321          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2322          */
2323                              ci_need_restart:1,
2324         /**
2325          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2326          * change(page operations, layout change causes all page to be
2327          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2328          */
2329                              ci_ignore_layout:1,
2330         /**
2331          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2332          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2333          * verify layout because HSM won't release openning files.
2334          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
2335          * and setattr.
2336          */
2337                              ci_verify_layout:1,
2338         /**
2339          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
2340          */
2341                              ci_restore_needed:1,
2342         /**
2343          * O_NOATIME
2344          */
2345                              ci_noatime:1;
2346         /**
2347          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2348          */
2349         unsigned             ci_owned_nr;
2350 };
2351
2352 /** @} cl_io */
2353
2354 /** \addtogroup cl_req cl_req
2355  * @{ */
2356 /** \struct cl_req
2357  * Transfer.
2358  *
2359  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2360  *
2361  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2362  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2363  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2364  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2365  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2366  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2367  *
2368  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2369  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2370  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2371  *       path.
2372  *
2373  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2374  * representation for a network RPC.
2375  *
2376  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2377  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2378  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2379  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2380  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2381  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2382  *
2383  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2384  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2385  * the resulting req's.
2386  *
2387  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2388  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2389  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2390  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2391  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2392  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2393  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2394  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2395  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2396  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2397  *
2398  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2399  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2400  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2401  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2402  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2403  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2404  * transfer right now.
2405  *
2406  * FUTURE
2407  *
2408  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2409  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2410  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2411  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2412  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2413  *
2414  */
2415
2416 /**
2417  * Per-transfer attributes.
2418  */
2419 struct cl_req_attr {
2420         /** Generic attributes for the server consumption. */
2421         struct obdo     *cra_oa;
2422         /** Capability. */
2423         struct obd_capa *cra_capa;
2424         /** Jobid */
2425         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2426 };
2427
2428 /**
2429  * Transfer request operations definable at every layer.
2430  *
2431  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2432  * methods.
2433  */
2434 struct cl_req_operations {
2435         /**
2436          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2437          * complete (all pages are added).
2438          *
2439          * \see osc_req_prep()
2440          */
2441         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2442                          const struct cl_req_slice *slice);
2443         /**
2444          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2445          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2446          *
2447          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2448          *            \a oa.
2449          *
2450          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2451          *
2452          * \param flags \a oa fields to be filled.
2453          */
2454         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2455                              const struct cl_req_slice *slice,
2456                              const struct cl_object *obj,
2457                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2458         /**
2459          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2460          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2461          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2462          */
2463         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2464                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2465 };
2466
2467 /**
2468  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2469  */
2470 struct cl_req_obj {
2471         /** object itself */
2472         struct cl_object   *ro_obj;
2473         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2474         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2475         /* something else? Number of pages for a given object? */
2476 };
2477
2478 /**
2479  * Transfer request.
2480  *
2481  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2482  * them exclusively and knows when to free them.
2483  *
2484  * Life cycle.
2485  *
2486  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2487  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2488  * state in every layer.
2489  *
2490  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2491  * contains pages for.
2492  *
2493  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2494  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2495  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2496  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2497  *
2498  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2499  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2500  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2501  * req's pages.
2502  */
2503 struct cl_req {
2504         enum cl_req_type      crq_type;
2505         /** A list of pages being transfered */
2506         cfs_list_t            crq_pages;
2507         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2508         unsigned              crq_nrpages;
2509         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2510         struct cl_req_obj    *crq_o;
2511         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2512         unsigned              crq_nrobjs;
2513         cfs_list_t            crq_layers;
2514 };
2515
2516 /**
2517  * Per-layer state for request.
2518  */
2519 struct cl_req_slice {
2520         struct cl_req    *crs_req;
2521         struct cl_device *crs_dev;
2522         cfs_list_t        crs_linkage;
2523         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2524 };
2525
2526 /* @} cl_req */
2527
2528 enum cache_stats_item {
2529         /** how many cache lookups were performed */
2530         CS_lookup = 0,
2531         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2532         CS_hit,
2533         /** how many entities are in the cache right now */
2534         CS_total,
2535         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2536          * evicted) right now */
2537         CS_busy,
2538         /** how many entities were created at all */
2539         CS_create,
2540         CS_NR
2541 };
2542
2543 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2544
2545 /**
2546  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2547  */
2548 struct cache_stats {
2549         const char      *cs_name;
2550         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2551 };
2552
2553 /** These are not exported so far */
2554 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2555
2556 /**
2557  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2558  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2559  * clients to co-exist in the single address space.
2560  */
2561 struct cl_site {
2562         struct lu_site          cs_lu;
2563         /**
2564          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2565          * per-cpu counters is needed.
2566          *
2567          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2568          *
2569          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2570          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2571          */
2572         struct cache_stats      cs_pages;
2573         struct cache_stats      cs_locks;
2574         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2575         atomic_t                cs_locks_state[CLS_NR];
2576 };
2577
2578 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2579 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2580 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2581
2582 /**
2583  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2584  * ll_rd_*()-style functions.
2585  */
2586 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2587
2588 /**
2589  * \name helpers
2590  *
2591  * Type conversion and accessory functions.
2592  */
2593 /** @{ */
2594
2595 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2596 {
2597         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2598 }
2599
2600 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2601 {
2602         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2603 }
2604
2605 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2606 {
2607         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2608         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2609 }
2610
2611 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2612 {
2613         return &d->cd_lu_dev;
2614 }
2615
2616 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2617 {
2618         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2619         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2620 }
2621
2622 static inline const struct cl_object_conf *
2623 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2624 {
2625         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2626 }
2627
2628 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2629 {
2630         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2631 }
2632
2633 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2634 {
2635         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2636 }
2637
2638 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2639 {
2640         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2641 }
2642
2643 static inline
2644 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2645 {
2646         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2647 }
2648
2649 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2650 {
2651         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2652 }
2653
2654 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2655 {
2656         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2657 }
2658
2659 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2660                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2661                        const struct cl_page_operations *ops);
2662 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2663                        struct cl_object *obj,
2664                        const struct cl_lock_operations *ops);
2665 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2666                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2667 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2668                       struct cl_device *dev,
2669                       const struct cl_req_operations *ops);
2670 /** @} helpers */
2671
2672 /** \defgroup cl_object cl_object
2673  * @{ */
2674 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2675 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2676                                  const struct lu_fid *fid,
2677                                  const struct cl_object_conf *c);
2678
2679 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2680 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2681 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2682 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2683 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2684 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2685 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2686                            struct cl_attr *attr);
2687 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2688                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2689 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2690                            struct ost_lvb *lvb);
2691 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2692                            const struct cl_object_conf *conf);
2693 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2694 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2695 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2696
2697 /**
2698  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2699  */
2700 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2701 {
2702         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2703 }
2704
2705 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2706 {
2707         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2708         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2709         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2710 }
2711
2712 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2713                                          struct cl_page *page)
2714 {
2715         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2716 }
2717
2718 /**
2719  * Return refcount of cl_object.
2720  */
2721 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2722 {
2723         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2724         return atomic_read(&header->loh_ref);
2725 }
2726
2727 /** @} cl_object */
2728
2729 /** \defgroup cl_page cl_page
2730  * @{ */
2731 enum {
2732         CLP_GANG_OKAY = 0,
2733         CLP_GANG_RESCHED,
2734         CLP_GANG_AGAIN,
2735         CLP_GANG_ABORT
2736 };
2737 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2738
2739 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2740                                      struct cl_object *obj,
2741                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2742                                      enum cl_page_type type);
2743 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2744                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2745                                      struct page *vmpage,
2746                                      enum cl_page_type type);
2747 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2748 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2749                                      struct cl_page *page);
2750 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2751                                      lu_printer_t printer,
2752                                      const struct cl_page *pg);
2753 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2754                                      lu_printer_t printer,
2755                                      const struct cl_page *pg);
2756 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2757 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2758
2759 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2760                                        const struct lu_device_type *dtype);
2761
2762 /**
2763  * \name ownership
2764  *
2765  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2766  */
2767 /** @{ */
2768
2769 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2770                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2771 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2772                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2773 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2774                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2775 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2776                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2777 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2778                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2779 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2780
2781 /** @} ownership */
2782
2783 /**
2784  * \name transfer
2785  *
2786  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2787  * tracking transfer state.
2788  */
2789 /** @{ */
2790 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2791                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2792 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2793                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2794 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2795                          enum cl_req_type crt);
2796 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2797                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2798 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2799                          int from, int to);
2800 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2801 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2802                          struct cl_page *pg);
2803
2804 /** @} transfer */
2805
2806
2807 /**
2808  * \name helper routines
2809  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2810  */
2811 /** @{ */
2812 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2813                               struct cl_page *pg);
2814 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2815 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2816                               const struct cl_page *pg);
2817 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2818                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2819 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2820                               struct cl_page *page, pgoff_t *max_index);
2821 loff_t  cl_offset            (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2822 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2823 int     cl_page_size         (const struct cl_object *obj);
2824 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2825
2826 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2827                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2828 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2829                          lu_printer_t printer,
2830                          const struct cl_lock_descr *descr);
2831 /* @} helper */
2832
2833 /** @} cl_page */
2834
2835 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2836  * @{ */
2837
2838 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2839                              const struct cl_lock_descr *need,
2840                              const char *scope, const void *source);
2841 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2842                              const struct cl_lock_descr *need,
2843                              const char *scope, const void *source);
2844 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2845                                 const struct cl_lock_descr *need,
2846                                 const char *scope, const void *source);
2847 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2848                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2849                                  struct cl_lock *except, int pending,
2850                                  int canceld);
2851 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2852                                        const struct lu_device_type *dtype);
2853
2854 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2855 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2856 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2857 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2858                          const char *scope, const void *source);
2859 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2860                           const char *scope, const void *source);
2861 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2862                          const char *scope, const void *source);
2863 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2864                          const char *scope, const void *source);
2865 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2866 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2867
2868 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2869                                      struct cl_lock *lock);
2870 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2871                        enum cl_lock_state state);
2872 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2873
2874 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2875                          int keep_mutex);
2876
2877 /** \name statemachine statemachine
2878  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2879  *
2880  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2881  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2882  *     asynchronous event to occur), these functions return
2883  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2884  *
2885  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2886  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2887  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2888  *     immediately, wait for lock state change.
2889  *
2890  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2891  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2892  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2893  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2894  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2895  *     layers again.
2896  *
2897  * TRY              NON-TRY      METHOD                            FINAL STATE
2898  *
2899  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2900  *
2901  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2902  *
2903  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2904  *
2905  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2906  *
2907  * @{ */
2908
2909 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2910                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2911 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2912 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2913 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2914                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2915 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2916 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2917 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2918
2919 /** @} statemachine */
2920
2921 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2922 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2923 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2924                           enum cl_lock_state state);
2925 int  cl_queue_match      (const cfs_list_t *queue,
2926                           const struct cl_lock_descr *need);
2927
2928 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2929 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2930 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2931 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2932 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2933 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2934 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2935                          const struct cl_lock_descr *need);
2936 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2937                          const struct cl_lock_descr *need);
2938 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2939 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2940                          const struct cl_lock_descr *desc);
2941
2942 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
2943                            struct cl_lock_closure *closure,
2944                            struct cl_lock *origin, int wait);
2945 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
2946 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2947                            struct cl_lock_closure *closure);
2948 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
2949                            struct cl_lock_closure *closure);
2950 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2951                            struct cl_lock_closure *closure);
2952
2953 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2954 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2955 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
2956 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
2957
2958 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2959
2960 /** @} cl_lock */
2961
2962 /** \defgroup cl_io cl_io
2963  * @{ */
2964
2965 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2966                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2967 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2968                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2969 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2970                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2971 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2972
2973 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2974 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2975 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2976 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2977 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2978 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2979 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2980 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2981                           struct cl_io_lock_link *link);
2982 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2983                            struct cl_lock_descr *descr);
2984 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2985                           struct cl_page *page);
2986 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2987                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2988 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2989                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2990                           long timeout);
2991 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2992                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2993                           cl_commit_cbt cb);
2994 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2995                           size_t nob);
2996 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2997                           struct cl_page_list *queue);
2998 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2999
3000 /**
3001  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3002  */
3003 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3004 {
3005         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3006 }
3007
3008 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3009 {
3010         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3011 }
3012
3013 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3014 {
3015         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3016 }
3017
3018 /**
3019  * True, iff \a io is a truncate(2).
3020  */
3021 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3022 {
3023         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3024                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3025 }
3026
3027 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3028
3029 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3030                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3031
3032 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3033 do {                                                                    \
3034         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3035                                                                         \
3036         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3037         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3038                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
3039 } while (0)
3040
3041 /** @} cl_io */
3042
3043 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3044  * @{ */
3045
3046 /**
3047  * Last page in the page list.
3048  */
3049 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3050 {
3051         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3052         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3053 }
3054
3055 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
3056 {
3057         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3058         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
3059 }
3060
3061 /**
3062  * Iterate over pages in a page list.
3063  */
3064 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
3065         cfs_list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3066
3067 /**
3068  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3069  */
3070 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
3071         cfs_list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3072
3073 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3074 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3075 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3076                           struct cl_page *page);
3077 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3078                           struct cl_page *page);
3079 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3080                           struct cl_page_list *head);
3081 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3082                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3083 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3084                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3085 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3086                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3087 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3088                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3089 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3090                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3091 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3092
3093 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3094 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3095 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3096                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3097 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3098                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3099 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3100                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3101 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3102 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3103
3104 /** @} cl_page_list */
3105
3106 /** \defgroup cl_req cl_req
3107  * @{ */
3108 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3109                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3110
3111 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3112                        struct cl_page *page);
3113 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3114 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3115 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3116                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
3117 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3118
3119 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3120  * @{ */
3121
3122 /**
3123  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3124  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3125  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3126  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3127  */
3128 struct cl_sync_io {
3129         /** number of pages yet to be transferred. */
3130         atomic_t                csi_sync_nr;
3131         /** error code. */
3132         int                     csi_sync_rc;
3133         /** barrier of destroy this structure */
3134         atomic_t                csi_barrier;
3135         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3136         wait_queue_head_t       csi_waitq;
3137 };
3138
3139 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3140 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3141                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3142                      long timeout);
3143 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3144
3145 /** @} cl_sync_io */
3146
3147 /** @} cl_req */
3148
3149 /** \defgroup cl_env cl_env
3150  *
3151  * lu_env handling for a client.
3152  *
3153  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3154  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3155  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3156  * where
3157  *
3158  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3159  *
3160  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3161  *
3162  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
3163  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3164  * into VFS or MM that call back into lustre.
3165  *
3166  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3167  * optimizations:
3168  *
3169  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3170  *     longer used environments instead of destroying them;
3171  *
3172  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3173  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3174  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3175  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3176  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3177  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3178  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3179  *       - cl_env_get
3180  *       - cl_env_implant
3181  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3182  *
3183  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3184  * @{ */
3185
3186 struct cl_env_nest {
3187         int   cen_refcheck;
3188         void *cen_cookie;
3189 };
3190
3191 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3192 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
3193 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3194 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3195 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
3196 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3197 void          *cl_env_reenter    (void);
3198 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
3199 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3200 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3201 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
3202 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
3203 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
3204
3205 /** @} cl_env */
3206
3207 /*
3208  * Misc
3209  */
3210 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3211 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3212
3213 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3214                                 struct lu_device_type *ldt,
3215                                 struct lu_device *next);
3216 /** @} clio */
3217
3218 int cl_global_init(void);
3219 void cl_global_fini(void);
3220
3221 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */