Whamcloud - gitweb
LU-3529 lod: create striped directory
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2013, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
61  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
63  *                 read/write system call it is associated with the single user
64  *                 thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *                 constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *                 transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *          - cl_object_header::coh_page_guard
85  *          - cl_object_header::coh_lock_guard
86  *          - lu_site::ls_guard
87  *
88  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
89  * reference-counting design.
90  *
91  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
92  * design.
93  *
94  * @{
95  */
96
97 /*
98  * super-class definitions.
99  */
100 #include <lu_object.h>
101 #ifdef __KERNEL__
102 #        include <linux/mutex.h>
103 #        include <linux/radix-tree.h>
104 #endif
105
106 struct inode;
107
108 struct cl_device;
109 struct cl_device_operations;
110
111 struct cl_object;
112 struct cl_object_page_operations;
113 struct cl_object_lock_operations;
114
115 struct cl_page;
116 struct cl_page_slice;
117 struct cl_lock;
118 struct cl_lock_slice;
119
120 struct cl_lock_operations;
121 struct cl_page_operations;
122
123 struct cl_io;
124 struct cl_io_slice;
125
126 struct cl_req;
127 struct cl_req_slice;
128
129 /**
130  * Operations for each data device in the client stack.
131  *
132  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
133  */
134 struct cl_device_operations {
135         /**
136          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
137          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
138          * data, and to attach them to the cl_req by calling
139          * cl_req_slice_add().
140          *
141          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
142          * \see ccc_req_init()
143          */
144         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
145                             struct cl_req *req);
146 };
147
148 /**
149  * Device in the client stack.
150  *
151  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
152  */
153 struct cl_device {
154         /** Super-class. */
155         struct lu_device                   cd_lu_dev;
156         /** Per-layer operation vector. */
157         const struct cl_device_operations *cd_ops;
158 };
159
160 /** \addtogroup cl_object cl_object
161  * @{ */
162 /**
163  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
164  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
165  * from sub-objects' ones.
166  */
167 struct cl_attr {
168         /** Object size, in bytes */
169         loff_t cat_size;
170         /**
171          * Known minimal size, in bytes.
172          *
173          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
174          */
175         loff_t cat_kms;
176         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
177         time_t cat_mtime;
178         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
179         time_t cat_atime;
180         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
181         time_t cat_ctime;
182         /**
183          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
184          *
185          * \todo XXX An interface for block size is needed.
186          */
187         __u64  cat_blocks;
188         /**
189          * User identifier for quota purposes.
190          */
191         uid_t  cat_uid;
192         /**
193          * Group identifier for quota purposes.
194          */
195         gid_t  cat_gid;
196
197         /* nlink of the directory */
198         __u64  cat_nlink;
199 };
200
201 /**
202  * Fields in cl_attr that are being set.
203  */
204 enum cl_attr_valid {
205         CAT_SIZE   = 1 << 0,
206         CAT_KMS    = 1 << 1,
207         CAT_MTIME  = 1 << 3,
208         CAT_ATIME  = 1 << 4,
209         CAT_CTIME  = 1 << 5,
210         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
211         CAT_UID    = 1 << 7,
212         CAT_GID    = 1 << 8
213 };
214
215 /**
216  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
217  * stacks.
218  *
219  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
220  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
221  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
222  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
223  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
224  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
225  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
226  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
227  *    table.
228  *
229  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
230  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
231  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
232  *    layers:
233  *
234  *        - vvp
235  *        - lov
236  *
237  *    whereas its sub-objects are composed of
238  *
239  *        - lovsub
240  *        - osc
241  *
242  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
243  *    track of the object-subobject relationship.
244  *
245  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
246  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
247  *    destroyed too.
248  *
249  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
250  */
251 struct cl_object {
252         /** super class */
253         struct lu_object                   co_lu;
254         /** per-object-layer operations */
255         const struct cl_object_operations *co_ops;
256         /** offset of page slice in cl_page buffer */
257         int                                co_slice_off;
258 };
259
260 /**
261  * Description of the client object configuration. This is used for the
262  * creation of a new client object that is identified by a more state than
263  * fid.
264  */
265 struct cl_object_conf {
266         /** Super-class. */
267         struct lu_object_conf     coc_lu;
268         union {
269                 /**
270                  * Object layout. This is consumed by lov.
271                  */
272                 struct lustre_md *coc_md;
273                 /**
274                  * Description of particular stripe location in the
275                  * cluster. This is consumed by osc.
276                  */
277                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
278         } u;
279         /**
280          * VFS inode. This is consumed by vvp.
281          */
282         struct inode             *coc_inode;
283         /**
284          * Layout lock handle.
285          */
286         struct ldlm_lock         *coc_lock;
287         /**
288          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
289          */
290         int                       coc_opc;
291 };
292
293 enum {
294         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
295          * holding layout lock. */
296         OBJECT_CONF_SET = 0,
297         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
298          * layout lock. */
299         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
300         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
301          * set up. */
302         OBJECT_CONF_WAIT = 2
303 };
304
305 /**
306  * Operations implemented for each cl object layer.
307  *
308  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
309  */
310 struct cl_object_operations {
311         /**
312          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
313          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
314          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
315          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
316          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
317          * sense). Optional.
318          *
319          * \retval NULL success.
320          *
321          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
322          *
323          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
324          *         to be used instead of newly created.
325          */
326         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
327                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
328         /**
329          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
330          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
331          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
332          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
333          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
334          */
335         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
336                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
337                               const struct cl_io *io);
338         /**
339          * Initialize io state for a given layer.
340          *
341          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
342          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
343          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
344          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
345          * participating in this io share the same session.
346          */
347         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
348                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
349         /**
350          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
351          * called top-to-bottom through all object layers.
352          *
353          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
354          *
355          * \return   0: to continue
356          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
357          * from enclosing cl_object_attr_get())
358          * \return -ve: to signal error
359          */
360         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
361                             struct cl_attr *attr);
362         /**
363          * Update attributes.
364          *
365          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
366          * indicating what attributes are to be set.
367          *
368          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
369          *
370          * \return the same convention as for
371          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
372          */
373         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
374                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
375         /**
376          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
377          * configuration.
378          *
379          * XXX error conditions and handling.
380          */
381         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
382                             const struct cl_object_conf *conf);
383         /**
384          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
385          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
386          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
387          *
388          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
389          * \see osc_object_glimpse()
390          */
391         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
392                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
393         /**
394          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
395          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
396          * mainly pages and locks.
397          */
398         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
399 };
400
401 /**
402  * Extended header for client object.
403  */
404 struct cl_object_header {
405         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
406          * here. */
407         struct lu_object_header  coh_lu;
408         /** \name locks
409          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
410          * mostly useless otherwise.
411          */
412         /** @{ */
413         /** Lock protecting lock list. */
414         spinlock_t               coh_lock_guard;
415         /** @} locks */
416         /** List of cl_lock's granted for this object. */
417         cfs_list_t               coh_locks;
418
419         /**
420          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
421          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
422          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
423          * field allows certain code to be written generically, without
424          * limiting possible cl_object layouts unduly.
425          */
426         struct cl_object_header *coh_parent;
427         /**
428          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
429          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
430          * from.
431          *
432          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
433          */
434         spinlock_t               coh_attr_guard;
435         /**
436          * Size of cl_page + page slices
437          */
438         unsigned short           coh_page_bufsize;
439         /**
440          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
441          * sub-object, etc.
442          */
443         unsigned char            coh_nesting;
444 };
445
446 /**
447  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
448  * layer top-to-bottom to \a slice.
449  */
450 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                      \
451         cfs_list_for_each_entry((slice),                                    \
452                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,        \
453                                 co_lu.lo_linkage)
454 /**
455  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
456  * layer bottom-to-top to \a slice.
457  */
458 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                               \
459         cfs_list_for_each_entry_reverse((slice),                             \
460                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
461                                         co_lu.lo_linkage)
462 /** @} cl_object */
463
464 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
465
466 /** \addtogroup cl_page cl_page
467  * @{ */
468
469 /** \struct cl_page
470  * Layered client page.
471  *
472  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
473  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
474  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
475  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
476  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
477  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
478  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
479  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
480  *
481  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
482  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
483  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
484  *    current design) that
485  *
486  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
487  *          memory pressure),
488  *
489  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
490  *          environment.
491  *
492  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
493  *    established when cl_page is created.
494  *
495  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
496  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
497  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
498  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
499  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
500  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
501  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
502  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
503  *
504  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
505  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
506  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
507  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
508  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
509  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
510  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
511  *    different ways to own a page in the client:
512  *
513  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
514  *
515  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
516  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
517  *
518  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
519  *    cl_page_unassume().
520  *
521  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
522  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
523  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
524  *    destroyed.
525  *
526  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
527  *    pages is the following:
528  *
529  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
530  *          to a page:
531  *
532  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
533  *              spin-lock;
534  *
535  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
536  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
537  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
538  *
539  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
540  *          ways are severed with the proper synchronization
541  *          (cl_page_delete());
542  *
543  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
544  *          lock;
545  *
546  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
547  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
548  *
549  *    Together this guarantees that when last reference to a
550  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
551  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
552  *    ones exist.
553  *
554  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
555  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
556  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
557  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
558  *    page.
559  *
560  * Linux Kernel implementation.
561  *
562  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
563  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
564  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
565  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
566  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
567  *    private data structures).
568  *
569  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
570  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
571  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
572  *    transfer.
573  *
574  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
575  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
576  */
577
578 /**
579  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
580  *
581  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
582  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
583  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
584  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
585  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
586  * are interested in them.
587  */
588 enum cl_page_state {
589         /**
590          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
591          * following cases:
592          *
593          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
594          *     owns it;
595          *
596          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
597          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
598          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
599          *
600          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
601          *     evict the page form the memory;
602          *
603          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
604          */
605         CPS_CACHED,
606         /**
607          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
608          * state as a result of
609          *
610          *     - io creating new page and immediately owning it;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
613          *     and owning it;
614          *
615          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
616          *     and waiting for owner to release the page;
617          *
618          * Page leaves owned state in the following cases:
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
621          *     the cache, doing nothing;
622          *
623          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
624          *     this page;
625          *
626          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
627          *     transfer for this page;
628          *
629          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
630          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
631          *
632          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
633          */
634         CPS_OWNED,
635         /**
636          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
637          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
638          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
639          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
640          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
641          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
642          * made by the hosting environment (that effectively means that the
643          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
644          * advance". This property is mentioned, because it is important when
645          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
646          * enter this state as a result of
647          *
648          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
649          *     write-out of this page, or
650          *
651          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
652          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
653          *     transfer.
654          *
655          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
656          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
657          *
658          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
659          *
660          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
661          */
662         CPS_PAGEOUT,
663         /**
664          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
665          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
666          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
667          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
668          * pages.
669          *
670          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
671          *
672          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
673          */
674         CPS_PAGEIN,
675         /**
676          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
677          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
678          * of truncate.
679          *
680          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
681          *
682          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
683          */
684         CPS_FREEING,
685         CPS_NR
686 };
687
688 enum cl_page_type {
689         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
690          * belongs to. */
691         CPT_CACHEABLE = 1,
692
693         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
694          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
695          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
696         CPT_TRANSIENT,
697 };
698
699 /**
700  * Flags maintained for every cl_page.
701  */
702 enum cl_page_flags {
703         /**
704          * Set when pagein completes. Used for debugging (read completes at
705          * most once for a page).
706          */
707         CPF_READ_COMPLETED = 1 << 0
708 };
709
710 /**
711  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
712  * immutables.
713  *
714  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
715  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
716  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
717  * cl_page::cp_owner (when set).
718  */
719 struct cl_page {
720         /** Reference counter. */
721         atomic_t                cp_ref;
722         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
723         struct cl_object        *cp_obj;
724         /** List of slices. Immutable after creation. */
725         cfs_list_t              cp_layers;
726         struct page             *cp_vmpage;
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         /** Linkage of pages within group. Protected by cl_page::cp_mutex. */
733         cfs_list_t              cp_batch;
734         /** Mutex serializing membership of a page in a batch. */
735         struct mutex            cp_mutex;
736         /** Linkage of pages within cl_req. */
737         cfs_list_t               cp_flight;
738         /** Transfer error. */
739         int                      cp_error;
740
741         /**
742          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
743          * creation.
744          */
745         enum cl_page_type        cp_type;
746
747         /**
748          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
749          * by sub-io. Protected by a VM lock.
750          */
751         struct cl_io            *cp_owner;
752         /**
753          * Debug information, the task is owning the page.
754          */
755         struct task_struct      *cp_task;
756         /**
757          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
758          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
759          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
760          */
761         struct cl_req           *cp_req;
762         /** List of references to this page, for debugging. */
763         struct lu_ref            cp_reference;
764         /** Link to an object, for debugging. */
765         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
766         /** Link to a queue, for debugging. */
767         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
768         /** Per-page flags from enum cl_page_flags. Protected by a VM lock. */
769         unsigned                 cp_flags;
770         /** Assigned if doing a sync_io */
771         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
772 };
773
774 /**
775  * Per-layer part of cl_page.
776  *
777  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
778  */
779 struct cl_page_slice {
780         struct cl_page                  *cpl_page;
781         pgoff_t                          cpl_index;
782         /**
783          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
784          * creation.
785          */
786         struct cl_object                *cpl_obj;
787         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
788         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
789         cfs_list_t                       cpl_linkage;
790 };
791
792 /**
793  * Lock mode. For the client extent locks.
794  *
795  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
796  * \ingroup cl_lock
797  */
798 enum cl_lock_mode {
799         /**
800          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
801          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
802          * might get promoted to real lock at some point.
803          */
804         CLM_PHANTOM,
805         CLM_READ,
806         CLM_WRITE,
807         CLM_GROUP
808 };
809
810 /**
811  * Requested transfer type.
812  * \ingroup cl_req
813  */
814 enum cl_req_type {
815         CRT_READ,
816         CRT_WRITE,
817         CRT_NR
818 };
819
820 /**
821  * Per-layer page operations.
822  *
823  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
824  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
825  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
826  *
827  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
828  */
829 struct cl_page_operations {
830         /**
831          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
832          * implement these. Current code assumes that this functionality is
833          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
834          */
835
836         /**
837          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
838          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
839          * not owned by other io, and no transfer is going on against
840          * it. Optional.
841          *
842          * \see cl_page_own()
843          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
844          */
845         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
846                         const struct cl_page_slice *slice,
847                         struct cl_io *io, int nonblock);
848         /** Called when ownership it yielded. Optional.
849          *
850          * \see cl_page_disown()
851          * \see vvp_page_disown()
852          */
853         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
854                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
855         /**
856          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
857          * view. Optional.
858          *
859          * \see cl_page_assume()
860          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
861          */
862         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
863                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
864         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
865          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
866          * it.
867          *
868          * \see cl_page_unassume()
869          * \see vvp_page_unassume()
870          */
871         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
872                              const struct cl_page_slice *slice,
873                              struct cl_io *io);
874         /**
875          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
876          *
877          * \see cl_page_export()
878          * \see vvp_page_export()
879          */
880         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
881                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
882         /**
883          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
884          * sense). Used for assertions.
885          *
886          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
887          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
888          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
889          */
890         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
891                                const struct cl_page_slice *slice);
892         /**
893          * Page destruction.
894          */
895
896         /**
897          * Called when page is truncated from the object. Optional.
898          *
899          * \see cl_page_discard()
900          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
901          */
902         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
903                             const struct cl_page_slice *slice,
904                             struct cl_io *io);
905         /**
906          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
907          * destroyed. Optional.
908          *
909          * \see cl_page_delete()
910          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
911          */
912         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
913                            const struct cl_page_slice *slice);
914         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
915         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
916                          struct cl_page_slice *slice);
917
918         /**
919          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
920          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
921          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
922          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
923          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
924          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
925          * user goes away, too.
926          *
927          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
928          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
929          * \retval         0: this layer cannot decide.
930          *
931          * \see cl_page_is_under_lock()
932          */
933         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
934                                  const struct cl_page_slice *slice,
935                                  struct cl_io *io, pgoff_t *max);
936
937         /**
938          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
939          *
940          * \see cl_page_print()
941          */
942         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
943                          const struct cl_page_slice *slice,
944                          void *cookie, lu_printer_t p);
945         /**
946          * \name transfer
947          *
948          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
949          * transfer formation and life-cycle.
950          *
951          * @{
952          */
953         /**
954          * Request type dependent vector of operations.
955          *
956          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
957          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
958          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
959          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
960          * provided. That is, method invocation usually looks like
961          *
962          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
963          */
964         struct {
965                 /**
966                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
967                  * cl_page_list.
968                  *
969                  * \return    0         : page is eligible for submission;
970                  * \return    -EALREADY : skip this page;
971                  * \return    -ve       : error.
972                  *
973                  * \see cl_page_prep()
974                  */
975                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
976                                  const struct cl_page_slice *slice,
977                                  struct cl_io *io);
978                 /**
979                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
980                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
981                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
982                  *
983                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
984                  * guaranteed however, that the page involved and its object
985                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
986                  * safe).
987                  *
988                  * \see cl_page_completion()
989                  */
990                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
991                                        const struct cl_page_slice *slice,
992                                        int ioret);
993                 /**
994                  * Called when cached page is about to be added to the
995                  * cl_req as a part of req formation.
996                  *
997                  * \return    0       : proceed with this page;
998                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
999                  * \return    -ve     : error.
1000                  *
1001                  * \see cl_page_make_ready()
1002                  */
1003                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
1004                                        const struct cl_page_slice *slice);
1005         } io[CRT_NR];
1006         /**
1007          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1008          * transmitted.
1009          *
1010          * This is used for immediate transfers.
1011          *
1012          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1013          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1014          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1015          * this for page queues.
1016          *
1017          * \see cl_page_clip()
1018          */
1019         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1020                          const struct cl_page_slice *slice,
1021                          int from, int to);
1022         /**
1023          * \pre  the page was queued for transferring.
1024          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1025          *       is returned if it has already been in transferring.
1026          *
1027          * This is one of seldom page operation which is:
1028          * 0. called from top level;
1029          * 1. don't have vmpage locked;
1030          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1031          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1032          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1033          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1034          *
1035          * \see osc_page_cancel().
1036          */
1037         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1038                           const struct cl_page_slice *slice);
1039         /**
1040          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1041          * right now.
1042          *
1043          * \see cl_page_flush()
1044          */
1045         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1046                          const struct cl_page_slice *slice,
1047                          struct cl_io *io);
1048         /** @} transfer */
1049 };
1050
1051 /**
1052  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1053  */
1054 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1055 do {                                                                    \
1056         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1057                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1058                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1059                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1060         }                                                               \
1061 } while (0)
1062
1063 /**
1064  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1065  */
1066 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1067 do {                                                                          \
1068         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1069                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1070                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1071                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1072         }                                                                     \
1073 } while (0)
1074
1075 static inline int __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1076 {
1077         if (page->cp_type == CPT_CACHEABLE)
1078                 ++refc;
1079         LASSERT(atomic_read(&page->cp_ref) > 0);
1080         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc);
1081 }
1082 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1083 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1084
1085 static inline struct page *cl_page_vmpage(struct cl_page *page)
1086 {
1087         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1088         return page->cp_vmpage;
1089 }
1090
1091 /** @} cl_page */
1092
1093 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1094  * @{ */
1095 /** \struct cl_lock
1096  *
1097  * Extent locking on the client.
1098  *
1099  * LAYERING
1100  *
1101  * The locking model of the new client code is built around
1102  *
1103  *        struct cl_lock
1104  *
1105  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1106  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1107  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1108  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1109  *
1110  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1111  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1112  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1113  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1114  * like a tree.
1115  *
1116  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1117  *
1118  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1119  *     - lov_lock (lov specific data).
1120  *
1121  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1122  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1123  *
1124  *     - lovsub_lock, and
1125  *     - osc_lock
1126  *
1127  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1128  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1129  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1130  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1131  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1132  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1133  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1134  *
1135  * LIFE CYCLE
1136  *
1137  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1138  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1139  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1140  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1141  *
1142  * STATE MACHINE
1143  *
1144  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1145  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1146  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1147  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1148  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1149  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1150  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1151  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1152  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1153  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1154  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1155  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1156  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1157  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1158  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1159  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1160  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1161  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1162  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1163  * functions).
1164  *
1165  * For a description of state machine states and transitions see enum
1166  * cl_lock_state.
1167  *
1168  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1169  *
1170  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1171  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1172  *       can be only acquired on a lock that is not in
1173  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1174  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1175  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1176  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1177  *
1178  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1179  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1180  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1181  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1182  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1183  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1184  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1185  *       cl_lock::cll_users.
1186  *
1187  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1188  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1189  *
1190  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1191  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1192  *
1193  * CONCURRENCY
1194  *
1195  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1196  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1197  *
1198  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1199  *
1200  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1201  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1202  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1203  *
1204  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1205  *       and mutex is released.
1206  *
1207  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1208  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1209  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1210  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1211  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1212  *       the loop.
1213  *
1214  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1215  * first to avoid dead-lock.
1216  *
1217  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1218  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1219  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1220  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1221  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1222  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1223  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1224  * locks, that cannot dead-lock).
1225  *
1226  * INTERFACE AND USAGE
1227  *
1228  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1229  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1230  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1231  *
1232  * One important difference with the old client locking model is that new
1233  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1234  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1235  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1236  * every lock creation.
1237  *
1238  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1239  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1240  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1241  * before it can be used.
1242  *
1243  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1244  *
1245  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1246  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1247  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1248  *
1249  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1250  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1251  *
1252  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1253  *
1254  *     - locks are released into cache.
1255  *
1256  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1257  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1258  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1259  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1260  *
1261  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1262  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1263  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1264  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1265  * sacrificing correctness. This includes:
1266  *
1267  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1268  *  atomicity;
1269  *
1270  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1271  *
1272  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1273  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1274  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1275  *
1276  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1277  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1278  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1279  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1280  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1281  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1282  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1283  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1284  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1285  *
1286  * Interaction with DLM
1287  *
1288  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1289  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1290  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1291  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1292  * description of interaction with DLM.
1293  */
1294
1295 /**
1296  * Lock description.
1297  */
1298 struct cl_lock_descr {
1299         /** Object this lock is granted for. */
1300         struct cl_object *cld_obj;
1301         /** Index of the first page protected by this lock. */
1302         pgoff_t           cld_start;
1303         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1304         pgoff_t           cld_end;
1305         /** Group ID, for group lock */
1306         __u64             cld_gid;
1307         /** Lock mode. */
1308         enum cl_lock_mode cld_mode;
1309         /**
1310          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1311          * enum cl_enq_flags.
1312          */
1313         __u32             cld_enq_flags;
1314 };
1315
1316 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1317 #define PDESCR(descr)                                                   \
1318         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1319         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1320
1321 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1322
1323 /**
1324  * Lock state-machine states.
1325  *
1326  * \htmlonly
1327  * <pre>
1328  *
1329  * Possible state transitions:
1330  *
1331  *              +------------------>NEW
1332  *              |                    |
1333  *              |                    | cl_enqueue_try()
1334  *              |                    |
1335  *              |    cl_unuse_try()  V
1336  *              |  +--------------QUEUING (*)
1337  *              |  |                 |
1338  *              |  |                 | cl_enqueue_try()
1339  *              |  |                 |
1340  *              |  | cl_unuse_try()  V
1341  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1342  *    canceled  |  |                 |
1343  *              |  |                 | cl_wait_try()
1344  *              |  |                 |
1345  *              |  |                (R)
1346  *              |  |                 |
1347  *              |  |                 V
1348  *              |  |                HELD<---------+
1349  *              |  |                 |            |
1350  *              |  |                 |            | cl_use_try()
1351  *              |  |  cl_unuse_try() |            |
1352  *              |  |                 |            |
1353  *              |  |                 V         ---+ 
1354  *              |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1355  *              |                    |            |
1356  *              |     cl_unuse_try() |            | cached lock found
1357  *              |                    |            | cl_use_try()
1358  *              |                    |            |
1359  *              |                    V            |
1360  *              +------------------CACHED---------+
1361  *                                   |
1362  *                                  (C)
1363  *                                   |
1364  *                                   V
1365  *                                FREEING
1366  *
1367  * Legend:
1368  *
1369  *         In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1370  *         in the diagram) is possible.
1371  *
1372  *         (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1373  *         to handle arrival of lock reply.
1374  *
1375  *         (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1376  *
1377  *         (D) is the transit state which means the lock is changing.
1378  *
1379  *         Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1380  *         diagram in case of unrecoverable error.
1381  * </pre>
1382  * \endhtmlonly
1383  *
1384  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1385  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1386  * nested state-machines.
1387  *
1388  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1389  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1390  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1391  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1392  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1393  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1394  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1395  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1396  * in the same state).
1397  */
1398 enum cl_lock_state {
1399         /**
1400          * Lock that wasn't yet enqueued
1401          */
1402         CLS_NEW,
1403         /**
1404          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1405          * with the other side.
1406          */
1407         CLS_QUEUING,
1408         /**
1409          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1410          * granted.
1411          */
1412         CLS_ENQUEUED,
1413         /**
1414          * Lock granted, actively used by some IO.
1415          */
1416         CLS_HELD,
1417         /**
1418          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1419          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1420          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1421          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1422          * at unuse case.
1423          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1424          * state, it must wait for the lock.
1425          * See state diagram for details.
1426          */
1427         CLS_INTRANSIT,
1428         /**
1429          * Lock granted, not used.
1430          */
1431         CLS_CACHED,
1432         /**
1433          * Lock is being destroyed.
1434          */
1435         CLS_FREEING,
1436         CLS_NR
1437 };
1438
1439 enum cl_lock_flags {
1440         /**
1441          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1442          * cl_lock_cancel0()).
1443          */
1444         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1445         /** cancellation is pending for this lock. */
1446         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1447         /** destruction is pending for this lock. */
1448         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1449         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1450         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1451 };
1452
1453 /**
1454  * Lock closure.
1455  *
1456  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1457  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1458  * this is a closure of).
1459  *
1460  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1461  *
1462  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1463  *       state-machines), and
1464  *
1465  *     - shared sub-locks.
1466  *
1467  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1468  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1469  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1470  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1471  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1472  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1473  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1474  */
1475 struct cl_lock_closure {
1476         /**
1477          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1478          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1479          * origin is released before waiting.
1480          */
1481         struct cl_lock   *clc_origin;
1482         /**
1483          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1484          * cl_lock::cll_inclosure.
1485          */
1486         cfs_list_t        clc_list;
1487         /**
1488          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1489          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1490          * is currently mutexed by some other thread.
1491          *
1492          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1493          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1494          *
1495          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1496          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1497          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1498          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1499          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1500          * caller.
1501          */
1502         int               clc_wait;
1503         /** Number of locks in the closure. */
1504         int               clc_nr;
1505 };
1506
1507 /**
1508  * Layered client lock.
1509  */
1510 struct cl_lock {
1511         /** Reference counter. */
1512         atomic_t              cll_ref;
1513         /** List of slices. Immutable after creation. */
1514         cfs_list_t            cll_layers;
1515         /**
1516          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1517          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1518          */
1519         cfs_list_t            cll_linkage;
1520         /**
1521          * Parameters of this lock. Protected by
1522          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1523          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1524          * cl_lock_modify().
1525          */
1526         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1527         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1528         enum cl_lock_state    cll_state;
1529         /** signals state changes. */
1530         wait_queue_head_t     cll_wq;
1531         /**
1532          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1533          *
1534          * Locking rules: this mutex is never held across network
1535          * communication, except when lock is being canceled.
1536          *
1537          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1538          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1539          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1540          * by try-locking.
1541          *
1542          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1543          */
1544         struct mutex            cll_guard;
1545         struct task_struct    *cll_guarder;
1546         int                   cll_depth;
1547
1548         /**
1549          * the owner for INTRANSIT state
1550          */
1551         struct task_struct    *cll_intransit_owner;
1552         int                   cll_error;
1553         /**
1554          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1555          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1556          *
1557          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1558          */
1559         int                   cll_holds;
1560          /**
1561           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1562           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1563           * cl_lock::cll_guard.
1564           *
1565           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1566           */
1567         int                   cll_users;
1568         /**
1569          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1570          * protected by cl_lock::cll_guard.
1571          */
1572         unsigned long         cll_flags;
1573         /**
1574          * A linkage into a list of locks in a closure.
1575          *
1576          * \see cl_lock_closure
1577          */
1578         cfs_list_t            cll_inclosure;
1579         /**
1580          * Confict lock at queuing time.
1581          */
1582         struct cl_lock       *cll_conflict;
1583         /**
1584          * A list of references to this lock, for debugging.
1585          */
1586         struct lu_ref         cll_reference;
1587         /**
1588          * A list of holds on this lock, for debugging.
1589          */
1590         struct lu_ref         cll_holders;
1591         /**
1592          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1593          */
1594         struct lu_ref_link    cll_obj_ref;
1595 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1596         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1597         struct lockdep_map    dep_map;
1598 #endif
1599 };
1600
1601 /**
1602  * Per-layer part of cl_lock
1603  *
1604  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1605  */
1606 struct cl_lock_slice {
1607         struct cl_lock                  *cls_lock;
1608         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1609          * creation. */
1610         struct cl_object                *cls_obj;
1611         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1612         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1613         cfs_list_t                       cls_linkage;
1614 };
1615
1616 /**
1617  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1618  *
1619  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1620  */
1621 enum cl_lock_transition {
1622         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1623         CLO_WAIT        = 1,
1624         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1625         CLO_REPEAT      = 2,
1626         /** lower layer re-enqueued. */
1627         CLO_REENQUEUED  = 3,
1628 };
1629
1630 /**
1631  *
1632  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1633  */
1634 struct cl_lock_operations {
1635         /**
1636          * \name statemachine
1637          *
1638          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1639          * lock from one state to another, as described in the commentary
1640          * above enum #cl_lock_state.
1641          *
1642          * \retval 0          this layer has nothing more to do to before
1643          *                       transition to the target state happens;
1644          *
1645          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1646          *                    mutex, repeat invocation of transition method
1647          *                    across all layers;
1648          *
1649          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1650          *                    immediately, as it has to wait for certain event
1651          *                    (e.g., the communication with the server). It
1652          *                    is guaranteed, that when the state transfer
1653          *                    becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1654          *                    is signaled. Caller can wait for this event by
1655          *                    calling cl_lock_state_wait();
1656          *
1657          * \retval -ve        failure, abort state transition, move the lock
1658          *                    into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1659          *                    cl_lock::cll_error.
1660          *
1661          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1662          * is moved into corresponding target state. All state transition
1663          * methods are optional.
1664          */
1665         /** @{ */
1666         /**
1667          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1668          *
1669          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1670          * \see osc_lock_enqueue()
1671          */
1672         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1673                             const struct cl_lock_slice *slice,
1674                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1675         /**
1676          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1677          *
1678          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1679          */
1680         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1681                          const struct cl_lock_slice *slice);
1682         /**
1683          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1684          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1685          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1686          * has to be re-initialized.
1687          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1688          *
1689          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1690          */
1691         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1692                           const struct cl_lock_slice *slice);
1693         /**
1694          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1695          *
1696          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1697          *
1698          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1699          */
1700         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1701                         const struct cl_lock_slice *slice);
1702         /** @} statemachine */
1703         /**
1704          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1705          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1706          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1707          * top-lock. Optional
1708          *
1709          * \see lovsub_lock_state()
1710          */
1711         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1712                           const struct cl_lock_slice *slice,
1713                           enum cl_lock_state st);
1714         /**
1715          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1716          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1717          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1718          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1719          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1720          *
1721          * XXX this should take more information about lock needed by
1722          * io. Probably lock description or something similar.
1723          *
1724          * \see lov_fits_into()
1725          */
1726         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1727                              const struct cl_lock_slice *slice,
1728                              const struct cl_lock_descr *need,
1729                              const struct cl_io *io);
1730         /**
1731          * \name ast
1732          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1733          * executed bottom-to-top.
1734          */
1735         /** @{ */
1736
1737         /**
1738          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1739          * the request of server.
1740          */
1741         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1742                            const struct cl_lock_slice *slice);
1743         /**
1744          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1745          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1746          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1747          *
1748          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1749          */
1750         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1751                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1752         /** @} ast */
1753
1754         /**
1755          * \see lovsub_lock_closure()
1756          */
1757         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1758                            const struct cl_lock_slice *slice,
1759                            struct cl_lock_closure *closure);
1760         /**
1761          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1762          * result of server granting more generous lock than was requested).
1763          *
1764          * \see lovsub_lock_modify()
1765          */
1766         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1767                           const struct cl_lock_slice *slice,
1768                           const struct cl_lock_descr *updated);
1769         /**
1770          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1771          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1772          * this lock from being acquired once this method returns.
1773          *
1774          * This can be called multiple times due to the races.
1775          *
1776          * \see cl_lock_delete()
1777          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1778          */
1779         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1780                            const struct cl_lock_slice *slice);
1781         /**
1782          * Destructor. Frees resources and the slice.
1783          *
1784          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1785          * \see osc_lock_fini()
1786          */
1787         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1788         /**
1789          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1790          */
1791         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1792                          void *cookie, lu_printer_t p,
1793                          const struct cl_lock_slice *slice);
1794 };
1795
1796 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1797 do {                                                                    \
1798         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1799                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1800                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1801                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1802         }                                                               \
1803 } while (0)
1804
1805 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1806         if (likely(expr))                                               \
1807                 break;                                                  \
1808                                                                         \
1809         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1810         LBUG();                                                         \
1811 } while (0)
1812
1813 /** @} cl_lock */
1814
1815 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1816  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1817  *
1818  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1819  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1820  * pages:
1821  *
1822  *     - submit pages for an immediate transfer,
1823  *
1824  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1825  *
1826  *     - discard pages.
1827  *
1828  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1829  *
1830  * \todo XXX concurrency control.
1831  *
1832  * @{
1833  */
1834 struct cl_page_list {
1835         unsigned             pl_nr;
1836         cfs_list_t           pl_pages;
1837         struct task_struct   *pl_owner;
1838 };
1839
1840 /** 
1841  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1842  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1843  */
1844 struct cl_2queue {
1845         struct cl_page_list c2_qin;
1846         struct cl_page_list c2_qout;
1847 };
1848
1849 /** @} cl_page_list */
1850
1851 /** \addtogroup cl_io cl_io
1852  * @{ */
1853 /** \struct cl_io
1854  * I/O
1855  *
1856  * cl_io represents a high level I/O activity like
1857  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1858  * lock.
1859  *
1860  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1861  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1862  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1863  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1864  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1865  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1866  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1867  * by using free-lists, see cl_env_get().
1868  *
1869  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1870  * cl_io_type.
1871  *
1872  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1873  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1874  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1875  * released.
1876  *
1877  * For read/write io overall execution plan is as following:
1878  *
1879  *     (0) initialize io state through all layers;
1880  *
1881  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1882  *
1883  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1884  *
1885  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1886  *
1887  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1888  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1889  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1890  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1891  *
1892  *     (5) release locks
1893  *
1894  *     (6) repeat loop.
1895  *
1896  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1897  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1898  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1899  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1900  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1901  */
1902
1903 /** IO types */
1904 enum cl_io_type {
1905         /** read system call */
1906         CIT_READ,
1907         /** write system call */
1908         CIT_WRITE,
1909         /** truncate, utime system calls */
1910         CIT_SETATTR,
1911         /**
1912          * page fault handling
1913          */
1914         CIT_FAULT,
1915         /**
1916          * fsync system call handling
1917          * To write out a range of file
1918          */
1919         CIT_FSYNC,
1920         /**
1921          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1922          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1923          *
1924          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1925          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1926          *     to the server;
1927          *
1928          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1929          *     for memory cleansing;
1930          *
1931          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1932          *
1933          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1934          *
1935          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1936          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1937          * cl_io_loop() is never called for it.
1938          */
1939         CIT_MISC,
1940         CIT_OP_NR
1941 };
1942
1943 /**
1944  * States of cl_io state machine
1945  */
1946 enum cl_io_state {
1947         /** Not initialized. */
1948         CIS_ZERO,
1949         /** Initialized. */
1950         CIS_INIT,
1951         /** IO iteration started. */
1952         CIS_IT_STARTED,
1953         /** Locks taken. */
1954         CIS_LOCKED,
1955         /** Actual IO is in progress. */
1956         CIS_IO_GOING,
1957         /** IO for the current iteration finished. */
1958         CIS_IO_FINISHED,
1959         /** Locks released. */
1960         CIS_UNLOCKED,
1961         /** Iteration completed. */
1962         CIS_IT_ENDED,
1963         /** cl_io finalized. */
1964         CIS_FINI
1965 };
1966
1967 /**
1968  * IO state private for a layer.
1969  *
1970  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1971  * dynamically.
1972  *
1973  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1974  */
1975 struct cl_io_slice {
1976         struct cl_io                  *cis_io;
1977         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1978         struct cl_object              *cis_obj;
1979         /** io operations. Immutable after creation. */
1980         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1981         /**
1982          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1983          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1984          */
1985         cfs_list_t                     cis_linkage;
1986 };
1987
1988 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1989                                 struct cl_page *);
1990
1991 /**
1992  * Per-layer io operations.
1993  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1994  */
1995 struct cl_io_operations {
1996         /**
1997          * Vector of io state transition methods for every io type.
1998          *
1999          * \see cl_page_operations::io
2000          */
2001         struct {
2002                 /**
2003                  * Prepare io iteration at a given layer.
2004                  *
2005                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2006                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2007                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2008                  *
2009                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2010                  */
2011                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2012                                       const struct cl_io_slice *slice);
2013                 /**
2014                  * Finalize io iteration.
2015                  *
2016                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2017                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2018                  * continued.
2019                  *
2020                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2021                  */
2022                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2023                                        const struct cl_io_slice *slice);
2024                 /**
2025                  * Collect locks for the current iteration of io.
2026                  *
2027                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2028                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2029                  * anything, instead it should post a lock through
2030                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2031                  * sorted and enqueued in the proper order.
2032                  */
2033                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2034                                   const struct cl_io_slice *slice);
2035                 /**
2036                  * Finalize unlocking.
2037                  *
2038                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2039                  * functionality, after generic code released all locks
2040                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2041                  */
2042                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2043                                     const struct cl_io_slice *slice);
2044                 /**
2045                  * Start io iteration.
2046                  *
2047                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2048                  * commence actual IO. In the current implementation,
2049                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2050                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2051                  * are called when everything is done.
2052                  */
2053                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2054                                   const struct cl_io_slice *slice);
2055                 /**
2056                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2057                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2058                  */
2059                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2060                                   const struct cl_io_slice *slice);
2061                 /**
2062                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2063                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2064                  */
2065                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2066                                     const struct cl_io_slice *slice,
2067                                     size_t nob);
2068                 /**
2069                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2070                  */
2071                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2072                                   const struct cl_io_slice *slice);
2073         } op[CIT_OP_NR];
2074
2075         /**
2076          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2077          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2078          * non-zero if failed to submit even the single page. If
2079          * submission failed after some pages were moved into \a
2080          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2081          * executed on them.
2082          */
2083         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2084                         const struct cl_io_slice *slice,
2085                         enum cl_req_type crt,
2086                         struct cl_2queue *queue);
2087         /**
2088          * Queue async page for write.
2089          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
2090          * cio_submit is for urgent request.
2091          */
2092         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
2093                         const struct cl_io_slice *slice,
2094                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2095                         cl_commit_cbt cb);
2096         /**
2097          * Read missing page.
2098          *
2099          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2100          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2101          *
2102          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2103          */
2104         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2105                              const struct cl_io_slice *slice,
2106                              const struct cl_page_slice *page);
2107         /**
2108          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2109          */
2110         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2111                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2112 };
2113
2114 /**
2115  * Flags to lock enqueue procedure.
2116  * \ingroup cl_lock
2117  */
2118 enum cl_enq_flags {
2119         /**
2120          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2121          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2122          */
2123         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2124         /**
2125          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2126          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2127          */
2128         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
2129         /**
2130          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2131          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2132          * protected by this lock, without sending them to the server.
2133          */
2134         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2135         /**
2136          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2137          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2138          * into lockless mode.
2139          *
2140          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2141          */
2142         CEF_MUST         = 0x00000008,
2143         /**
2144          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2145          * not used currently.
2146          *
2147          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2148          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2149          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2150          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2151          * that are described by the enqueue flags.
2152          */
2153         CEF_NEVER        = 0x00000010,
2154         /**
2155          * for async glimpse lock.
2156          */
2157         CEF_AGL          = 0x00000020,
2158         /**
2159          * mask of enq_flags.
2160          */
2161         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2162 };
2163
2164 /**
2165  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2166  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2167  */
2168 struct cl_io_lock_link {
2169         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2170         cfs_list_t           cill_linkage;
2171         struct cl_lock_descr cill_descr;
2172         struct cl_lock      *cill_lock;
2173         /** optional destructor */
2174         void               (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2175                                         struct cl_io_lock_link *link);
2176 };
2177
2178 /**
2179  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2180  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2181  * possible, because
2182  *
2183  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2184  *        "cascading timeouts";
2185  *
2186  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2187  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
2188  *
2189  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2190  *
2191  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2192  *
2193  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2194  *
2195  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2196  *
2197  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2198  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2199  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2200  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2201  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2202  *
2203  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2204  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2205  * enqueued.
2206  */
2207 struct cl_lockset {
2208         /** locks to be acquired. */
2209         cfs_list_t  cls_todo;
2210         /** locks currently being processed. */
2211         cfs_list_t  cls_curr;
2212         /** locks acquired. */
2213         cfs_list_t  cls_done;
2214 };
2215
2216 /**
2217  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2218  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2219  */
2220 enum cl_io_lock_dmd {
2221         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2222         CILR_MANDATORY = 0,
2223         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2224         CILR_MAYBE,
2225         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2226         CILR_NEVER
2227 };
2228
2229 enum cl_fsync_mode {
2230         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2231         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2232         /** start writeback and wait for them to finish */
2233         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2234         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2235         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2236         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2237          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2238         CL_FSYNC_ALL   = 3
2239 };
2240
2241 struct cl_io_rw_common {
2242         loff_t      crw_pos;
2243         size_t      crw_count;
2244         int         crw_nonblock;
2245 };
2246
2247
2248 /**
2249  * State for io.
2250  *
2251  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2252  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2253  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2254  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2255  * mutable cl_io fields.
2256  */
2257 struct cl_io {
2258         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2259         enum cl_io_type                ci_type;
2260         /** current state of cl_io state machine. */
2261         enum cl_io_state               ci_state;
2262         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2263         struct cl_object              *ci_obj;
2264         /**
2265          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2266          * creation.
2267          */
2268         struct cl_io                  *ci_parent;
2269         /** List of slices. Immutable after creation. */
2270         cfs_list_t                     ci_layers;
2271         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2272         struct cl_lockset              ci_lockset;
2273         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2274         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
2275         union {
2276                 struct cl_rd_io {
2277                         struct cl_io_rw_common rd;
2278                 } ci_rd;
2279                 struct cl_wr_io {
2280                         struct cl_io_rw_common wr;
2281                         int                    wr_append;
2282                         int                    wr_sync;
2283                 } ci_wr;
2284                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2285                 struct cl_setattr_io {
2286                         struct ost_lvb   sa_attr;
2287                         unsigned int     sa_valid;
2288                         struct obd_capa *sa_capa;
2289                 } ci_setattr;
2290                 struct cl_fault_io {
2291                         /** page index within file. */
2292                         pgoff_t         ft_index;
2293                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2294                         int             ft_nob;
2295                         /** writable page? for nopage() only */
2296                         int             ft_writable;
2297                         /** page of an executable? */
2298                         int             ft_executable;
2299                         /** page_mkwrite() */
2300                         int             ft_mkwrite;
2301                         /** resulting page */
2302                         struct cl_page *ft_page;
2303                 } ci_fault;
2304                 struct cl_fsync_io {
2305                         loff_t             fi_start;
2306                         loff_t             fi_end;
2307                         struct obd_capa   *fi_capa;
2308                         /** file system level fid */
2309                         struct lu_fid     *fi_fid;
2310                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2311                         /* how many pages were written/discarded */
2312                         unsigned int       fi_nr_written;
2313                 } ci_fsync;
2314         } u;
2315         struct cl_2queue     ci_queue;
2316         size_t               ci_nob;
2317         int                  ci_result;
2318         unsigned int         ci_continue:1,
2319         /**
2320          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2321          * don't do lockless i/o.
2322          */
2323                              ci_no_srvlock:1,
2324         /**
2325          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2326          */
2327                              ci_need_restart:1,
2328         /**
2329          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2330          * change(page operations, layout change causes all page to be
2331          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2332          */
2333                              ci_ignore_layout:1,
2334         /**
2335          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2336          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2337          * verify layout because HSM won't release openning files.
2338          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
2339          * and setattr.
2340          */
2341                              ci_verify_layout:1,
2342         /**
2343          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
2344          */
2345                              ci_restore_needed:1,
2346         /**
2347          * O_NOATIME
2348          */
2349                              ci_noatime:1;
2350         /**
2351          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2352          */
2353         unsigned             ci_owned_nr;
2354 };
2355
2356 /** @} cl_io */
2357
2358 /** \addtogroup cl_req cl_req
2359  * @{ */
2360 /** \struct cl_req
2361  * Transfer.
2362  *
2363  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2364  *
2365  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2366  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2367  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2368  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2369  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2370  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2371  *
2372  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2373  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2374  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2375  *       path.
2376  *
2377  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2378  * representation for a network RPC.
2379  *
2380  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2381  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2382  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2383  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2384  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2385  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2386  *
2387  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2388  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2389  * the resulting req's.
2390  *
2391  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2392  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2393  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2394  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2395  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2396  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2397  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2398  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2399  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2400  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2401  *
2402  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2403  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2404  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2405  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2406  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2407  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2408  * transfer right now.
2409  *
2410  * FUTURE
2411  *
2412  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2413  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2414  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2415  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2416  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2417  *
2418  */
2419
2420 /**
2421  * Per-transfer attributes.
2422  */
2423 struct cl_req_attr {
2424         /** Generic attributes for the server consumption. */
2425         struct obdo     *cra_oa;
2426         /** Capability. */
2427         struct obd_capa *cra_capa;
2428         /** Jobid */
2429         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2430 };
2431
2432 /**
2433  * Transfer request operations definable at every layer.
2434  *
2435  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2436  * methods.
2437  */
2438 struct cl_req_operations {
2439         /**
2440          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2441          * complete (all pages are added).
2442          *
2443          * \see osc_req_prep()
2444          */
2445         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2446                          const struct cl_req_slice *slice);
2447         /**
2448          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2449          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2450          *
2451          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2452          *            \a oa.
2453          *
2454          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2455          *
2456          * \param flags \a oa fields to be filled.
2457          */
2458         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2459                              const struct cl_req_slice *slice,
2460                              const struct cl_object *obj,
2461                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2462         /**
2463          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2464          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2465          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2466          */
2467         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2468                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2469 };
2470
2471 /**
2472  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2473  */
2474 struct cl_req_obj {
2475         /** object itself */
2476         struct cl_object   *ro_obj;
2477         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2478         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2479         /* something else? Number of pages for a given object? */
2480 };
2481
2482 /**
2483  * Transfer request.
2484  *
2485  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2486  * them exclusively and knows when to free them.
2487  *
2488  * Life cycle.
2489  *
2490  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2491  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2492  * state in every layer.
2493  *
2494  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2495  * contains pages for.
2496  *
2497  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2498  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2499  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2500  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2501  *
2502  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2503  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2504  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2505  * req's pages.
2506  */
2507 struct cl_req {
2508         enum cl_req_type      crq_type;
2509         /** A list of pages being transfered */
2510         cfs_list_t            crq_pages;
2511         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2512         unsigned              crq_nrpages;
2513         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2514         struct cl_req_obj    *crq_o;
2515         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2516         unsigned              crq_nrobjs;
2517         cfs_list_t            crq_layers;
2518 };
2519
2520 /**
2521  * Per-layer state for request.
2522  */
2523 struct cl_req_slice {
2524         struct cl_req    *crs_req;
2525         struct cl_device *crs_dev;
2526         cfs_list_t        crs_linkage;
2527         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2528 };
2529
2530 /* @} cl_req */
2531
2532 enum cache_stats_item {
2533         /** how many cache lookups were performed */
2534         CS_lookup = 0,
2535         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2536         CS_hit,
2537         /** how many entities are in the cache right now */
2538         CS_total,
2539         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2540          * evicted) right now */
2541         CS_busy,
2542         /** how many entities were created at all */
2543         CS_create,
2544         CS_NR
2545 };
2546
2547 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2548
2549 /**
2550  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2551  */
2552 struct cache_stats {
2553         const char      *cs_name;
2554         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2555 };
2556
2557 /** These are not exported so far */
2558 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2559
2560 /**
2561  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2562  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2563  * clients to co-exist in the single address space.
2564  */
2565 struct cl_site {
2566         struct lu_site          cs_lu;
2567         /**
2568          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2569          * per-cpu counters is needed.
2570          *
2571          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2572          *
2573          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2574          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2575          */
2576         struct cache_stats      cs_pages;
2577         struct cache_stats      cs_locks;
2578         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2579         atomic_t                cs_locks_state[CLS_NR];
2580 };
2581
2582 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2583 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2584 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2585
2586 /**
2587  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2588  * ll_rd_*()-style functions.
2589  */
2590 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2591
2592 /**
2593  * \name helpers
2594  *
2595  * Type conversion and accessory functions.
2596  */
2597 /** @{ */
2598
2599 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2600 {
2601         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2602 }
2603
2604 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2605 {
2606         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2607 }
2608
2609 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2610 {
2611         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2612         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2613 }
2614
2615 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2616 {
2617         return &d->cd_lu_dev;
2618 }
2619
2620 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2621 {
2622         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2623         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2624 }
2625
2626 static inline const struct cl_object_conf *
2627 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2628 {
2629         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2630 }
2631
2632 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2633 {
2634         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2635 }
2636
2637 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
2638 {
2639         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
2640         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
2641 }
2642
2643 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2644 {
2645         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2646 }
2647
2648 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2649 {
2650         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2651 }
2652
2653 static inline
2654 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2655 {
2656         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2657 }
2658
2659 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2660 {
2661         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2662 }
2663
2664 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2665 {
2666         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2667 }
2668
2669 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2670                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2671                        const struct cl_page_operations *ops);
2672 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2673                        struct cl_object *obj,
2674                        const struct cl_lock_operations *ops);
2675 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2676                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2677 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2678                       struct cl_device *dev,
2679                       const struct cl_req_operations *ops);
2680 /** @} helpers */
2681
2682 /** \defgroup cl_object cl_object
2683  * @{ */
2684 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2685 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2686                                  const struct lu_fid *fid,
2687                                  const struct cl_object_conf *c);
2688
2689 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2690 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2691 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2692 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2693 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2694 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2695 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2696                            struct cl_attr *attr);
2697 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2698                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2699 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2700                            struct ost_lvb *lvb);
2701 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2702                            const struct cl_object_conf *conf);
2703 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2704 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2705 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2706
2707 /**
2708  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2709  */
2710 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2711 {
2712         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2713 }
2714
2715 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2716 {
2717         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2718         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2719 }
2720
2721 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2722                                          struct cl_page *page)
2723 {
2724         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2725 }
2726
2727 /**
2728  * Return refcount of cl_object.
2729  */
2730 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2731 {
2732         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2733         return atomic_read(&header->loh_ref);
2734 }
2735
2736 /** @} cl_object */
2737
2738 /** \defgroup cl_page cl_page
2739  * @{ */
2740 enum {
2741         CLP_GANG_OKAY = 0,
2742         CLP_GANG_RESCHED,
2743         CLP_GANG_AGAIN,
2744         CLP_GANG_ABORT
2745 };
2746 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2747
2748 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2749                                      struct cl_object *obj,
2750                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2751                                      enum cl_page_type type);
2752 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2753                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2754                                      struct page *vmpage,
2755                                      enum cl_page_type type);
2756 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2757 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2758                                      struct cl_page *page);
2759 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2760                                      lu_printer_t printer,
2761                                      const struct cl_page *pg);
2762 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2763                                      lu_printer_t printer,
2764                                      const struct cl_page *pg);
2765 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2766 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2767
2768 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2769                                        const struct lu_device_type *dtype);
2770
2771 /**
2772  * \name ownership
2773  *
2774  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2775  */
2776 /** @{ */
2777
2778 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2779                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2780 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2781                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2782 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2783                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2784 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2785                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2786 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2787                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2788 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2789
2790 /** @} ownership */
2791
2792 /**
2793  * \name transfer
2794  *
2795  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2796  * tracking transfer state.
2797  */
2798 /** @{ */
2799 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2800                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2801 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2802                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2803 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2804                          enum cl_req_type crt);
2805 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2806                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2807 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2808                          int from, int to);
2809 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2810 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2811                          struct cl_page *pg);
2812
2813 /** @} transfer */
2814
2815
2816 /**
2817  * \name helper routines
2818  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2819  */
2820 /** @{ */
2821 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2822                               struct cl_page *pg);
2823 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2824 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2825                               const struct cl_page *pg);
2826 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2827                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2828 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2829                               struct cl_page *page, pgoff_t *max_index);
2830 loff_t  cl_offset            (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2831 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2832 int     cl_page_size         (const struct cl_object *obj);
2833 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2834
2835 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2836                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2837 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2838                          lu_printer_t printer,
2839                          const struct cl_lock_descr *descr);
2840 /* @} helper */
2841
2842 /** @} cl_page */
2843
2844 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2845  * @{ */
2846
2847 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2848                              const struct cl_lock_descr *need,
2849                              const char *scope, const void *source);
2850 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2851                              const struct cl_lock_descr *need,
2852                              const char *scope, const void *source);
2853 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2854                                 const struct cl_lock_descr *need,
2855                                 const char *scope, const void *source);
2856 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2857                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2858                                  struct cl_lock *except, int pending,
2859                                  int canceld);
2860 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2861                                        const struct lu_device_type *dtype);
2862
2863 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2864 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2865 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2866 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2867                          const char *scope, const void *source);
2868 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2869                           const char *scope, const void *source);
2870 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2871                          const char *scope, const void *source);
2872 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2873                          const char *scope, const void *source);
2874 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2875 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2876
2877 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2878                                      struct cl_lock *lock);
2879 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2880                        enum cl_lock_state state);
2881 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2882
2883 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2884                          int keep_mutex);
2885
2886 /** \name statemachine statemachine
2887  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2888  *
2889  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2890  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2891  *     asynchronous event to occur), these functions return
2892  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2893  *
2894  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2895  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2896  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2897  *     immediately, wait for lock state change.
2898  *
2899  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2900  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2901  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2902  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2903  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2904  *     layers again.
2905  *
2906  * TRY              NON-TRY      METHOD                            FINAL STATE
2907  *
2908  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2909  *
2910  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2911  *
2912  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2913  *
2914  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2915  *
2916  * @{ */
2917
2918 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2919                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2920 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2921 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2922 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2923                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2924 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2925 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2926 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2927
2928 /** @} statemachine */
2929
2930 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2931 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2932 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2933                           enum cl_lock_state state);
2934 int  cl_queue_match      (const cfs_list_t *queue,
2935                           const struct cl_lock_descr *need);
2936
2937 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2938 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2939 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2940 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
2941 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
2942 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2943 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
2944                          const struct cl_lock_descr *need);
2945 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
2946                          const struct cl_lock_descr *need);
2947 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
2948 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2949                          const struct cl_lock_descr *desc);
2950
2951 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
2952                            struct cl_lock_closure *closure,
2953                            struct cl_lock *origin, int wait);
2954 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
2955 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2956                            struct cl_lock_closure *closure);
2957 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
2958                            struct cl_lock_closure *closure);
2959 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2960                            struct cl_lock_closure *closure);
2961
2962 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2963 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2964 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
2965 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
2966
2967 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2968
2969 /** @} cl_lock */
2970
2971 /** \defgroup cl_io cl_io
2972  * @{ */
2973
2974 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2975                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2976 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2977                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2978 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2979                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2980 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2981
2982 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2983 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2984 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2985 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2986 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2987 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2988 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2989 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2990                           struct cl_io_lock_link *link);
2991 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2992                            struct cl_lock_descr *descr);
2993 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2994                           struct cl_page *page);
2995 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2996                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2997 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2998                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2999                           long timeout);
3000 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3001                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
3002                           cl_commit_cbt cb);
3003 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3004                           size_t nob);
3005 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3006                           struct cl_page_list *queue);
3007 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
3008
3009 /**
3010  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3011  */
3012 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3013 {
3014         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3015 }
3016
3017 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3018 {
3019         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3020 }
3021
3022 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3023 {
3024         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3025 }
3026
3027 /**
3028  * True, iff \a io is a truncate(2).
3029  */
3030 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3031 {
3032         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3033                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3034 }
3035
3036 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3037
3038 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3039                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3040
3041 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3042 do {                                                                    \
3043         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3044                                                                         \
3045         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3046         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3047                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
3048 } while (0)
3049
3050 /** @} cl_io */
3051
3052 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3053  * @{ */
3054
3055 /**
3056  * Last page in the page list.
3057  */
3058 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3059 {
3060         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3061         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3062 }
3063
3064 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
3065 {
3066         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3067         return cfs_list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
3068 }
3069
3070 /**
3071  * Iterate over pages in a page list.
3072  */
3073 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
3074         cfs_list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3075
3076 /**
3077  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3078  */
3079 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
3080         cfs_list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3081
3082 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3083 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3084 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3085                           struct cl_page *page);
3086 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3087                           struct cl_page *page);
3088 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3089                           struct cl_page_list *head);
3090 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3091                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3092 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3093                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3094 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3095                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3096 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3097                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3098 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3099                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3100 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3101
3102 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3103 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3104 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3105                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3106 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3107                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3108 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3109                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3110 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3111 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3112
3113 /** @} cl_page_list */
3114
3115 /** \defgroup cl_req cl_req
3116  * @{ */
3117 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3118                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3119
3120 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3121                        struct cl_page *page);
3122 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3123 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3124 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3125                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
3126 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3127
3128 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3129  * @{ */
3130
3131 /**
3132  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3133  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3134  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3135  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3136  */
3137 struct cl_sync_io {
3138         /** number of pages yet to be transferred. */
3139         atomic_t                csi_sync_nr;
3140         /** error code. */
3141         int                     csi_sync_rc;
3142         /** barrier of destroy this structure */
3143         atomic_t                csi_barrier;
3144         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3145         wait_queue_head_t       csi_waitq;
3146 };
3147
3148 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3149 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3150                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3151                      long timeout);
3152 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3153
3154 /** @} cl_sync_io */
3155
3156 /** @} cl_req */
3157
3158 /** \defgroup cl_env cl_env
3159  *
3160  * lu_env handling for a client.
3161  *
3162  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3163  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3164  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3165  * where
3166  *
3167  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3168  *
3169  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3170  *
3171  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
3172  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3173  * into VFS or MM that call back into lustre.
3174  *
3175  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3176  * optimizations:
3177  *
3178  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3179  *     longer used environments instead of destroying them;
3180  *
3181  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3182  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3183  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3184  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3185  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3186  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3187  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3188  *       - cl_env_get
3189  *       - cl_env_implant
3190  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3191  *
3192  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3193  * @{ */
3194
3195 struct cl_env_nest {
3196         int   cen_refcheck;
3197         void *cen_cookie;
3198 };
3199
3200 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3201 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
3202 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3203 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3204 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
3205 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3206 void          *cl_env_reenter    (void);
3207 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
3208 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3209 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3210 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
3211 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
3212 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
3213
3214 /** @} cl_env */
3215
3216 /*
3217  * Misc
3218  */
3219 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3220 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3221
3222 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3223                                 struct lu_device_type *ldt,
3224                                 struct lu_device *next);
3225 /** @} clio */
3226
3227 int cl_global_init(void);
3228 void cl_global_fini(void);
3229
3230 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */