Whamcloud - gitweb
LU-5577 obdclass: change cl_fault_io->ft_nob to size_t
[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  *          - lu_site::ls_guard
86  *
87  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
88  * reference-counting design.
89  *
90  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
91  * design.
92  *
93  * @{
94  */
95
96 /*
97  * super-class definitions.
98  */
99 #include <libcfs/libcfs.h>
100 #include <lu_object.h>
101 #include <linux/mutex.h>
102 #include <linux/radix-tree.h>
103
104 struct inode;
105
106 struct cl_device;
107 struct cl_device_operations;
108
109 struct cl_object;
110 struct cl_object_page_operations;
111 struct cl_object_lock_operations;
112
113 struct cl_page;
114 struct cl_page_slice;
115 struct cl_lock;
116 struct cl_lock_slice;
117
118 struct cl_lock_operations;
119 struct cl_page_operations;
120
121 struct cl_io;
122 struct cl_io_slice;
123
124 struct cl_req;
125 struct cl_req_slice;
126
127 /**
128  * Operations for each data device in the client stack.
129  *
130  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
131  */
132 struct cl_device_operations {
133         /**
134          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
135          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
136          * data, and to attach them to the cl_req by calling
137          * cl_req_slice_add().
138          *
139          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
140          * \see ccc_req_init()
141          */
142         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
143                             struct cl_req *req);
144 };
145
146 /**
147  * Device in the client stack.
148  *
149  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
150  */
151 struct cl_device {
152         /** Super-class. */
153         struct lu_device                   cd_lu_dev;
154         /** Per-layer operation vector. */
155         const struct cl_device_operations *cd_ops;
156 };
157
158 /** \addtogroup cl_object cl_object
159  * @{ */
160 /**
161  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
162  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
163  * from sub-objects' ones.
164  */
165 struct cl_attr {
166         /** Object size, in bytes */
167         loff_t cat_size;
168         /**
169          * Known minimal size, in bytes.
170          *
171          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
172          */
173         loff_t cat_kms;
174         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
175         time_t cat_mtime;
176         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
177         time_t cat_atime;
178         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
179         time_t cat_ctime;
180         /**
181          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
182          *
183          * \todo XXX An interface for block size is needed.
184          */
185         __u64  cat_blocks;
186         /**
187          * User identifier for quota purposes.
188          */
189         uid_t  cat_uid;
190         /**
191          * Group identifier for quota purposes.
192          */
193         gid_t  cat_gid;
194
195         /* nlink of the directory */
196         __u64  cat_nlink;
197 };
198
199 /**
200  * Fields in cl_attr that are being set.
201  */
202 enum cl_attr_valid {
203         CAT_SIZE   = 1 << 0,
204         CAT_KMS    = 1 << 1,
205         CAT_MTIME  = 1 << 3,
206         CAT_ATIME  = 1 << 4,
207         CAT_CTIME  = 1 << 5,
208         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
209         CAT_UID    = 1 << 7,
210         CAT_GID    = 1 << 8
211 };
212
213 /**
214  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
215  * stacks.
216  *
217  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
218  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
219  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
220  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
221  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
222  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
223  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
224  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
225  *    table.
226  *
227  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
228  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
229  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
230  *    layers:
231  *
232  *        - vvp
233  *        - lov
234  *
235  *    whereas its sub-objects are composed of
236  *
237  *        - lovsub
238  *        - osc
239  *
240  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
241  *    track of the object-subobject relationship.
242  *
243  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
244  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
245  *    destroyed too.
246  *
247  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
248  */
249 struct cl_object {
250         /** super class */
251         struct lu_object                   co_lu;
252         /** per-object-layer operations */
253         const struct cl_object_operations *co_ops;
254         /** offset of page slice in cl_page buffer */
255         int                                co_slice_off;
256 };
257
258 /**
259  * Description of the client object configuration. This is used for the
260  * creation of a new client object that is identified by a more state than
261  * fid.
262  */
263 struct cl_object_conf {
264         /** Super-class. */
265         struct lu_object_conf     coc_lu;
266         union {
267                 /**
268                  * Object layout. This is consumed by lov.
269                  */
270                 struct lustre_md *coc_md;
271                 /**
272                  * Description of particular stripe location in the
273                  * cluster. This is consumed by osc.
274                  */
275                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
276         } u;
277         /**
278          * VFS inode. This is consumed by vvp.
279          */
280         struct inode             *coc_inode;
281         /**
282          * Layout lock handle.
283          */
284         struct ldlm_lock         *coc_lock;
285         /**
286          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
287          */
288         int                       coc_opc;
289 };
290
291 enum {
292         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
293          * holding layout lock. */
294         OBJECT_CONF_SET = 0,
295         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
296          * layout lock. */
297         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
298         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
299          * set up. */
300         OBJECT_CONF_WAIT = 2
301 };
302
303 /**
304  * Operations implemented for each cl object layer.
305  *
306  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
307  */
308 struct cl_object_operations {
309         /**
310          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
311          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
312          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
313          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
314          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
315          * sense). Optional.
316          *
317          * \retval NULL success.
318          *
319          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
320          *
321          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
322          *         to be used instead of newly created.
323          */
324         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
325                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
326         /**
327          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
328          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
329          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
330          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
331          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
332          */
333         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
334                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
335                               const struct cl_io *io);
336         /**
337          * Initialize io state for a given layer.
338          *
339          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
340          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
341          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
342          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
343          * participating in this io share the same session.
344          */
345         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
346                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
347         /**
348          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
349          * called top-to-bottom through all object layers.
350          *
351          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
352          *
353          * \return   0: to continue
354          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
355          * from enclosing cl_object_attr_get())
356          * \return -ve: to signal error
357          */
358         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
359                             struct cl_attr *attr);
360         /**
361          * Update attributes.
362          *
363          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
364          * indicating what attributes are to be set.
365          *
366          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
367          *
368          * \return the same convention as for
369          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
370          */
371         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
372                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
373         /**
374          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
375          * configuration.
376          *
377          * XXX error conditions and handling.
378          */
379         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
380                             const struct cl_object_conf *conf);
381         /**
382          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
383          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
384          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
385          *
386          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
387          * \see osc_object_glimpse()
388          */
389         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
390                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
391         /**
392          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
393          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
394          * mainly pages and locks.
395          */
396         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
397 };
398
399 /**
400  * Extended header for client object.
401  */
402 struct cl_object_header {
403         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
404          * here. */
405         struct lu_object_header coh_lu;
406
407         /**
408          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
409          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
410          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
411          * field allows certain code to be written generically, without
412          * limiting possible cl_object layouts unduly.
413          */
414         struct cl_object_header *coh_parent;
415         /**
416          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
417          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
418          * from.
419          *
420          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
421          */
422         spinlock_t               coh_attr_guard;
423         /**
424          * Size of cl_page + page slices
425          */
426         unsigned short           coh_page_bufsize;
427         /**
428          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
429          * sub-object, etc.
430          */
431         unsigned char            coh_nesting;
432 };
433
434 /**
435  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
436  * layer top-to-bottom to \a slice.
437  */
438 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
439         list_for_each_entry((slice),                            \
440                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
441                             co_lu.lo_linkage)
442
443 /**
444  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
445  * layer bottom-to-top to \a slice.
446  */
447 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
448         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
449                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
450                                     co_lu.lo_linkage)
451 /** @} cl_object */
452
453 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
454
455 /** \addtogroup cl_page cl_page
456  * @{ */
457
458 /** \struct cl_page
459  * Layered client page.
460  *
461  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
462  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
463  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
464  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
465  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
466  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
467  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
468  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
469  *
470  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
471  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
472  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
473  *    current design) that
474  *
475  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
476  *          memory pressure),
477  *
478  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
479  *          environment.
480  *
481  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
482  *    established when cl_page is created.
483  *
484  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
485  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
486  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
487  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
488  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
489  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
490  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
491  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
492  *
493  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
494  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
495  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
496  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
497  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
498  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
499  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
500  *    different ways to own a page in the client:
501  *
502  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
503  *
504  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
505  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
506  *
507  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
508  *    cl_page_unassume().
509  *
510  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
511  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
512  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
513  *    destroyed.
514  *
515  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
516  *    pages is the following:
517  *
518  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
519  *          to a page:
520  *
521  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
522  *              spin-lock;
523  *
524  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
525  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
526  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
527  *
528  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
529  *          ways are severed with the proper synchronization
530  *          (cl_page_delete());
531  *
532  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
533  *          lock;
534  *
535  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
536  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
537  *
538  *    Together this guarantees that when last reference to a
539  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
540  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
541  *    ones exist.
542  *
543  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
544  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
545  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
546  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
547  *    page.
548  *
549  * Linux Kernel implementation.
550  *
551  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
552  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
553  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
554  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
555  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
556  *    private data structures).
557  *
558  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
559  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
560  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
561  *    transfer.
562  *
563  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
564  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
565  */
566
567 /**
568  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
569  *
570  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
571  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
572  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
573  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
574  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
575  * are interested in them.
576  */
577 enum cl_page_state {
578         /**
579          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
580          * following cases:
581          *
582          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
583          *     owns it;
584          *
585          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
586          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
587          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
588          *
589          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
590          *     evict the page form the memory;
591          *
592          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
593          */
594         CPS_CACHED,
595         /**
596          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
597          * state as a result of
598          *
599          *     - io creating new page and immediately owning it;
600          *
601          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
602          *     and owning it;
603          *
604          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
605          *     and waiting for owner to release the page;
606          *
607          * Page leaves owned state in the following cases:
608          *
609          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
610          *     the cache, doing nothing;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
613          *     this page;
614          *
615          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
616          *     transfer for this page;
617          *
618          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
619          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
620          *
621          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
622          */
623         CPS_OWNED,
624         /**
625          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
626          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
627          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
628          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
629          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
630          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
631          * made by the hosting environment (that effectively means that the
632          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
633          * advance". This property is mentioned, because it is important when
634          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
635          * enter this state as a result of
636          *
637          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
638          *     write-out of this page, or
639          *
640          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
641          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
642          *     transfer.
643          *
644          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
645          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
646          *
647          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
648          *
649          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
650          */
651         CPS_PAGEOUT,
652         /**
653          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
654          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
655          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
656          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
657          * pages.
658          *
659          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
660          *
661          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
662          */
663         CPS_PAGEIN,
664         /**
665          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
666          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
667          * of truncate.
668          *
669          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
670          *
671          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
672          */
673         CPS_FREEING,
674         CPS_NR
675 };
676
677 enum cl_page_type {
678         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
679          * belongs to. */
680         CPT_CACHEABLE = 1,
681
682         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
683          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
684          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
685         CPT_TRANSIENT,
686 };
687
688 /**
689  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
690  * immutables.
691  *
692  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
693  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
694  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
695  * cl_page::cp_owner (when set).
696  */
697 struct cl_page {
698         /** Reference counter. */
699         atomic_t                 cp_ref;
700         /** Transfer error. */
701         int                      cp_error;
702         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
703         struct cl_object        *cp_obj;
704         /** vmpage */
705         struct page             *cp_vmpage;
706         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
707         struct list_head         cp_batch;
708         /** List of slices. Immutable after creation. */
709         struct list_head         cp_layers;
710         /** Linkage of pages within cl_req. */
711         struct list_head         cp_flight;
712         /**
713          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
714          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
715          */
716         const enum cl_page_state cp_state;
717         /**
718          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
719          * creation.
720          */
721         enum cl_page_type        cp_type;
722
723         /**
724          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
725          * by sub-io. Protected by a VM lock.
726          */
727         struct cl_io            *cp_owner;
728         /**
729          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
730          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
731          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
732          */
733         struct cl_req           *cp_req;
734         /** List of references to this page, for debugging. */
735         struct lu_ref            cp_reference;
736         /** Link to an object, for debugging. */
737         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
738         /** Link to a queue, for debugging. */
739         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
740         /** Assigned if doing a sync_io */
741         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
742 };
743
744 /**
745  * Per-layer part of cl_page.
746  *
747  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
748  */
749 struct cl_page_slice {
750         struct cl_page                  *cpl_page;
751         pgoff_t                          cpl_index;
752         /**
753          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
754          * creation.
755          */
756         struct cl_object                *cpl_obj;
757         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
758         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
759         struct list_head                 cpl_linkage;
760 };
761
762 /**
763  * Lock mode. For the client extent locks.
764  *
765  * \ingroup cl_lock
766  */
767 enum cl_lock_mode {
768         CLM_READ,
769         CLM_WRITE,
770         CLM_GROUP,
771         CLM_MAX,
772 };
773
774 /**
775  * Requested transfer type.
776  * \ingroup cl_req
777  */
778 enum cl_req_type {
779         CRT_READ,
780         CRT_WRITE,
781         CRT_NR
782 };
783
784 /**
785  * Per-layer page operations.
786  *
787  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
788  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
789  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
790  *
791  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
792  */
793 struct cl_page_operations {
794         /**
795          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
796          * implement these. Current code assumes that this functionality is
797          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
798          */
799
800         /**
801          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
802          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
803          * not owned by other io, and no transfer is going on against
804          * it. Optional.
805          *
806          * \see cl_page_own()
807          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
808          */
809         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
810                         const struct cl_page_slice *slice,
811                         struct cl_io *io, int nonblock);
812         /** Called when ownership it yielded. Optional.
813          *
814          * \see cl_page_disown()
815          * \see vvp_page_disown()
816          */
817         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
818                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
819         /**
820          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
821          * view. Optional.
822          *
823          * \see cl_page_assume()
824          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
825          */
826         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
827                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
828         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
829          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
830          * it.
831          *
832          * \see cl_page_unassume()
833          * \see vvp_page_unassume()
834          */
835         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
836                              const struct cl_page_slice *slice,
837                              struct cl_io *io);
838         /**
839          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
840          *
841          * \see cl_page_export()
842          * \see vvp_page_export()
843          */
844         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
845                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
846         /**
847          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
848          * sense). Used for assertions.
849          *
850          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
851          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
852          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
853          */
854         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
855                                const struct cl_page_slice *slice);
856         /**
857          * Page destruction.
858          */
859
860         /**
861          * Called when page is truncated from the object. Optional.
862          *
863          * \see cl_page_discard()
864          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
865          */
866         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
867                             const struct cl_page_slice *slice,
868                             struct cl_io *io);
869         /**
870          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
871          * destroyed. Optional.
872          *
873          * \see cl_page_delete()
874          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
875          */
876         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
877                            const struct cl_page_slice *slice);
878         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
879         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
880                          struct cl_page_slice *slice);
881
882         /**
883          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
884          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
885          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
886          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
887          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
888          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
889          * user goes away, too.
890          *
891          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
892          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
893          * \retval         0: this layer cannot decide.
894          *
895          * \see cl_page_is_under_lock()
896          */
897         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
898                                  const struct cl_page_slice *slice,
899                                  struct cl_io *io, pgoff_t *max);
900
901         /**
902          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
903          *
904          * \see cl_page_print()
905          */
906         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
907                          const struct cl_page_slice *slice,
908                          void *cookie, lu_printer_t p);
909         /**
910          * \name transfer
911          *
912          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
913          * transfer formation and life-cycle.
914          *
915          * @{
916          */
917         /**
918          * Request type dependent vector of operations.
919          *
920          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
921          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
922          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
923          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
924          * provided. That is, method invocation usually looks like
925          *
926          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
927          */
928         struct {
929                 /**
930                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
931                  * cl_page_list.
932                  *
933                  * \return    0         : page is eligible for submission;
934                  * \return    -EALREADY : skip this page;
935                  * \return    -ve       : error.
936                  *
937                  * \see cl_page_prep()
938                  */
939                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
940                                  const struct cl_page_slice *slice,
941                                  struct cl_io *io);
942                 /**
943                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
944                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
945                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
946                  *
947                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
948                  * guaranteed however, that the page involved and its object
949                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
950                  * safe).
951                  *
952                  * \see cl_page_completion()
953                  */
954                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
955                                        const struct cl_page_slice *slice,
956                                        int ioret);
957                 /**
958                  * Called when cached page is about to be added to the
959                  * cl_req as a part of req formation.
960                  *
961                  * \return    0       : proceed with this page;
962                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
963                  * \return    -ve     : error.
964                  *
965                  * \see cl_page_make_ready()
966                  */
967                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
968                                        const struct cl_page_slice *slice);
969         } io[CRT_NR];
970         /**
971          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
972          * transmitted.
973          *
974          * This is used for immediate transfers.
975          *
976          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
977          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
978          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
979          * this for page queues.
980          *
981          * \see cl_page_clip()
982          */
983         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
984                          const struct cl_page_slice *slice,
985                          int from, int to);
986         /**
987          * \pre  the page was queued for transferring.
988          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
989          *       is returned if it has already been in transferring.
990          *
991          * This is one of seldom page operation which is:
992          * 0. called from top level;
993          * 1. don't have vmpage locked;
994          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
995          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
996          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
997          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
998          *
999          * \see osc_page_cancel().
1000          */
1001         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1002                           const struct cl_page_slice *slice);
1003         /**
1004          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1005          * right now.
1006          *
1007          * \see cl_page_flush()
1008          */
1009         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1010                          const struct cl_page_slice *slice,
1011                          struct cl_io *io);
1012         /** @} transfer */
1013 };
1014
1015 /**
1016  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1017  */
1018 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1019 do {                                                                    \
1020         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1021                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1022                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1023                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1024         }                                                               \
1025 } while (0)
1026
1027 /**
1028  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1029  */
1030 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1031 do {                                                                          \
1032         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1033                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1034                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1035                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1036         }                                                                     \
1037 } while (0)
1038
1039 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1040 {
1041         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1042         return page->cp_vmpage;
1043 }
1044
1045 /**
1046  * Check if a cl_page is in use.
1047  *
1048  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1049  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1050  */
1051 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1052 {
1053         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1054 }
1055
1056 /**
1057  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1058  */
1059 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1060 /**
1061  * Caller doesn't hold a refcount.
1062  */
1063 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1064
1065 /** @} cl_page */
1066
1067 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1068  * @{ */
1069 /** \struct cl_lock
1070  *
1071  * Extent locking on the client.
1072  *
1073  * LAYERING
1074  *
1075  * The locking model of the new client code is built around
1076  *
1077  *        struct cl_lock
1078  *
1079  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1080  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1081  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1082  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1083  *
1084  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1085  *
1086  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1087  *     - lov_lock (lov specific data).
1088  *
1089  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1090  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1091  *
1092  *     - lovsub_lock, and
1093  *     - osc_lock
1094  *
1095  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1096  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1097  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1098  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1099  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1100  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1101  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1102  *
1103  * LIFE CYCLE
1104  *
1105  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1106  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1107  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1108  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1109  *
1110  * STATE MACHINE
1111  *
1112  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1113  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1114  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1115  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1116  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1117  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1118  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1119  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1120  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1121  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1122  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1123  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1124  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1125  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1126  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1127  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1128  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1129  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1130  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1131  * functions).
1132  *
1133  * For a description of state machine states and transitions see enum
1134  * cl_lock_state.
1135  *
1136  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1137  *
1138  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1139  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1140  *       can be only acquired on a lock that is not in
1141  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1142  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1143  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1144  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1145  *
1146  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1147  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1148  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1149  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1150  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1151  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1152  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1153  *       cl_lock::cll_users.
1154  *
1155  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1156  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1157  *
1158  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1159  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1160  *
1161  * CONCURRENCY
1162  *
1163  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1164  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1165  *
1166  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1167  *
1168  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1169  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1170  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1171  *
1172  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1173  *       and mutex is released.
1174  *
1175  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1176  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1177  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1178  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1179  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1180  *       the loop.
1181  *
1182  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1183  * first to avoid dead-lock.
1184  *
1185  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1186  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1187  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1188  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1189  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1190  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1191  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1192  * locks, that cannot dead-lock).
1193  *
1194  * INTERFACE AND USAGE
1195  *
1196  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1197  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1198  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1199  *
1200  * One important difference with the old client locking model is that new
1201  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1202  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1203  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1204  * every lock creation.
1205  *
1206  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1207  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1208  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1209  * before it can be used.
1210  *
1211  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1212  *
1213  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1214  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1215  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1216  *
1217  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1218  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1219  *
1220  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1221  *
1222  *     - locks are released into cache.
1223  *
1224  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1225  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1226  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1227  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1228  *
1229  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1230  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1231  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1232  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1233  * sacrificing correctness. This includes:
1234  *
1235  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1236  *  atomicity;
1237  *
1238  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1239  *
1240  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1241  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1242  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1243  *
1244  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1245  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1246  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1247  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1248  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1249  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1250  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1251  * exmaple, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1252  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1253  *
1254  * Interaction with DLM
1255  *
1256  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1257  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1258  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1259  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1260  * description of interaction with DLM.
1261  */
1262
1263 /**
1264  * Lock description.
1265  */
1266 struct cl_lock_descr {
1267         /** Object this lock is granted for. */
1268         struct cl_object *cld_obj;
1269         /** Index of the first page protected by this lock. */
1270         pgoff_t           cld_start;
1271         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1272         pgoff_t           cld_end;
1273         /** Group ID, for group lock */
1274         __u64             cld_gid;
1275         /** Lock mode. */
1276         enum cl_lock_mode cld_mode;
1277         /**
1278          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1279          * enum cl_enq_flags.
1280          */
1281         __u32             cld_enq_flags;
1282 };
1283
1284 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1285 #define PDESCR(descr)                                                   \
1286         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1287         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1288
1289 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1290
1291 /**
1292  * Layered client lock.
1293  */
1294 struct cl_lock {
1295         /** List of slices. Immutable after creation. */
1296         struct list_head      cll_layers;
1297         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1298         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1299 };
1300
1301 /**
1302  * Per-layer part of cl_lock
1303  *
1304  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1305  */
1306 struct cl_lock_slice {
1307         struct cl_lock                  *cls_lock;
1308         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1309          * creation. */
1310         struct cl_object                *cls_obj;
1311         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1312         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1313         struct list_head                 cls_linkage;
1314 };
1315
1316 /**
1317  *
1318  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1319  */
1320 struct cl_lock_operations {
1321         /** @{ */
1322         /**
1323          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1324          *
1325          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1326          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1327          *              @anchor for resources
1328          * \retval -ve  failure
1329          *
1330          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1331          * \see osc_lock_enqueue()
1332          */
1333         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1334                             const struct cl_lock_slice *slice,
1335                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1336         /**
1337          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1338          * DLM lock
1339          */
1340         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1341                            const struct cl_lock_slice *slice);
1342         /** @} */
1343         /**
1344          * Destructor. Frees resources and the slice.
1345          *
1346          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1347          * \see osc_lock_fini()
1348          */
1349         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1350         /**
1351          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1352          */
1353         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1354                          void *cookie, lu_printer_t p,
1355                          const struct cl_lock_slice *slice);
1356 };
1357
1358 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1359 do {                                                                    \
1360         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1361                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1362                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1363                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1364         }                                                               \
1365 } while (0)
1366
1367 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1368         if (likely(expr))                                               \
1369                 break;                                                  \
1370                                                                         \
1371         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1372         LBUG();                                                         \
1373 } while (0)
1374
1375 /** @} cl_lock */
1376
1377 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1378  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1379  *
1380  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1381  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1382  * pages:
1383  *
1384  *     - submit pages for an immediate transfer,
1385  *
1386  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1387  *
1388  *     - discard pages.
1389  *
1390  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1391  *
1392  * \todo XXX concurrency control.
1393  *
1394  * @{
1395  */
1396 struct cl_page_list {
1397         unsigned                 pl_nr;
1398         struct list_head         pl_pages;
1399         struct task_struct      *pl_owner;
1400 };
1401
1402 /** 
1403  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1404  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1405  */
1406 struct cl_2queue {
1407         struct cl_page_list c2_qin;
1408         struct cl_page_list c2_qout;
1409 };
1410
1411 /** @} cl_page_list */
1412
1413 /** \addtogroup cl_io cl_io
1414  * @{ */
1415 /** \struct cl_io
1416  * I/O
1417  *
1418  * cl_io represents a high level I/O activity like
1419  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1420  * lock.
1421  *
1422  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1423  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1424  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1425  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1426  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1427  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1428  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1429  * by using free-lists, see cl_env_get().
1430  *
1431  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1432  * cl_io_type.
1433  *
1434  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1435  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1436  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1437  * released.
1438  *
1439  * For read/write io overall execution plan is as following:
1440  *
1441  *     (0) initialize io state through all layers;
1442  *
1443  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1444  *
1445  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1446  *
1447  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1448  *
1449  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1450  *         (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1451  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1452  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1453  *
1454  *     (5) release locks
1455  *
1456  *     (6) repeat loop.
1457  *
1458  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1459  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1460  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1461  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1462  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1463  */
1464
1465 /** IO types */
1466 enum cl_io_type {
1467         /** read system call */
1468         CIT_READ,
1469         /** write system call */
1470         CIT_WRITE,
1471         /** truncate, utime system calls */
1472         CIT_SETATTR,
1473         /**
1474          * page fault handling
1475          */
1476         CIT_FAULT,
1477         /**
1478          * fsync system call handling
1479          * To write out a range of file
1480          */
1481         CIT_FSYNC,
1482         /**
1483          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1484          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1485          *
1486          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1487          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1488          *     to the server;
1489          *
1490          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1491          *     for memory cleansing;
1492          *
1493          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1494          *
1495          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1496          *
1497          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1498          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1499          * cl_io_loop() is never called for it.
1500          */
1501         CIT_MISC,
1502         CIT_OP_NR
1503 };
1504
1505 /**
1506  * States of cl_io state machine
1507  */
1508 enum cl_io_state {
1509         /** Not initialized. */
1510         CIS_ZERO,
1511         /** Initialized. */
1512         CIS_INIT,
1513         /** IO iteration started. */
1514         CIS_IT_STARTED,
1515         /** Locks taken. */
1516         CIS_LOCKED,
1517         /** Actual IO is in progress. */
1518         CIS_IO_GOING,
1519         /** IO for the current iteration finished. */
1520         CIS_IO_FINISHED,
1521         /** Locks released. */
1522         CIS_UNLOCKED,
1523         /** Iteration completed. */
1524         CIS_IT_ENDED,
1525         /** cl_io finalized. */
1526         CIS_FINI
1527 };
1528
1529 /**
1530  * IO state private for a layer.
1531  *
1532  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1533  * dynamically.
1534  *
1535  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
1536  */
1537 struct cl_io_slice {
1538         struct cl_io                    *cis_io;
1539         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1540         struct cl_object                *cis_obj;
1541         /** io operations. Immutable after creation. */
1542         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1543         /**
1544          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1545          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1546          */
1547         struct list_head                cis_linkage;
1548 };
1549
1550 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1551                                 struct cl_page *);
1552
1553 /**
1554  * Per-layer io operations.
1555  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1556  */
1557 struct cl_io_operations {
1558         /**
1559          * Vector of io state transition methods for every io type.
1560          *
1561          * \see cl_page_operations::io
1562          */
1563         struct {
1564                 /**
1565                  * Prepare io iteration at a given layer.
1566                  *
1567                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1568                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1569                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1570                  *
1571                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1572                  */
1573                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1574                                       const struct cl_io_slice *slice);
1575                 /**
1576                  * Finalize io iteration.
1577                  *
1578                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1579                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1580                  * continued.
1581                  *
1582                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1583                  */
1584                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1585                                        const struct cl_io_slice *slice);
1586                 /**
1587                  * Collect locks for the current iteration of io.
1588                  *
1589                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1590                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1591                  * anything, instead it should post a lock through
1592                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1593                  * sorted and enqueued in the proper order.
1594                  */
1595                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1596                                   const struct cl_io_slice *slice);
1597                 /**
1598                  * Finalize unlocking.
1599                  *
1600                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1601                  * functionality, after generic code released all locks
1602                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1603                  */
1604                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1605                                     const struct cl_io_slice *slice);
1606                 /**
1607                  * Start io iteration.
1608                  *
1609                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1610                  * commence actual IO. In the current implementation,
1611                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1612                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1613                  * are called when everything is done.
1614                  */
1615                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1616                                   const struct cl_io_slice *slice);
1617                 /**
1618                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1619                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1620                  */
1621                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1622                                   const struct cl_io_slice *slice);
1623                 /**
1624                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1625                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1626                  */
1627                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1628                                     const struct cl_io_slice *slice,
1629                                     size_t nob);
1630                 /**
1631                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1632                  */
1633                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1634                                   const struct cl_io_slice *slice);
1635         } op[CIT_OP_NR];
1636
1637         /**
1638          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1639          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1640          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1641          * submission failed after some pages were moved into \a
1642          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1643          * executed on them.
1644          */
1645         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1646                         const struct cl_io_slice *slice,
1647                         enum cl_req_type crt,
1648                         struct cl_2queue *queue);
1649         /**
1650          * Queue async page for write.
1651          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1652          * cio_submit is for urgent request.
1653          */
1654         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1655                         const struct cl_io_slice *slice,
1656                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1657                         cl_commit_cbt cb);
1658         /**
1659          * Read missing page.
1660          *
1661          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
1662          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
1663          *
1664          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1665          */
1666         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
1667                              const struct cl_io_slice *slice,
1668                              const struct cl_page_slice *page);
1669         /**
1670          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1671          */
1672         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1673                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1674 };
1675
1676 /**
1677  * Flags to lock enqueue procedure.
1678  * \ingroup cl_lock
1679  */
1680 enum cl_enq_flags {
1681         /**
1682          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1683          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1684          */
1685         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1686         /**
1687          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1688          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1689          */
1690         CEF_ASYNC        = 0x00000002,
1691         /**
1692          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1693          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1694          * protected by this lock, without sending them to the server.
1695          */
1696         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1697         /**
1698          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1699          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1700          * into lockless mode.
1701          *
1702          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1703          */
1704         CEF_MUST         = 0x00000008,
1705         /**
1706          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1707          * not used currently.
1708          *
1709          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1710          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1711          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1712          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1713          * that are described by the enqueue flags.
1714          */
1715         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1716         /**
1717          * for async glimpse lock.
1718          */
1719         CEF_AGL          = 0x00000020,
1720         /**
1721          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1722          */
1723         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1724         /**
1725          * mask of enq_flags.
1726          */
1727         CEF_MASK         = 0x0000007f,
1728 };
1729
1730 /**
1731  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1732  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1733  */
1734 struct cl_io_lock_link {
1735         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1736         struct list_head        cill_linkage;
1737         struct cl_lock          cill_lock;
1738         /** optional destructor */
1739         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1740                                              struct cl_io_lock_link *link);
1741 };
1742 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1743
1744 /**
1745  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1746  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1747  * possible, because
1748  *
1749  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1750  *        "cascading timeouts";
1751  *
1752  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1753  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1754  *
1755  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1756  *
1757  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1758  *
1759  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1760  *
1761  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1762  *
1763  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1764  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1765  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1766  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1767  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1768  *
1769  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1770  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1771  * enqueued.
1772  */
1773 struct cl_lockset {
1774         /** locks to be acquired. */
1775         struct list_head  cls_todo;
1776         /** locks acquired. */
1777         struct list_head  cls_done;
1778 };
1779
1780 /**
1781  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1782  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1783  */
1784 enum cl_io_lock_dmd {
1785         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1786         CILR_MANDATORY = 0,
1787         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1788         CILR_MAYBE,
1789         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1790         CILR_NEVER
1791 };
1792
1793 enum cl_fsync_mode {
1794         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1795         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1796         /** start writeback and wait for them to finish */
1797         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1798         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1799         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1800         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1801          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1802         CL_FSYNC_ALL   = 3
1803 };
1804
1805 struct cl_io_rw_common {
1806         loff_t      crw_pos;
1807         size_t      crw_count;
1808         int         crw_nonblock;
1809 };
1810
1811
1812 /**
1813  * State for io.
1814  *
1815  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1816  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1817  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1818  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1819  * mutable cl_io fields.
1820  */
1821 struct cl_io {
1822         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1823         enum cl_io_type                ci_type;
1824         /** current state of cl_io state machine. */
1825         enum cl_io_state               ci_state;
1826         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1827         struct cl_object              *ci_obj;
1828         /**
1829          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1830          * creation.
1831          */
1832         struct cl_io                  *ci_parent;
1833         /** List of slices. Immutable after creation. */
1834         struct list_head                ci_layers;
1835         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1836         struct cl_lockset              ci_lockset;
1837         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1838         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1839         union {
1840                 struct cl_rd_io {
1841                         struct cl_io_rw_common rd;
1842                 } ci_rd;
1843                 struct cl_wr_io {
1844                         struct cl_io_rw_common wr;
1845                         int                    wr_append;
1846                         int                    wr_sync;
1847                 } ci_wr;
1848                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1849                 struct cl_setattr_io {
1850                         struct ost_lvb   sa_attr;
1851                         unsigned int     sa_valid;
1852                         struct obd_capa *sa_capa;
1853                 } ci_setattr;
1854                 struct cl_fault_io {
1855                         /** page index within file. */
1856                         pgoff_t         ft_index;
1857                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1858                         size_t          ft_nob;
1859                         /** writable page? for nopage() only */
1860                         int             ft_writable;
1861                         /** page of an executable? */
1862                         int             ft_executable;
1863                         /** page_mkwrite() */
1864                         int             ft_mkwrite;
1865                         /** resulting page */
1866                         struct cl_page *ft_page;
1867                 } ci_fault;
1868                 struct cl_fsync_io {
1869                         loff_t             fi_start;
1870                         loff_t             fi_end;
1871                         struct obd_capa   *fi_capa;
1872                         /** file system level fid */
1873                         struct lu_fid     *fi_fid;
1874                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1875                         /* how many pages were written/discarded */
1876                         unsigned int       fi_nr_written;
1877                 } ci_fsync;
1878         } u;
1879         struct cl_2queue     ci_queue;
1880         size_t               ci_nob;
1881         int                  ci_result;
1882         unsigned int         ci_continue:1,
1883         /**
1884          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1885          * don't do lockless i/o.
1886          */
1887                              ci_no_srvlock:1,
1888         /**
1889          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1890          */
1891                              ci_need_restart:1,
1892         /**
1893          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1894          * change(page operations, layout change causes all page to be
1895          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1896          */
1897                              ci_ignore_layout:1,
1898         /**
1899          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1900          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1901          * verify layout because HSM won't release openning files.
1902          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1903          * and setattr.
1904          */
1905                              ci_verify_layout:1,
1906         /**
1907          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1908          */
1909                              ci_restore_needed:1,
1910         /**
1911          * O_NOATIME
1912          */
1913                              ci_noatime:1;
1914         /**
1915          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1916          */
1917         unsigned             ci_owned_nr;
1918 };
1919
1920 /** @} cl_io */
1921
1922 /** \addtogroup cl_req cl_req
1923  * @{ */
1924 /** \struct cl_req
1925  * Transfer.
1926  *
1927  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
1928  *
1929  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
1930  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
1931  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
1932  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
1933  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
1934  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
1935  *
1936  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
1937  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
1938  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
1939  *       path.
1940  *
1941  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
1942  * representation for a network RPC.
1943  *
1944  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
1945  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
1946  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
1947  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
1948  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
1949  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
1950  *
1951  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
1952  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
1953  * the resulting req's.
1954  *
1955  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
1956  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
1957  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
1958  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
1959  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
1960  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
1961  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
1962  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
1963  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
1964  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
1965  *
1966  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
1967  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
1968  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
1969  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
1970  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
1971  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
1972  * transfer right now.
1973  *
1974  * FUTURE
1975  *
1976  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
1977  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
1978  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
1979  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
1980  * memory pressure induced write-out) really high priority.
1981  *
1982  */
1983
1984 /**
1985  * Per-transfer attributes.
1986  */
1987 struct cl_req_attr {
1988         /** Generic attributes for the server consumption. */
1989         struct obdo     *cra_oa;
1990         /** Capability. */
1991         struct obd_capa *cra_capa;
1992         /** Jobid */
1993         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1994 };
1995
1996 /**
1997  * Transfer request operations definable at every layer.
1998  *
1999  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2000  * methods.
2001  */
2002 struct cl_req_operations {
2003         /**
2004          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2005          * complete (all pages are added).
2006          *
2007          * \see osc_req_prep()
2008          */
2009         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2010                          const struct cl_req_slice *slice);
2011         /**
2012          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2013          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2014          *
2015          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2016          *            \a oa.
2017          *
2018          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2019          *
2020          * \param flags \a oa fields to be filled.
2021          */
2022         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2023                              const struct cl_req_slice *slice,
2024                              const struct cl_object *obj,
2025                              struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2026         /**
2027          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2028          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2029          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2030          */
2031         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2032                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2033 };
2034
2035 /**
2036  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2037  */
2038 struct cl_req_obj {
2039         /** object itself */
2040         struct cl_object   *ro_obj;
2041         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2042         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2043         /* something else? Number of pages for a given object? */
2044 };
2045
2046 /**
2047  * Transfer request.
2048  *
2049  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2050  * them exclusively and knows when to free them.
2051  *
2052  * Life cycle.
2053  *
2054  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2055  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2056  * state in every layer.
2057  *
2058  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2059  * contains pages for.
2060  *
2061  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2062  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2063  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2064  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2065  *
2066  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2067  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2068  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2069  * req's pages.
2070  */
2071 struct cl_req {
2072         enum cl_req_type        crq_type;
2073         /** A list of pages being transfered */
2074         struct list_head        crq_pages;
2075         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2076         unsigned                crq_nrpages;
2077         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2078         struct cl_req_obj       *crq_o;
2079         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2080         unsigned                crq_nrobjs;
2081         struct list_head        crq_layers;
2082 };
2083
2084 /**
2085  * Per-layer state for request.
2086  */
2087 struct cl_req_slice {
2088         struct cl_req                   *crs_req;
2089         struct cl_device                *crs_dev;
2090         struct list_head                 crs_linkage;
2091         const struct cl_req_operations  *crs_ops;
2092 };
2093
2094 /* @} cl_req */
2095
2096 enum cache_stats_item {
2097         /** how many cache lookups were performed */
2098         CS_lookup = 0,
2099         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2100         CS_hit,
2101         /** how many entities are in the cache right now */
2102         CS_total,
2103         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2104          * evicted) right now */
2105         CS_busy,
2106         /** how many entities were created at all */
2107         CS_create,
2108         CS_NR
2109 };
2110
2111 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2112
2113 /**
2114  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2115  */
2116 struct cache_stats {
2117         const char      *cs_name;
2118         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
2119 };
2120
2121 /** These are not exported so far */
2122 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2123
2124 /**
2125  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2126  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2127  * clients to co-exist in the single address space.
2128  */
2129 struct cl_site {
2130         struct lu_site          cs_lu;
2131         /**
2132          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2133          * per-cpu counters is needed.
2134          *
2135          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2136          *
2137          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2138          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2139          */
2140         struct cache_stats      cs_pages;
2141         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
2142 };
2143
2144 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2145 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2146 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2147
2148 /**
2149  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2150  * ll_rd_*()-style functions.
2151  */
2152 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2153
2154 /**
2155  * \name helpers
2156  *
2157  * Type conversion and accessory functions.
2158  */
2159 /** @{ */
2160
2161 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2162 {
2163         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2164 }
2165
2166 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2167 {
2168         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2169 }
2170
2171 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2172 {
2173         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2174         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2175 }
2176
2177 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2178 {
2179         return &d->cd_lu_dev;
2180 }
2181
2182 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2183 {
2184         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2185         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2186 }
2187
2188 static inline const struct cl_object_conf *
2189 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2190 {
2191         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2192 }
2193
2194 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2195 {
2196         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2197 }
2198
2199 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2200 {
2201         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2202 }
2203
2204 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2205 {
2206         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2207 }
2208
2209 static inline
2210 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2211 {
2212         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2213 }
2214
2215 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2216 {
2217         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2218 }
2219
2220 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2221 {
2222         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2223 }
2224
2225 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2226                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2227                        const struct cl_page_operations *ops);
2228 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2229                        struct cl_object *obj,
2230                        const struct cl_lock_operations *ops);
2231 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2232                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2233 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2234                       struct cl_device *dev,
2235                       const struct cl_req_operations *ops);
2236 /** @} helpers */
2237
2238 /** \defgroup cl_object cl_object
2239  * @{ */
2240 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2241 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2242                                  const struct lu_fid *fid,
2243                                  const struct cl_object_conf *c);
2244
2245 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2246 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2247 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2248 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2249 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2250 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2251 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2252                            struct cl_attr *attr);
2253 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2254                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2255 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2256                            struct ost_lvb *lvb);
2257 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2258                            const struct cl_object_conf *conf);
2259 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2260 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2261
2262 /**
2263  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2264  */
2265 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2266 {
2267         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2268 }
2269
2270 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2271 {
2272         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2273         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2274         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2275 }
2276
2277 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2278                                          struct cl_page *page)
2279 {
2280         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2281 }
2282
2283 /**
2284  * Return refcount of cl_object.
2285  */
2286 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2287 {
2288         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2289         return atomic_read(&header->loh_ref);
2290 }
2291
2292 /** @} cl_object */
2293
2294 /** \defgroup cl_page cl_page
2295  * @{ */
2296 enum {
2297         CLP_GANG_OKAY = 0,
2298         CLP_GANG_RESCHED,
2299         CLP_GANG_AGAIN,
2300         CLP_GANG_ABORT
2301 };
2302 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2303
2304 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2305                                      struct cl_object *obj,
2306                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2307                                      enum cl_page_type type);
2308 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2309                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2310                                      struct page *vmpage,
2311                                      enum cl_page_type type);
2312 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2313 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2314                                      struct cl_page *page);
2315 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2316                                      lu_printer_t printer,
2317                                      const struct cl_page *pg);
2318 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2319                                      lu_printer_t printer,
2320                                      const struct cl_page *pg);
2321 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2322 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2323
2324 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2325                                        const struct lu_device_type *dtype);
2326
2327 /**
2328  * \name ownership
2329  *
2330  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2331  */
2332 /** @{ */
2333
2334 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2335                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2336 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2337                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2338 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2339                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2340 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2341                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2342 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2343                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2344 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2345
2346 /** @} ownership */
2347
2348 /**
2349  * \name transfer
2350  *
2351  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2352  * tracking transfer state.
2353  */
2354 /** @{ */
2355 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2356                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2357 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2358                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2359 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2360                          enum cl_req_type crt);
2361 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2362                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2363 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2364                          int from, int to);
2365 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2366 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2367                          struct cl_page *pg);
2368
2369 /** @} transfer */
2370
2371
2372 /**
2373  * \name helper routines
2374  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2375  */
2376 /** @{ */
2377 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2378                         struct cl_page *pg);
2379 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2380 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2381                             const struct cl_page *pg);
2382 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2383                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2384 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2385                               struct cl_page *page, pgoff_t *max_index);
2386 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2387 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2388 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2389
2390 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2391                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2392 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2393                          lu_printer_t printer,
2394                          const struct cl_lock_descr *descr);
2395 /* @} helper */
2396
2397 /** @} cl_page */
2398
2399 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2400  * @{ */
2401 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2402                     struct cl_lock *lock);
2403 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2404                  const struct cl_io *io);
2405 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2406 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2407                                        const struct lu_device_type *dtype);
2408 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2409
2410 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2411                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2412 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2413
2414 /** @} cl_lock */
2415
2416 /** \defgroup cl_io cl_io
2417  * @{ */
2418
2419 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2420                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2421 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2422                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2423 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2424                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2425 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2426
2427 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2428 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2429 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2430 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2431 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2432 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2433 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2434 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2435                           struct cl_io_lock_link *link);
2436 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2437                            struct cl_lock_descr *descr);
2438 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2439                           struct cl_page *page);
2440 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2441                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2442 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2443                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2444                           long timeout);
2445 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2446                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2447                           cl_commit_cbt cb);
2448 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2449                           size_t nob);
2450 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2451                           struct cl_page_list *queue);
2452 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
2453
2454 /**
2455  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2456  */
2457 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2458 {
2459         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2460 }
2461
2462 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2463 {
2464         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2465 }
2466
2467 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2468 {
2469         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2470 }
2471
2472 /**
2473  * True, iff \a io is a truncate(2).
2474  */
2475 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2476 {
2477         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2478                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2479 }
2480
2481 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2482
2483 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2484                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2485
2486 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2487 do {                                                                    \
2488         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2489                                                                         \
2490         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2491         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2492                (sizeof *__foo_io) - sizeof __foo_io->base);             \
2493 } while (0)
2494
2495 /** @} cl_io */
2496
2497 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2498  * @{ */
2499
2500 /**
2501  * Last page in the page list.
2502  */
2503 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2504 {
2505         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2506         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2507 }
2508
2509 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2510 {
2511         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2512         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2513 }
2514
2515 /**
2516  * Iterate over pages in a page list.
2517  */
2518 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2519         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2520
2521 /**
2522  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2523  */
2524 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2525         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2526
2527 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2528 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2529 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2530                           struct cl_page *page);
2531 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2532                           struct cl_page *page);
2533 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2534                           struct cl_page_list *head);
2535 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2536                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2537 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2538                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2539 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
2540                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2541 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2542                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2543 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2544                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2545 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2546
2547 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2548 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2549 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2550                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2551 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2552                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2553 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2554                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2555 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2556 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2557
2558 /** @} cl_page_list */
2559
2560 /** \defgroup cl_req cl_req
2561  * @{ */
2562 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
2563                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
2564
2565 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2566                        struct cl_page *page);
2567 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2568 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
2569 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2570                        struct cl_req_attr *attr, obd_valid flags);
2571 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
2572
2573 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2574  * @{ */
2575
2576 /**
2577  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2578  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2579  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2580  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2581  */
2582 struct cl_sync_io {
2583         /** number of pages yet to be transferred. */
2584         atomic_t                csi_sync_nr;
2585         /** error code. */
2586         int                     csi_sync_rc;
2587         /** barrier of destroy this structure */
2588         atomic_t                csi_barrier;
2589         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2590         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2591         /** callback to invoke when this IO is finished */
2592         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2593                                               struct cl_sync_io *);
2594 };
2595
2596 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2597                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2598 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2599                      long timeout);
2600 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2601                      int ioret);
2602 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2603
2604 /** @} cl_sync_io */
2605
2606 /** @} cl_req */
2607
2608 /** \defgroup cl_env cl_env
2609  *
2610  * lu_env handling for a client.
2611  *
2612  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2613  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2614  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2615  * where
2616  *
2617  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2618  *
2619  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2620  *
2621  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2622  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2623  * into VFS or MM that call back into lustre.
2624  *
2625  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2626  * optimizations:
2627  *
2628  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2629  *     longer used environments instead of destroying them;
2630  *
2631  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
2632  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
2633  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
2634  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
2635  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
2636  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
2637  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
2638  *       - cl_env_get
2639  *       - cl_env_implant
2640  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
2641  *
2642  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2643  * @{ */
2644
2645 struct cl_env_nest {
2646         int   cen_refcheck;
2647         void *cen_cookie;
2648 };
2649
2650 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
2651 struct lu_env *cl_env_get        (int *refcheck);
2652 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
2653 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
2654 void           cl_env_put        (struct lu_env *env, int *refcheck);
2655 void           cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
2656 void          *cl_env_reenter    (void);
2657 void           cl_env_reexit     (void *cookie);
2658 void           cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2659 void           cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
2660 unsigned       cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2661 struct lu_env *cl_env_percpu_get (void);
2662 void           cl_env_percpu_put (struct lu_env *env);
2663
2664 /** @} cl_env */
2665
2666 /*
2667  * Misc
2668  */
2669 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2670 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2671
2672 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2673                                 struct lu_device_type *ldt,
2674                                 struct lu_device *next);
2675 /** @} clio */
2676
2677 int cl_global_init(void);
2678 void cl_global_fini(void);
2679
2680 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */