Whamcloud - gitweb
LU-10308 misc: update Intel copyright messages for 2017
[fs/lustre-release.git] / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2017, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
31  */
32 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
34
35 /** \defgroup clio clio
36  *
37  * Client objects implement io operations and cache pages.
38  *
39  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
40  *
41  * Big Theory Statement.
42  *
43  * Layered objects.
44  *
45  * Client implementation is based on the following data-types:
46  *
47  *   - cl_object
48  *
49  *   - cl_page
50  *
51  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
52  *
53  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
54  *                 system call, or write-out of pages from under the lock being
55  *                 canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
56  *                 independently, thus achieving high degree of transfer
57  *                 parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
58  *                 the multiple threads (although in the most usual case of
59  *                 read/write system call it is associated with the single user
60  *                 thread, that issued the system call).
61  *
62  * Terminology
63  *
64  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
65  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
66  *     RPC, is referred to as "a transfer"
67  *
68  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
69  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
70  *     is not layer specific.
71  *
72  * Locking.
73  *
74  *  - i_mutex
75  *      - PG_locked
76  *          - cl_object_header::coh_page_guard
77  *          - lu_site::ls_guard
78  *
79  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
80  * reference-counting design.
81  *
82  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
83  * design.
84  *
85  * @{
86  */
87
88 /*
89  * super-class definitions.
90  */
91 #include <libcfs/libcfs.h>
92 #include <libcfs/libcfs_ptask.h>
93 #include <lu_object.h>
94 #include <linux/atomic.h>
95 #include <linux/mutex.h>
96 #include <linux/radix-tree.h>
97 #include <linux/spinlock.h>
98 #include <linux/wait.h>
99 #include <lustre_dlm.h>
100
101 struct obd_info;
102 struct inode;
103
104 struct cl_device;
105
106 struct cl_object;
107
108 struct cl_page;
109 struct cl_page_slice;
110 struct cl_lock;
111 struct cl_lock_slice;
112
113 struct cl_lock_operations;
114 struct cl_page_operations;
115
116 struct cl_io;
117 struct cl_io_slice;
118
119 struct cl_req_attr;
120
121 extern struct cfs_ptask_engine *cl_io_engine;
122
123 /**
124  * Device in the client stack.
125  *
126  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
127  */
128 struct cl_device {
129         /** Super-class. */
130         struct lu_device                   cd_lu_dev;
131 };
132
133 /** \addtogroup cl_object cl_object
134  * @{ */
135 /**
136  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
137  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
138  * from sub-objects' ones.
139  */
140 struct cl_attr {
141         /** Object size, in bytes */
142         loff_t cat_size;
143         /**
144          * Known minimal size, in bytes.
145          *
146          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
147          */
148         loff_t cat_kms;
149         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
150         time64_t cat_mtime;
151         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
152         time64_t cat_atime;
153         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
154         time64_t cat_ctime;
155         /**
156          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
157          *
158          * \todo XXX An interface for block size is needed.
159          */
160         __u64  cat_blocks;
161         /**
162          * User identifier for quota purposes.
163          */
164         uid_t  cat_uid;
165         /**
166          * Group identifier for quota purposes.
167          */
168         gid_t  cat_gid;
169
170         /* nlink of the directory */
171         __u64  cat_nlink;
172
173         /* Project identifier for quota purpose. */
174         __u32  cat_projid;
175 };
176
177 /**
178  * Fields in cl_attr that are being set.
179  */
180 enum cl_attr_valid {
181         CAT_SIZE   = 1 << 0,
182         CAT_KMS    = 1 << 1,
183         CAT_MTIME  = 1 << 3,
184         CAT_ATIME  = 1 << 4,
185         CAT_CTIME  = 1 << 5,
186         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
187         CAT_UID    = 1 << 7,
188         CAT_GID    = 1 << 8,
189         CAT_PROJID = 1 << 9
190 };
191
192 /**
193  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
194  * stacks.
195  *
196  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
197  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
198  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
199  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
200  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
201  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
202  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
203  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
204  *    table.
205  *
206  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
207  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
208  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
209  *    layers:
210  *
211  *        - vvp
212  *        - lov
213  *
214  *    whereas its sub-objects are composed of
215  *
216  *        - lovsub
217  *        - osc
218  *
219  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
220  *    track of the object-subobject relationship.
221  *
222  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
223  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
224  *    destroyed too.
225  *
226  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
227  */
228 struct cl_object {
229         /** super class */
230         struct lu_object                   co_lu;
231         /** per-object-layer operations */
232         const struct cl_object_operations *co_ops;
233         /** offset of page slice in cl_page buffer */
234         int                                co_slice_off;
235 };
236
237 /**
238  * Description of the client object configuration. This is used for the
239  * creation of a new client object that is identified by a more state than
240  * fid.
241  */
242 struct cl_object_conf {
243         /** Super-class. */
244         struct lu_object_conf     coc_lu;
245         union {
246                 /**
247                  * Object layout. This is consumed by lov.
248                  */
249                 struct lu_buf    coc_layout;
250                 /**
251                  * Description of particular stripe location in the
252                  * cluster. This is consumed by osc.
253                  */
254                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
255         } u;
256         /**
257          * VFS inode. This is consumed by vvp.
258          */
259         struct inode             *coc_inode;
260         /**
261          * Layout lock handle.
262          */
263         struct ldlm_lock         *coc_lock;
264         /**
265          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
266          */
267         int                       coc_opc;
268 };
269
270 enum {
271         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
272          * holding layout lock. */
273         OBJECT_CONF_SET = 0,
274         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
275          * layout lock. */
276         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
277         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
278          * set up. */
279         OBJECT_CONF_WAIT = 2
280 };
281
282 enum {
283         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
284         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
285 };
286
287 struct cl_layout {
288         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
289         struct lu_buf   cl_buf;
290         /** size of layout in lov_mds_md format. */
291         size_t          cl_size;
292         /** size of DoM component if exists or zero otherwise */
293         u64             cl_dom_comp_size;
294         /** Layout generation. */
295         u32             cl_layout_gen;
296         /** whether layout is a composite one */
297         bool            cl_is_composite;
298 };
299
300 /**
301  * Operations implemented for each cl object layer.
302  *
303  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
304  */
305 struct cl_object_operations {
306         /**
307          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
308          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
309          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
310          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
311          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
312          * sense). Optional.
313          *
314          * \retval NULL success.
315          *
316          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
317          *
318          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
319          *         to be used instead of newly created.
320          */
321         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
322                                 struct cl_page *page, pgoff_t index);
323         /**
324          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
325          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
326          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
327          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
328          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
329          */
330         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
331                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
332                               const struct cl_io *io);
333         /**
334          * Initialize io state for a given layer.
335          *
336          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
337          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
338          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
339          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
340          * participating in this io share the same session.
341          */
342         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
343                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
344         /**
345          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
346          * called top-to-bottom through all object layers.
347          *
348          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
349          *
350          * \return   0: to continue
351          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
352          *              from enclosing cl_object_attr_get())
353          * \return -ve: to signal error
354          */
355         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
356                             struct cl_attr *attr);
357         /**
358          * Update attributes.
359          *
360          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
361          * indicating what attributes are to be set.
362          *
363          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
364          *
365          * \return the same convention as for
366          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
367          */
368         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
369                                const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
370         /**
371          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
372          * configuration.
373          *
374          * XXX error conditions and handling.
375          */
376         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
377                             const struct cl_object_conf *conf);
378         /**
379          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
380          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
381          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
382          *
383          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
384          * \see osc_object_glimpse()
385          */
386         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
387                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
388         /**
389          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
390          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
391          * mainly pages and locks.
392          */
393         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
394         /**
395          * Object getstripe method.
396          */
397         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
398                              struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
399         /**
400          * Get FIEMAP mapping from the object.
401          */
402         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
403                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
404                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
405         /**
406          * Get layout and generation of the object.
407          */
408         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
409                               struct cl_layout *layout);
410         /**
411          * Get maximum size of the object.
412          */
413         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
414         /**
415          * Set request attributes.
416          */
417         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
418                                  struct cl_object *obj,
419                                  struct cl_req_attr *attr);
420 };
421
422 /**
423  * Extended header for client object.
424  */
425 struct cl_object_header {
426         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
427          * here. */
428         struct lu_object_header coh_lu;
429
430         /**
431          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
432          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
433          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
434          * field allows certain code to be written generically, without
435          * limiting possible cl_object layouts unduly.
436          */
437         struct cl_object_header *coh_parent;
438         /**
439          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
440          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
441          * from.
442          *
443          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
444          */
445         spinlock_t               coh_attr_guard;
446         /**
447          * Size of cl_page + page slices
448          */
449         unsigned short           coh_page_bufsize;
450         /**
451          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
452          * sub-object, etc.
453          */
454         unsigned char            coh_nesting;
455 };
456
457 /**
458  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
459  * layer top-to-bottom to \a slice.
460  */
461 #define cl_object_for_each(slice, obj)                          \
462         list_for_each_entry((slice),                            \
463                             &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
464                             co_lu.lo_linkage)
465
466 /**
467  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
468  * layer bottom-to-top to \a slice.
469  */
470 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                          \
471         list_for_each_entry_reverse((slice),                            \
472                                     &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,\
473                                     co_lu.lo_linkage)
474
475 /** @} cl_object */
476
477 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
478
479 /** \addtogroup cl_page cl_page
480  * @{ */
481
482 /** \struct cl_page
483  * Layered client page.
484  *
485  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
486  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
487  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
488  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
489  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
490  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
491  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
492  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
493  *
494  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
495  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
496  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
497  *    current design) that
498  *
499  *        - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
500  *          memory pressure),
501  *
502  *        - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
503  *          environment.
504  *
505  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
506  *    established when cl_page is created.
507  *
508  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
509  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
510  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
511  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
512  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
513  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
514  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
515  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
516  *
517  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
518  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
519  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
520  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
521  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
522  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
523  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
524  *    different ways to own a page in the client:
525  *
526  *        - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
527  *
528  *        - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
529  *          the ownership from the VM (cl_page_assume()).
530  *
531  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
532  *    cl_page_unassume().
533  *
534  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
535  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
536  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
537  *    destroyed.
538  *
539  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
540  *    pages is the following:
541  *
542  *        - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
543  *          to a page:
544  *
545  *            - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
546  *              spin-lock;
547  *
548  *            - by starting from VM-locked struct page and following some
549  *              hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
550  *              the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
551  *
552  *        - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
553  *          ways are severed with the proper synchronization
554  *          (cl_page_delete());
555  *
556  *        - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
557  *          lock;
558  *
559  *        - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
560  *          are allowed (checked in cl_page_get()).
561  *
562  *    Together this guarantees that when last reference to a
563  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
564  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
565  *    ones exist.
566  *
567  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
568  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
569  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
570  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
571  *    page.
572  *
573  * Linux Kernel implementation.
574  *
575  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
576  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
577  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
578  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
579  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
580  *    private data structures).
581  *
582  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
583  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
584  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
585  *    transfer.
586  *
587  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
588  *          write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
589  */
590
591 /**
592  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
593  *
594  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
595  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
596  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
597  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
598  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
599  * are interested in them.
600  */
601 enum cl_page_state {
602         /**
603          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
604          * following cases:
605          *
606          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
607          *     owns it;
608          *
609          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
610          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
611          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
612          *
613          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
614          *     evict the page form the memory;
615          *
616          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
617          */
618         CPS_CACHED,
619         /**
620          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
621          * state as a result of
622          *
623          *     - io creating new page and immediately owning it;
624          *
625          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
626          *     and owning it;
627          *
628          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
629          *     and waiting for owner to release the page;
630          *
631          * Page leaves owned state in the following cases:
632          *
633          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
634          *     the cache, doing nothing;
635          *
636          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
637          *     this page;
638          *
639          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
640          *     transfer for this page;
641          *
642          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
643          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
644          *
645          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
646          */
647         CPS_OWNED,
648         /**
649          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
650          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
651          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
652          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
653          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
654          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
655          * made by the hosting environment (that effectively means that the
656          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
657          * advance". This property is mentioned, because it is important when
658          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
659          * enter this state as a result of
660          *
661          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
662          *     write-out of this page, or
663          *
664          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
665          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
666          *     transfer.
667          *
668          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
669          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
670          *
671          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
672          *
673          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
674          */
675         CPS_PAGEOUT,
676         /**
677          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
678          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
679          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
680          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
681          * pages.
682          *
683          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
684          *
685          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
686          */
687         CPS_PAGEIN,
688         /**
689          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
690          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
691          * of truncate.
692          *
693          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
694          *
695          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
696          */
697         CPS_FREEING,
698         CPS_NR
699 };
700
701 enum cl_page_type {
702         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
703          * belongs to. */
704         CPT_CACHEABLE = 1,
705
706         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
707          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
708          *  it is used in DirectIO and lockless IO. */
709         CPT_TRANSIENT,
710 };
711
712 /**
713  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
714  * immutables.
715  *
716  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
717  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
718  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
719  * cl_page::cp_owner (when set).
720  */
721 struct cl_page {
722         /** Reference counter. */
723         atomic_t                 cp_ref;
724         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
725         struct cl_object        *cp_obj;
726         /** vmpage */
727         struct page             *cp_vmpage;
728         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
729         struct list_head         cp_batch;
730         /** List of slices. Immutable after creation. */
731         struct list_head         cp_layers;
732         /**
733          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
734          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
735          */
736         const enum cl_page_state cp_state;
737         /**
738          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
739          * creation.
740          */
741         enum cl_page_type        cp_type;
742
743         /**
744          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
745          * by sub-io. Protected by a VM lock.
746          */
747         struct cl_io            *cp_owner;
748         /** List of references to this page, for debugging. */
749         struct lu_ref            cp_reference;
750         /** Link to an object, for debugging. */
751         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
752         /** Link to a queue, for debugging. */
753         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
754         /** Assigned if doing a sync_io */
755         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
756 };
757
758 /**
759  * Per-layer part of cl_page.
760  *
761  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
762  */
763 struct cl_page_slice {
764         struct cl_page                  *cpl_page;
765         pgoff_t                          cpl_index;
766         /**
767          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
768          * creation.
769          */
770         struct cl_object                *cpl_obj;
771         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
772         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
773         struct list_head                 cpl_linkage;
774 };
775
776 /**
777  * Lock mode. For the client extent locks.
778  *
779  * \ingroup cl_lock
780  */
781 enum cl_lock_mode {
782         CLM_READ,
783         CLM_WRITE,
784         CLM_GROUP,
785         CLM_MAX,
786 };
787
788 /**
789  * Requested transfer type.
790  */
791 enum cl_req_type {
792         CRT_READ,
793         CRT_WRITE,
794         CRT_NR
795 };
796
797 /**
798  * Per-layer page operations.
799  *
800  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
801  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
802  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
803  *
804  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
805  */
806 struct cl_page_operations {
807         /**
808          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
809          * implement these. Current code assumes that this functionality is
810          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
811          */
812
813         /**
814          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
815          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
816          * not owned by other io, and no transfer is going on against
817          * it. Optional.
818          *
819          * \see cl_page_own()
820          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
821          */
822         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
823                         const struct cl_page_slice *slice,
824                         struct cl_io *io, int nonblock);
825         /** Called when ownership it yielded. Optional.
826          *
827          * \see cl_page_disown()
828          * \see vvp_page_disown()
829          */
830         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
831                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
832         /**
833          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
834          * view. Optional.
835          *
836          * \see cl_page_assume()
837          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
838          */
839         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
840                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
841         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
842          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
843          * it.
844          *
845          * \see cl_page_unassume()
846          * \see vvp_page_unassume()
847          */
848         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
849                              const struct cl_page_slice *slice,
850                              struct cl_io *io);
851         /**
852          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
853          *
854          * \see cl_page_export()
855          * \see vvp_page_export()
856          */
857         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
858                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
859         /**
860          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
861          * sense). Used for assertions.
862          *
863          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
864          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
865          * \retval         0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
866          */
867         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
868                                const struct cl_page_slice *slice);
869         /**
870          * Page destruction.
871          */
872
873         /**
874          * Called when page is truncated from the object. Optional.
875          *
876          * \see cl_page_discard()
877          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
878          */
879         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
880                             const struct cl_page_slice *slice,
881                             struct cl_io *io);
882         /**
883          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
884          * destroyed. Optional.
885          *
886          * \see cl_page_delete()
887          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
888          */
889         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
890                            const struct cl_page_slice *slice);
891         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
892         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
893                          struct cl_page_slice *slice);
894         /**
895          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
896          *
897          * \see cl_page_print()
898          */
899         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
900                          const struct cl_page_slice *slice,
901                          void *cookie, lu_printer_t p);
902         /**
903          * \name transfer
904          *
905          * Transfer methods.
906          *
907          * @{
908          */
909         /**
910          * Request type dependent vector of operations.
911          *
912          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
913          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
914          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
915          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
916          * provided. That is, method invocation usually looks like
917          *
918          *         slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
919          */
920         struct {
921                 /**
922                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
923                  * cl_page_list.
924                  *
925                  * \return    0         : page is eligible for submission;
926                  * \return    -EALREADY : skip this page;
927                  * \return    -ve       : error.
928                  *
929                  * \see cl_page_prep()
930                  */
931                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
932                                  const struct cl_page_slice *slice,
933                                  struct cl_io *io);
934                 /**
935                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
936                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
937                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
938                  *
939                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
940                  * guaranteed however, that the page involved and its object
941                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
942                  * safe).
943                  *
944                  * \see cl_page_completion()
945                  */
946                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
947                                        const struct cl_page_slice *slice,
948                                        int ioret);
949                 /**
950                  * Called when cached page is about to be added to the
951                  * ptlrpc request as a part of req formation.
952                  *
953                  * \return    0       : proceed with this page;
954                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
955                  * \return    -ve     : error.
956                  *
957                  * \see cl_page_make_ready()
958                  */
959                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
960                                        const struct cl_page_slice *slice);
961         } io[CRT_NR];
962         /**
963          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
964          * transmitted.
965          *
966          * This is used for immediate transfers.
967          *
968          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
969          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
970          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
971          * this for page queues.
972          *
973          * \see cl_page_clip()
974          */
975         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
976                          const struct cl_page_slice *slice,
977                          int from, int to);
978         /**
979          * \pre  the page was queued for transferring.
980          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
981          *       is returned if it has already been in transferring.
982          *
983          * This is one of seldom page operation which is:
984          * 0. called from top level;
985          * 1. don't have vmpage locked;
986          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
987          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
988          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
989          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
990          *
991          * \see osc_page_cancel().
992          */
993         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
994                           const struct cl_page_slice *slice);
995         /**
996          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
997          * right now.
998          *
999          * \see cl_page_flush()
1000          */
1001         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1002                          const struct cl_page_slice *slice,
1003                          struct cl_io *io);
1004         /** @} transfer */
1005 };
1006
1007 /**
1008  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1009  */
1010 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                     \
1011 do {                                                                    \
1012         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1013                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1014                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1015                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1016         }                                                               \
1017 } while (0)
1018
1019 /**
1020  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1021  */
1022 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                          \
1023 do {                                                                          \
1024         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                         \
1025                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);              \
1026                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1027                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                        \
1028         }                                                                     \
1029 } while (0)
1030
1031 static inline struct page *cl_page_vmpage(const struct cl_page *page)
1032 {
1033         LASSERT(page->cp_vmpage != NULL);
1034         return page->cp_vmpage;
1035 }
1036
1037 /**
1038  * Check if a cl_page is in use.
1039  *
1040  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1041  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1042  */
1043 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1044 {
1045         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1046 }
1047
1048 /**
1049  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1050  */
1051 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1052 /**
1053  * Caller doesn't hold a refcount.
1054  */
1055 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1056
1057 /** @} cl_page */
1058
1059 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1060  * @{ */
1061 /** \struct cl_lock
1062  *
1063  * Extent locking on the client.
1064  *
1065  * LAYERING
1066  *
1067  * The locking model of the new client code is built around
1068  *
1069  *        struct cl_lock
1070  *
1071  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1072  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1073  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1074  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1075  *
1076  * Typical cl_lock consists of one layer:
1077  *
1078  *     - lov_lock (lov specific data).
1079  *
1080  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1081  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1082  *
1083  *     - osc_lock
1084  *
1085  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1086  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1087  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1088  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1089  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1090  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1091  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1092  *
1093  * LIFE CYCLE
1094  *
1095  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1096  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1097  * I/O is complete.
1098  *
1099  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1100  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1101  *
1102  * INTERFACE AND USAGE
1103  *
1104  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1105  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1106  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1107  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1108  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1109  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1110  * OST side.
1111  *
1112  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1113  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1114  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1115  * clo_enqueue time, is released.
1116  *
1117  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1118  *
1119  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1120  *
1121  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1122  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1123  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1124  *
1125  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1126  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1127  *
1128  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1129  *
1130  *     - locks are released after IO is complete.
1131  *
1132  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1133  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1134  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1135  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1136  *
1137  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1138  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1139  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1140  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1141  * sacrificing correctness. This includes:
1142  *
1143  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1144  *  atomicity;
1145  *
1146  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1147  *
1148  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1149  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1150  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1151  *
1152  * Interaction with DLM
1153  *
1154  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1155  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1156  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1157  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1158  * description of interaction with DLM.
1159  */
1160
1161 /**
1162  * Lock description.
1163  */
1164 struct cl_lock_descr {
1165         /** Object this lock is granted for. */
1166         struct cl_object *cld_obj;
1167         /** Index of the first page protected by this lock. */
1168         pgoff_t           cld_start;
1169         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1170         pgoff_t           cld_end;
1171         /** Group ID, for group lock */
1172         __u64             cld_gid;
1173         /** Lock mode. */
1174         enum cl_lock_mode cld_mode;
1175         /**
1176          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1177          * enum cl_enq_flags.
1178          */
1179         __u32             cld_enq_flags;
1180 };
1181
1182 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1183 #define PDESCR(descr)                                                   \
1184         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1185         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1186
1187 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1188
1189 /**
1190  * Layered client lock.
1191  */
1192 struct cl_lock {
1193         /** List of slices. Immutable after creation. */
1194         struct list_head      cll_layers;
1195         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1196         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1197 };
1198
1199 /**
1200  * Per-layer part of cl_lock
1201  *
1202  * \see lov_lock, osc_lock
1203  */
1204 struct cl_lock_slice {
1205         struct cl_lock                  *cls_lock;
1206         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1207          * creation. */
1208         struct cl_object                *cls_obj;
1209         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1210         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1211         struct list_head                 cls_linkage;
1212 };
1213
1214 /**
1215  *
1216  * \see lov_lock_ops, osc_lock_ops
1217  */
1218 struct cl_lock_operations {
1219         /** @{ */
1220         /**
1221          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1222          *
1223          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1224          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1225          *              @anchor for resources
1226          * \retval -ve  failure
1227          *
1228          * \see lov_lock_enqueue(), osc_lock_enqueue()
1229          */
1230         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1231                             const struct cl_lock_slice *slice,
1232                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1233         /**
1234          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1235          * DLM lock
1236          */
1237         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1238                            const struct cl_lock_slice *slice);
1239         /** @} */
1240         /**
1241          * Destructor. Frees resources and the slice.
1242          *
1243          * \see lov_lock_fini(), osc_lock_fini()
1244          */
1245         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1246         /**
1247          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1248          */
1249         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1250                          void *cookie, lu_printer_t p,
1251                          const struct cl_lock_slice *slice);
1252 };
1253
1254 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                     \
1255 do {                                                                    \
1256         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                   \
1257                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1258                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1259                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1260         }                                                               \
1261 } while (0)
1262
1263 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                            \
1264         if (likely(expr))                                               \
1265                 break;                                                  \
1266                                                                         \
1267         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1268         LBUG();                                                         \
1269 } while (0)
1270
1271 /** @} cl_lock */
1272
1273 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1274  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1275  *
1276  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1277  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1278  * pages:
1279  *
1280  *     - submit pages for an immediate transfer,
1281  *
1282  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1283  *
1284  *     - discard pages.
1285  *
1286  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1287  *
1288  * \todo XXX concurrency control.
1289  *
1290  * @{
1291  */
1292 struct cl_page_list {
1293         unsigned                 pl_nr;
1294         struct list_head         pl_pages;
1295         struct task_struct      *pl_owner;
1296 };
1297
1298 /**
1299  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1300  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1301  */
1302 struct cl_2queue {
1303         struct cl_page_list c2_qin;
1304         struct cl_page_list c2_qout;
1305 };
1306
1307 /** @} cl_page_list */
1308
1309 /** \addtogroup cl_io cl_io
1310  * @{ */
1311 /** \struct cl_io
1312  * I/O
1313  *
1314  * cl_io represents a high level I/O activity like
1315  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1316  * lock.
1317  *
1318  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1319  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1320  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1321  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1322  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1323  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1324  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1325  * by using free-lists, see cl_env_get().
1326  *
1327  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1328  * cl_io_type.
1329  *
1330  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1331  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1332  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1333  * released.
1334  *
1335  * For read/write io overall execution plan is as following:
1336  *
1337  *     (0) initialize io state through all layers;
1338  *
1339  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1340  *
1341  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1342  *
1343  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1344  *
1345  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1346  *         cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1347  *         cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1348  *
1349  *     (5) release locks
1350  *
1351  *     (6) repeat loop.
1352  *
1353  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1354  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1355  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1356  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1357  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1358  */
1359
1360 /** IO types */
1361 enum cl_io_type {
1362         /** read system call */
1363         CIT_READ = 1,
1364         /** write system call */
1365         CIT_WRITE,
1366         /** truncate, utime system calls */
1367         CIT_SETATTR,
1368         /** get data version */
1369         CIT_DATA_VERSION,
1370         /**
1371          * page fault handling
1372          */
1373         CIT_FAULT,
1374         /**
1375          * fsync system call handling
1376          * To write out a range of file
1377          */
1378         CIT_FSYNC,
1379         /**
1380          * glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1381          */
1382         CIT_GLIMPSE,
1383         /**
1384          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1385          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1386          *
1387          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1388          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1389          *     to the server;
1390          *
1391          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1392          *     for memory cleansing;
1393          *
1394          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1395          *
1396          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1397          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1398          * cl_io_loop() is never called for it.
1399          */
1400         CIT_MISC,
1401         /**
1402          * ladvise handling
1403          * To give advice about access of a file
1404          */
1405         CIT_LADVISE,
1406         CIT_OP_NR
1407 };
1408
1409 /**
1410  * States of cl_io state machine
1411  */
1412 enum cl_io_state {
1413         /** Not initialized. */
1414         CIS_ZERO,
1415         /** Initialized. */
1416         CIS_INIT,
1417         /** IO iteration started. */
1418         CIS_IT_STARTED,
1419         /** Locks taken. */
1420         CIS_LOCKED,
1421         /** Actual IO is in progress. */
1422         CIS_IO_GOING,
1423         /** IO for the current iteration finished. */
1424         CIS_IO_FINISHED,
1425         /** Locks released. */
1426         CIS_UNLOCKED,
1427         /** Iteration completed. */
1428         CIS_IT_ENDED,
1429         /** cl_io finalized. */
1430         CIS_FINI
1431 };
1432
1433 /**
1434  * IO state private for a layer.
1435  *
1436  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1437  * dynamically.
1438  *
1439  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1440  */
1441 struct cl_io_slice {
1442         struct cl_io                    *cis_io;
1443         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1444         struct cl_object                *cis_obj;
1445         /** io operations. Immutable after creation. */
1446         const struct cl_io_operations   *cis_iop;
1447         /**
1448          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1449          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1450          */
1451         struct list_head                cis_linkage;
1452 };
1453
1454 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1455                               struct cl_page *);
1456
1457 struct cl_read_ahead {
1458         /* Maximum page index the readahead window will end.
1459          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1460          * cra_end is included. */
1461         pgoff_t cra_end;
1462         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1463         unsigned long cra_rpc_size;
1464         /* Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1465          * function should be called to release it. */
1466         void    (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1467         /* Callback data for cra_release routine */
1468         void    *cra_cbdata;
1469 };
1470
1471 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1472                                          struct cl_read_ahead *ra)
1473 {
1474         if (ra->cra_release != NULL)
1475                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1476         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1477 }
1478
1479
1480 /**
1481  * Per-layer io operations.
1482  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1483  */
1484 struct cl_io_operations {
1485         /**
1486          * Vector of io state transition methods for every io type.
1487          *
1488          * \see cl_page_operations::io
1489          */
1490         struct {
1491                 /**
1492                  * Prepare io iteration at a given layer.
1493                  *
1494                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1495                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1496                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1497                  *
1498                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1499                  */
1500                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
1501                                       const struct cl_io_slice *slice);
1502                 /**
1503                  * Finalize io iteration.
1504                  *
1505                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1506                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1507                  * continued.
1508                  *
1509                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1510                  */
1511                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
1512                                        const struct cl_io_slice *slice);
1513                 /**
1514                  * Collect locks for the current iteration of io.
1515                  *
1516                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1517                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1518                  * anything, instead it should post a lock through
1519                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1520                  * sorted and enqueued in the proper order.
1521                  */
1522                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
1523                                   const struct cl_io_slice *slice);
1524                 /**
1525                  * Finalize unlocking.
1526                  *
1527                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1528                  * functionality, after generic code released all locks
1529                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1530                  */
1531                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1532                                     const struct cl_io_slice *slice);
1533                 /**
1534                  * Start io iteration.
1535                  *
1536                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1537                  * commence actual IO. In the current implementation,
1538                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1539                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1540                  * are called when everything is done.
1541                  */
1542                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1543                                   const struct cl_io_slice *slice);
1544                 /**
1545                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1546                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1547                  */
1548                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
1549                                   const struct cl_io_slice *slice);
1550                 /**
1551                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1552                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1553                  */
1554                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1555                                     const struct cl_io_slice *slice,
1556                                     size_t nob);
1557                 /**
1558                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1559                  */
1560                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
1561                                   const struct cl_io_slice *slice);
1562         } op[CIT_OP_NR];
1563
1564         /**
1565          * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1566          * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1567          * non-zero if failed to submit even the single page. If
1568          * submission failed after some pages were moved into \a
1569          * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1570          * executed on them.
1571          */
1572         int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1573                         const struct cl_io_slice *slice,
1574                         enum cl_req_type crt,
1575                         struct cl_2queue *queue);
1576         /**
1577          * Queue async page for write.
1578          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1579          * cio_submit is for urgent request.
1580          */
1581         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1582                         const struct cl_io_slice *slice,
1583                         struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1584                         cl_commit_cbt cb);
1585         /**
1586          * Decide maximum read ahead extent
1587          *
1588          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1589          */
1590         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1591                               const struct cl_io_slice *slice,
1592                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1593         /**
1594          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1595          */
1596         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1597                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1598 };
1599
1600 /**
1601  * Flags to lock enqueue procedure.
1602  * \ingroup cl_lock
1603  */
1604 enum cl_enq_flags {
1605         /**
1606          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1607          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1608          */
1609         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1610         /**
1611          * Tell lower layers this is a glimpse request, translated to
1612          * LDLM_FL_HAS_INTENT at LDLM layer.
1613          *
1614          * Also, because glimpse locks never block other locks, we count this
1615          * as automatically compatible with other osc locks.
1616          * (see osc_lock_compatible)
1617          */
1618         CEF_GLIMPSE        = 0x00000002,
1619         /**
1620          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1621          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1622          * protected by this lock, without sending them to the server.
1623          */
1624         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1625         /**
1626          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1627          * mmapped-buffer locks, glimpse locks, manually requested locks
1628          * (LU_LADVISE_LOCKAHEAD) that must never be converted into lockless
1629          * mode.
1630          *
1631          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock, cl_request_lock().
1632          */
1633         CEF_MUST         = 0x00000008,
1634         /**
1635          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1636          * not used currently.
1637          *
1638          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1639          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1640          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1641          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1642          * that are described by the enqueue flags.
1643          */
1644         CEF_NEVER        = 0x00000010,
1645         /**
1646          * tell the dlm layer this is a speculative lock request
1647          * speculative lock requests are locks which are not requested as part
1648          * of an I/O operation.  Instead, they are requested because we expect
1649          * to use them in the future.  They are requested asynchronously at the
1650          * ptlrpc layer.
1651          *
1652          * Currently used for asynchronous glimpse locks and manually requested
1653          * locks (LU_LADVISE_LOCKAHEAD).
1654          */
1655         CEF_SPECULATIVE          = 0x00000020,
1656         /**
1657          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1658          */
1659         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1660         /**
1661          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1662          * is known to exist.
1663          */
1664         CEF_LOCK_MATCH  = 0x00000080,
1665         /**
1666          * tell the DLM layer to lock only the requested range
1667          */
1668         CEF_LOCK_NO_EXPAND    = 0x00000100,
1669         /**
1670          * mask of enq_flags.
1671          */
1672         CEF_MASK         = 0x000001ff,
1673 };
1674
1675 /**
1676  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1677  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1678  */
1679 struct cl_io_lock_link {
1680         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1681         struct list_head        cill_linkage;
1682         struct cl_lock          cill_lock;
1683         /** optional destructor */
1684         void                    (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1685                                              struct cl_io_lock_link *link);
1686 };
1687 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1688
1689 /**
1690  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1691  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1692  * possible, because
1693  *
1694  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1695  *        "cascading timeouts";
1696  *
1697  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1698  *        see comment in osc_lock_enqueue(),
1699  *
1700  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1701  *
1702  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1703  *
1704  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1705  *
1706  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1707  *
1708  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1709  *        is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1710  *        locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1711  *        the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1712  *        case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1713  *
1714  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1715  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1716  * enqueued.
1717  */
1718 struct cl_lockset {
1719         /** locks to be acquired. */
1720         struct list_head  cls_todo;
1721         /** locks acquired. */
1722         struct list_head  cls_done;
1723 };
1724
1725 /**
1726  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1727  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1728  */
1729 enum cl_io_lock_dmd {
1730         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1731         CILR_MANDATORY = 0,
1732         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1733         CILR_MAYBE,
1734         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
1735         CILR_NEVER
1736 };
1737
1738 enum cl_fsync_mode {
1739         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1740         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1741         /** start writeback and wait for them to finish */
1742         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1743         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1744         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1745         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1746          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
1747         CL_FSYNC_ALL   = 3
1748 };
1749
1750 struct cl_io_range {
1751         loff_t cir_pos;
1752         size_t cir_count;
1753 };
1754
1755 struct cl_io_pt {
1756         struct cl_io_pt         *cip_next;
1757         struct cfs_ptask         cip_task;
1758         struct kiocb             cip_iocb;
1759         struct iov_iter          cip_iter;
1760         struct file             *cip_file;
1761         enum cl_io_type          cip_iot;
1762         unsigned int             cip_need_restart:1;
1763         loff_t                   cip_pos;
1764         size_t                   cip_count;
1765         ssize_t                  cip_result;
1766 };
1767
1768 /**
1769  * State for io.
1770  *
1771  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1772  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1773  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1774  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1775  * mutable cl_io fields.
1776  */
1777 struct cl_io {
1778         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1779         enum cl_io_type                ci_type;
1780         /** current state of cl_io state machine. */
1781         enum cl_io_state               ci_state;
1782         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1783         struct cl_object              *ci_obj;
1784         /**
1785          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1786          * creation.
1787          */
1788         struct cl_io                  *ci_parent;
1789         /** List of slices. Immutable after creation. */
1790         struct list_head                ci_layers;
1791         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1792         struct cl_lockset              ci_lockset;
1793         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1794         enum cl_io_lock_dmd            ci_lockreq;
1795         /** layout version when this IO occurs */
1796         __u32                           ci_layout_version;
1797         union {
1798                 struct cl_rw_io {
1799                         struct iov_iter          rw_iter;
1800                         struct kiocb             rw_iocb;
1801                         struct cl_io_range       rw_range;
1802                         struct file             *rw_file;
1803                         unsigned int             rw_nonblock:1,
1804                                                  rw_append:1,
1805                                                  rw_sync:1;
1806                         int (*rw_ptask)(struct cfs_ptask *ptask);
1807                 } ci_rw;
1808                 struct cl_setattr_io {
1809                         struct ost_lvb           sa_attr;
1810                         unsigned int             sa_attr_flags;
1811                         unsigned int             sa_valid;
1812                         int                      sa_stripe_index;
1813                         struct ost_layout        sa_layout;
1814                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1815                 } ci_setattr;
1816                 struct cl_data_version_io {
1817                         u64 dv_data_version;
1818                         u32 dv_layout_version;
1819                         int dv_flags;
1820                 } ci_data_version;
1821                 struct cl_fault_io {
1822                         /** page index within file. */
1823                         pgoff_t         ft_index;
1824                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1825                         size_t          ft_nob;
1826                         /** writable page? for nopage() only */
1827                         int             ft_writable;
1828                         /** page of an executable? */
1829                         int             ft_executable;
1830                         /** page_mkwrite() */
1831                         int             ft_mkwrite;
1832                         /** resulting page */
1833                         struct cl_page *ft_page;
1834                 } ci_fault;
1835                 struct cl_fsync_io {
1836                         loff_t             fi_start;
1837                         loff_t             fi_end;
1838                         /** file system level fid */
1839                         struct lu_fid     *fi_fid;
1840                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1841                         /* how many pages were written/discarded */
1842                         unsigned int       fi_nr_written;
1843                 } ci_fsync;
1844                 struct cl_ladvise_io {
1845                         __u64                    li_start;
1846                         __u64                    li_end;
1847                         /** file system level fid */
1848                         struct lu_fid           *li_fid;
1849                         enum lu_ladvise_type     li_advice;
1850                         __u64                    li_flags;
1851                 } ci_ladvise;
1852         } u;
1853         struct cl_2queue     ci_queue;
1854         size_t               ci_nob;
1855         int                  ci_result;
1856         unsigned int         ci_continue:1,
1857         /**
1858          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1859          * don't do lockless i/o.
1860          */
1861                              ci_no_srvlock:1,
1862         /**
1863          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1864          */
1865                              ci_need_restart:1,
1866         /**
1867          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1868          * change(page operations, layout change causes all page to be
1869          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1870          */
1871                              ci_ignore_layout:1,
1872         /**
1873          * Need MDS intervention to complete a write.
1874          * Write intent is required for the following cases:
1875          * 1. component being written is not initialized, or
1876          * 2. the mirrored files are NOT in WRITE_PENDING state.
1877          */
1878                              ci_need_write_intent:1,
1879         /**
1880          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1881          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1882          * verify layout because HSM won't release openning files.
1883          * Right now, only two opertaions need to verify layout: glimpse
1884          * and setattr.
1885          */
1886                              ci_verify_layout:1,
1887         /**
1888          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1889          */
1890                              ci_restore_needed:1,
1891         /**
1892          * O_NOATIME
1893          */
1894                              ci_noatime:1,
1895         /** Set to 1 if parallel execution is allowed for current I/O? */
1896                              ci_pio:1,
1897         /* Tell sublayers not to expand LDLM locks requested for this IO */
1898                              ci_lock_no_expand:1,
1899         /**
1900          * Set if non-delay RPC should be used for this IO.
1901          *
1902          * If this file has multiple mirrors, and if the OSTs of the current
1903          * mirror is inaccessible, non-delay RPC would error out quickly so
1904          * that the upper layer can try to access the next mirror.
1905          */
1906                              ci_ndelay:1;
1907         /**
1908          * How many times the read has retried before this one.
1909          * Set by the top level and consumed by the LOV.
1910          */
1911         unsigned             ci_ndelay_tried;
1912         /**
1913          * Designated mirror index for this I/O.
1914          */
1915         unsigned             ci_designated_mirror;
1916         /**
1917          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1918          */
1919         unsigned             ci_owned_nr;
1920         /**
1921          * Range of write intent. Valid if ci_need_write_intent is set.
1922          */
1923         struct lu_extent        ci_write_intent;
1924 };
1925
1926 /** @} cl_io */
1927
1928 /**
1929  * Per-transfer attributes.
1930  */
1931 struct cl_req_attr {
1932         enum cl_req_type cra_type;
1933         u64              cra_flags;
1934         struct cl_page  *cra_page;
1935         /** Generic attributes for the server consumption. */
1936         struct obdo     *cra_oa;
1937         /** Jobid */
1938         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1939 };
1940
1941 enum cache_stats_item {
1942         /** how many cache lookups were performed */
1943         CS_lookup = 0,
1944         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
1945         CS_hit,
1946         /** how many entities are in the cache right now */
1947         CS_total,
1948         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
1949          * evicted) right now */
1950         CS_busy,
1951         /** how many entities were created at all */
1952         CS_create,
1953         CS_NR
1954 };
1955
1956 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
1957
1958 /**
1959  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
1960  */
1961 struct cache_stats {
1962         const char      *cs_name;
1963         atomic_t        cs_stats[CS_NR];
1964 };
1965
1966 /** These are not exported so far */
1967 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
1968
1969 /**
1970  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
1971  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
1972  * clients to co-exist in the single address space.
1973  */
1974 struct cl_site {
1975         struct lu_site          cs_lu;
1976         /**
1977          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
1978          * per-cpu counters is needed.
1979          *
1980          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
1981          *
1982          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
1983          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
1984          */
1985         struct cache_stats      cs_pages;
1986         atomic_t                cs_pages_state[CPS_NR];
1987 };
1988
1989 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
1990 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
1991 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
1992
1993 /**
1994  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
1995  * ll_rd_*()-style functions.
1996  */
1997 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
1998
1999 /**
2000  * \name helpers
2001  *
2002  * Type conversion and accessory functions.
2003  */
2004 /** @{ */
2005
2006 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2007 {
2008         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2009 }
2010
2011 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2012 {
2013         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2014         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2015 }
2016
2017 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2018 {
2019         return &d->cd_lu_dev;
2020 }
2021
2022 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2023 {
2024         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2025         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2026 }
2027
2028 static inline const struct cl_object_conf *
2029 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2030 {
2031         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2032 }
2033
2034 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2035 {
2036         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2037 }
2038
2039 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2040 {
2041         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2042 }
2043
2044 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2045 {
2046         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2047 }
2048
2049 static inline
2050 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2051 {
2052         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2053 }
2054
2055 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2056 {
2057         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2058 }
2059
2060 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2061 {
2062         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2063 }
2064
2065 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2066                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2067                        const struct cl_page_operations *ops);
2068 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2069                        struct cl_object *obj,
2070                        const struct cl_lock_operations *ops);
2071 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2072                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2073 /** @} helpers */
2074
2075 /** \defgroup cl_object cl_object
2076  * @{ */
2077 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2078 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2079                                  const struct lu_fid *fid,
2080                                  const struct cl_object_conf *c);
2081
2082 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2083 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2084 void cl_object_put        (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2085 void cl_object_get        (struct cl_object *o);
2086 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2087 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2088 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2089                         struct cl_attr *attr);
2090 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2091                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2092 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2093                            struct ost_lvb *lvb);
2094 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2095                            const struct cl_object_conf *conf);
2096 int  cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2097 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2098 int cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2099                         struct lov_user_md __user *lum, size_t size);
2100 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2101                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2102                      size_t *buflen);
2103 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2104                          struct cl_layout *cl);
2105 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2106
2107 /**
2108  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2109  */
2110 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2111 {
2112         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2113 }
2114
2115 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2116 {
2117         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2118         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2119         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2120 }
2121
2122 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2123                                          struct cl_page *page)
2124 {
2125         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2126 }
2127
2128 /**
2129  * Return refcount of cl_object.
2130  */
2131 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2132 {
2133         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2134         return atomic_read(&header->loh_ref);
2135 }
2136
2137 /** @} cl_object */
2138
2139 /** \defgroup cl_page cl_page
2140  * @{ */
2141 enum {
2142         CLP_GANG_OKAY = 0,
2143         CLP_GANG_RESCHED,
2144         CLP_GANG_AGAIN,
2145         CLP_GANG_ABORT
2146 };
2147 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2148
2149 struct cl_page *cl_page_find        (const struct lu_env *env,
2150                                      struct cl_object *obj,
2151                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2152                                      enum cl_page_type type);
2153 struct cl_page *cl_page_alloc       (const struct lu_env *env,
2154                                      struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2155                                      struct page *vmpage,
2156                                      enum cl_page_type type);
2157 void            cl_page_get         (struct cl_page *page);
2158 void            cl_page_put         (const struct lu_env *env,
2159                                      struct cl_page *page);
2160 void            cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2161                                      lu_printer_t printer,
2162                                      const struct cl_page *pg);
2163 void            cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2164                                      lu_printer_t printer,
2165                                      const struct cl_page *pg);
2166 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2167 struct cl_page *cl_page_top         (struct cl_page *page);
2168
2169 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2170                                        const struct lu_device_type *dtype);
2171
2172 /**
2173  * \name ownership
2174  *
2175  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2176  */
2177 /** @{ */
2178
2179 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2180                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2181 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2182                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2183 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2184                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2185 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2186                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2187 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2188                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2189 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2190
2191 /** @} ownership */
2192
2193 /**
2194  * \name transfer
2195  *
2196  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2197  * tracking transfer state.
2198  */
2199 /** @{ */
2200 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2201                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2202 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2203                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2204 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2205                          enum cl_req_type crt);
2206 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2207                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2208 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2209                          int from, int to);
2210 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2211 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2212                          struct cl_page *pg);
2213
2214 /** @} transfer */
2215
2216
2217 /**
2218  * \name helper routines
2219  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2220  */
2221 /** @{ */
2222 void    cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2223                         struct cl_page *pg);
2224 void    cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2225 int     cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env,
2226                             const struct cl_page *pg);
2227 void    cl_page_export(const struct lu_env *env,
2228                        struct cl_page *pg, int uptodate);
2229 loff_t  cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2230 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2231 size_t  cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2232
2233 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2234                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2235 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2236                          lu_printer_t printer,
2237                          const struct cl_lock_descr *descr);
2238 /* @} helper */
2239
2240 /**
2241  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2242  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2243  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2244  * layer for recovery purposes.
2245  */
2246 struct cl_client_cache {
2247         /**
2248          * # of client cache refcount
2249          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2250          */
2251         atomic_t                ccc_users;
2252         /**
2253          * # of threads are doing shrinking
2254          */
2255         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2256         /**
2257          * # of LRU entries available
2258          */
2259         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2260         /**
2261          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2262          */
2263         struct list_head        ccc_lru;
2264         /**
2265          * Max # of LRU entries
2266          */
2267         unsigned long           ccc_lru_max;
2268         /**
2269          * Lock to protect ccc_lru list
2270          */
2271         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2272         /**
2273          * Set if unstable check is enabled
2274          */
2275         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2276         /**
2277          * # of unstable pages for this mount point
2278          */
2279         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2280         /**
2281          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2282          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2283          */
2284         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2285 };
2286 /**
2287  * cl_cache functions
2288  */
2289 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2290 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2291 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2292
2293 /** @} cl_page */
2294
2295 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2296  * @{ */
2297 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2298                     struct cl_lock *lock);
2299 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2300                  const struct cl_io *io);
2301 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2302 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2303                                        const struct lu_device_type *dtype);
2304 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2305
2306 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2307                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2308 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2309
2310 /** @} cl_lock */
2311
2312 /** \defgroup cl_io cl_io
2313  * @{ */
2314
2315 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2316                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2317 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2318                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2319 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2320                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2321 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2322
2323 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2324 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2325 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2326 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2327 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2328 int   cl_io_start        (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2329 void  cl_io_end          (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2330 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2331                           struct cl_io_lock_link *link);
2332 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2333                            struct cl_lock_descr *descr);
2334 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2335                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2336 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2337                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2338                           long timeout);
2339 int   cl_io_commit_async (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2340                           struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2341                           cl_commit_cbt cb);
2342 int   cl_io_read_ahead   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2343                           pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2344 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2345                           size_t nob);
2346 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2347                           struct cl_page_list *queue);
2348
2349 /**
2350  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2351  */
2352 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2353 {
2354         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_rw.rw_append;
2355 }
2356
2357 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2358 {
2359         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_rw.rw_sync;
2360 }
2361
2362 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2363 {
2364         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2365 }
2366
2367 /**
2368  * True, iff \a io is a truncate(2).
2369  */
2370 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2371 {
2372         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2373                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2374 }
2375
2376 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2377
2378 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2379                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
2380
2381 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2382 do {                                                                    \
2383         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2384                                                                         \
2385         memset(&__foo_io->base, 0,                                      \
2386                sizeof(*__foo_io) - offsetof(typeof(*__foo_io), base));  \
2387 } while (0)
2388
2389 /** @} cl_io */
2390
2391 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2392  * @{ */
2393
2394 /**
2395  * Last page in the page list.
2396  */
2397 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2398 {
2399         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2400         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2401 }
2402
2403 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2404 {
2405         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2406         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2407 }
2408
2409 /**
2410  * Iterate over pages in a page list.
2411  */
2412 #define cl_page_list_for_each(page, list)                               \
2413         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2414
2415 /**
2416  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2417  */
2418 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                    \
2419         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2420
2421 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
2422 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2423 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2424                           struct cl_page *page);
2425 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2426                           struct cl_page *page);
2427 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
2428                           struct cl_page_list *head);
2429 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
2430                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2431 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
2432                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2433 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
2434                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2435 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
2436                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2437 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2438
2439 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
2440 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2441 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
2442                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2443 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
2444                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2445 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
2446                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2447 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2448 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2449
2450 /** @} cl_page_list */
2451
2452 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2453                      struct cl_req_attr *attr);
2454
2455 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2456  * @{ */
2457
2458 /**
2459  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2460  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2461  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2462  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2463  */
2464 struct cl_sync_io {
2465         /** number of pages yet to be transferred. */
2466         atomic_t                csi_sync_nr;
2467         /** error code. */
2468         int                     csi_sync_rc;
2469         /** barrier of destroy this structure */
2470         atomic_t                csi_barrier;
2471         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2472         wait_queue_head_t       csi_waitq;
2473         /** callback to invoke when this IO is finished */
2474         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2475                                               struct cl_sync_io *);
2476 };
2477
2478 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2479                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2480 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2481                      long timeout);
2482 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2483                      int ioret);
2484 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2485
2486 /** @} cl_sync_io */
2487
2488 /** \defgroup cl_env cl_env
2489  *
2490  * lu_env handling for a client.
2491  *
2492  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2493  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2494  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2495  * where
2496  *
2497  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2498  *
2499  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2500  *
2501  * On a client both these assumtpion fails, because every user thread can
2502  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2503  * into VFS or MM that call back into lustre.
2504  *
2505  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2506  * optimizations:
2507  *
2508  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2509  *     longer used environments instead of destroying them;
2510  *
2511  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2512  * @{ */
2513
2514 struct lu_env *cl_env_get(__u16 *refcheck);
2515 struct lu_env *cl_env_alloc(__u16 *refcheck, __u32 tags);
2516 void cl_env_put(struct lu_env *env, __u16 *refcheck);
2517 unsigned cl_env_cache_purge(unsigned nr);
2518 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2519 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2520
2521 /** @} cl_env */
2522
2523 /*
2524  * Misc
2525  */
2526 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
2527 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2528
2529 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2530                                 struct lu_device_type *ldt,
2531                                 struct lu_device *next);
2532 /** @} clio */
2533
2534 int cl_global_init(void);
2535 void cl_global_fini(void);
2536
2537 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */