90419dca2e1ec4e8a6b92716bbb232abaf837434
[linux-2.6-block.git] / drivers / staging / lustre / lustre / include / cl_object.h
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * GPL HEADER START
4  *
5  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
9  * as published by the Free Software Foundation.
10  *
11  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
12  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
15  * in the LICENSE file that accompanied this code).
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
18  * version 2 along with this program; If not, see
19  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
20  *
21  * GPL HEADER END
22  */
23 /*
24  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
25  * Use is subject to license terms.
26  *
27  * Copyright (c) 2011, 2015, Intel Corporation.
28  */
29 /*
30  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
31  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
32  */
33 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
34 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
35
36 /** \defgroup clio clio
37  *
38  * Client objects implement io operations and cache pages.
39  *
40  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
41  *
42  * Big Theory Statement.
43  *
44  * Layered objects.
45  *
46  * Client implementation is based on the following data-types:
47  *
48  *   - cl_object
49  *
50  *   - cl_page
51  *
52  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
53  *
54  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
55  *               system call, or write-out of pages from under the lock being
56  *               canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
57  *               independently, thus achieving high degree of transfer
58  *               parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
59  *               the multiple threads (although in the most usual case of
60  *               read/write system call it is associated with the single user
61  *               thread, that issued the system call).
62  *
63  * Terminology
64  *
65  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
66  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
67  *     RPC, is referred to as "a transfer"
68  *
69  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
70  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
71  *     is not layer specific.
72  *
73  * Locking.
74  *
75  *  - i_mutex
76  *      - PG_locked
77  *        - cl_object_header::coh_page_guard
78  *        - lu_site::ls_guard
79  *
80  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
81  * reference-counting design.
82  *
83  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
84  * design.
85  *
86  * @{
87  */
88
89 /*
90  * super-class definitions.
91  */
92 #include <lu_object.h>
93 #include <lustre_compat.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
100 struct inode;
101
102 struct cl_device;
103
104 struct cl_object;
105
106 struct cl_page;
107 struct cl_page_slice;
108 struct cl_lock;
109 struct cl_lock_slice;
110
111 struct cl_lock_operations;
112 struct cl_page_operations;
113
114 struct cl_io;
115 struct cl_io_slice;
116
117 struct cl_req_attr;
118
119 /**
120  * Device in the client stack.
121  *
122  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
123  */
124 struct cl_device {
125         /** Super-class. */
126         struct lu_device                   cd_lu_dev;
127 };
128
129 /** \addtogroup cl_object cl_object
130  * @{
131  */
132 /**
133  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
134  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
135  * from sub-objects' ones.
136  */
137 struct cl_attr {
138         /** Object size, in bytes */
139         loff_t cat_size;
140         /**
141          * Known minimal size, in bytes.
142          *
143          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
144          */
145         loff_t cat_kms;
146         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
147         time64_t cat_mtime;
148         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
149         time64_t cat_atime;
150         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
151         time64_t cat_ctime;
152         /**
153          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
154          *
155          * \todo XXX An interface for block size is needed.
156          */
157         __u64  cat_blocks;
158         /**
159          * User identifier for quota purposes.
160          */
161         uid_t  cat_uid;
162         /**
163          * Group identifier for quota purposes.
164          */
165         gid_t  cat_gid;
166
167         /* nlink of the directory */
168         __u64  cat_nlink;
169 };
170
171 /**
172  * Fields in cl_attr that are being set.
173  */
174 enum cl_attr_valid {
175         CAT_SIZE   = 1 << 0,
176         CAT_KMS    = 1 << 1,
177         CAT_MTIME  = 1 << 3,
178         CAT_ATIME  = 1 << 4,
179         CAT_CTIME  = 1 << 5,
180         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
181         CAT_UID    = 1 << 7,
182         CAT_GID    = 1 << 8
183 };
184
185 /**
186  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
187  * stacks.
188  *
189  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
190  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
191  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
192  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
193  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
194  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
195  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
196  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
197  *    table.
198  *
199  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
200  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
201  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
202  *    layers:
203  *
204  *      - vvp
205  *      - lov
206  *
207  *    whereas its sub-objects are composed of
208  *
209  *      - lovsub
210  *      - osc
211  *
212  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
213  *    track of the object-subobject relationship.
214  *
215  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
216  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
217  *    destroyed too.
218  *
219  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
220  */
221 struct cl_object {
222         /** super class */
223         struct lu_object                   co_lu;
224         /** per-object-layer operations */
225         const struct cl_object_operations *co_ops;
226         /** offset of page slice in cl_page buffer */
227         int                                co_slice_off;
228 };
229
230 /**
231  * Description of the client object configuration. This is used for the
232  * creation of a new client object that is identified by a more state than
233  * fid.
234  */
235 struct cl_object_conf {
236         /** Super-class. */
237         struct lu_object_conf     coc_lu;
238         union {
239                 /**
240                  * Object layout. This is consumed by lov.
241                  */
242                 struct lu_buf     coc_layout;
243                 /**
244                  * Description of particular stripe location in the
245                  * cluster. This is consumed by osc.
246                  */
247                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
248         } u;
249         /**
250          * VFS inode. This is consumed by vvp.
251          */
252         struct inode         *coc_inode;
253         /**
254          * Layout lock handle.
255          */
256         struct ldlm_lock         *coc_lock;
257         /**
258          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
259          */
260         int                       coc_opc;
261 };
262
263 enum {
264         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
265          * holding layout lock.
266          */
267         OBJECT_CONF_SET = 0,
268         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
269          * layout lock.
270          */
271         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
272         /** wait for old layout to go away so that new layout can be set up. */
273         OBJECT_CONF_WAIT = 2
274 };
275
276 enum {
277         CL_LAYOUT_GEN_NONE      = (u32)-2,      /* layout lock was cancelled */
278         CL_LAYOUT_GEN_EMPTY     = (u32)-1,      /* for empty layout */
279 };
280
281 struct cl_layout {
282         /** the buffer to return the layout in lov_mds_md format. */
283         struct lu_buf   cl_buf;
284         /** size of layout in lov_mds_md format. */
285         size_t          cl_size;
286         /** Layout generation. */
287         u32             cl_layout_gen;
288 };
289
290 /**
291  * Operations implemented for each cl object layer.
292  *
293  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
294  */
295 struct cl_object_operations {
296         /**
297          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
298          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
299          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
300          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
301          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
302          * sense). Optional.
303          *
304          * \retval NULL success.
305          *
306          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
307          *
308          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
309          *       to be used instead of newly created.
310          */
311         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
312                               struct cl_page *page, pgoff_t index);
313         /**
314          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
315          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
316          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
317          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
318          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
319          */
320         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
321                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
322                               const struct cl_io *io);
323         /**
324          * Initialize io state for a given layer.
325          *
326          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
327          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
328          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
329          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
330          * participating in this io share the same session.
331          */
332         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
333                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
334         /**
335          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
336          * called top-to-bottom through all object layers.
337          *
338          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
339          *
340          * \return   0: to continue
341          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
342          * from enclosing cl_object_attr_get())
343          * \return -ve: to signal error
344          */
345         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
346                             struct cl_attr *attr);
347         /**
348          * Update attributes.
349          *
350          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
351          * indicating what attributes are to be set.
352          *
353          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
354          *
355          * \return the same convention as for
356          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
357          */
358         int (*coo_attr_update)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
359                                const struct cl_attr *attr, unsigned int valid);
360         /**
361          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
362          * configuration.
363          *
364          * XXX error conditions and handling.
365          */
366         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
367                             const struct cl_object_conf *conf);
368         /**
369          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
370          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
371          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
372          *
373          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
374          * \see osc_object_glimpse()
375          */
376         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
377                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
378         /**
379          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
380          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
381          * mainly pages and locks.
382          */
383         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
384         /**
385          * Object getstripe method.
386          */
387         int (*coo_getstripe)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
388                              struct lov_user_md __user *lum);
389         /**
390          * Get FIEMAP mapping from the object.
391          */
392         int (*coo_fiemap)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
393                           struct ll_fiemap_info_key *fmkey,
394                           struct fiemap *fiemap, size_t *buflen);
395         /**
396          * Get layout and generation of the object.
397          */
398         int (*coo_layout_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
399                               struct cl_layout *layout);
400         /**
401          * Get maximum size of the object.
402          */
403         loff_t (*coo_maxbytes)(struct cl_object *obj);
404         /**
405          * Set request attributes.
406          */
407         void (*coo_req_attr_set)(const struct lu_env *env,
408                                  struct cl_object *obj,
409                                  struct cl_req_attr *attr);
410 };
411
412 /**
413  * Extended header for client object.
414  */
415 struct cl_object_header {
416         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
417          * here.
418          */
419         struct lu_object_header  coh_lu;
420
421         /**
422          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
423          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
424          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
425          * field allows certain code to be written generically, without
426          * limiting possible cl_object layouts unduly.
427          */
428         struct cl_object_header *coh_parent;
429         /**
430          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
431          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
432          * from.
433          *
434          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
435          */
436         spinlock_t               coh_attr_guard;
437         /**
438          * Size of cl_page + page slices
439          */
440         unsigned short           coh_page_bufsize;
441         /**
442          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
443          * sub-object, etc.
444          */
445         unsigned char            coh_nesting;
446 };
447
448 /**
449  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
450  * layer top-to-bottom to \a slice.
451  */
452 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                \
453         list_for_each_entry((slice),                                \
454                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,    \
455                                 co_lu.lo_linkage)
456 /**
457  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
458  * layer bottom-to-top to \a slice.
459  */
460 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                         \
461         list_for_each_entry_reverse((slice),                         \
462                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
463                                         co_lu.lo_linkage)
464 /** @} cl_object */
465
466 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
467
468 /** \addtogroup cl_page cl_page
469  * @{
470  */
471
472 /** \struct cl_page
473  * Layered client page.
474  *
475  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
476  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
477  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
478  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
479  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
480  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
481  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
482  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
483  *
484  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
485  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
486  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
487  *    current design) that
488  *
489  *      - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
490  *        memory pressure),
491  *
492  *      - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
493  *        environment.
494  *
495  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
496  *    established when cl_page is created.
497  *
498  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
499  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
500  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
501  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
502  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
503  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
504  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
505  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
506  *
507  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
508  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
509  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
510  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
511  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
512  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
513  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
514  *    different ways to own a page in the client:
515  *
516  *      - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
517  *
518  *      - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
519  *        the ownership from the VM (cl_page_assume()).
520  *
521  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
522  *    cl_page_unassume().
523  *
524  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
525  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
526  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
527  *    destroyed.
528  *
529  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
530  *    pages is the following:
531  *
532  *      - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
533  *        to a page:
534  *
535  *          - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
536  *            spin-lock;
537  *
538  *          - by starting from VM-locked struct page and following some
539  *            hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
540  *            the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
541  *
542  *      - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
543  *        ways are severed with the proper synchronization
544  *        (cl_page_delete());
545  *
546  *      - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
547  *        lock;
548  *
549  *      - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
550  *        are allowed (checked in cl_page_get()).
551  *
552  *    Together this guarantees that when last reference to a
553  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
554  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
555  *    ones exist.
556  *
557  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
558  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
559  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
560  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
561  *    page.
562  *
563  * Linux Kernel implementation.
564  *
565  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
566  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
567  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
568  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
569  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
570  *    private data structures).
571  *
572  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
573  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
574  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
575  *    transfer.
576  *
577  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
578  *        write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
579  */
580
581 /**
582  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
583  *
584  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
585  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
586  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
587  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
588  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
589  * are interested in them.
590  */
591 enum cl_page_state {
592         /**
593          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
594          * following cases:
595          *
596          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
597          *     owns it;
598          *
599          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
600          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
601          *     into an RPC being constructed, and yanks it from the cache;
602          *
603          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
604          *     evict the page form the memory;
605          *
606          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
607          */
608         CPS_CACHED,
609         /**
610          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
611          * state as a result of
612          *
613          *     - io creating new page and immediately owning it;
614          *
615          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
616          *     and owning it;
617          *
618          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
619          *     and waiting for owner to release the page;
620          *
621          * Page leaves owned state in the following cases:
622          *
623          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
624          *     the cache, doing nothing;
625          *
626          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
627          *     this page;
628          *
629          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
630          *     transfer for this page;
631          *
632          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
633          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
634          *
635          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
636          */
637         CPS_OWNED,
638         /**
639          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
640          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
641          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
642          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
643          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
644          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
645          * made by the hosting environment (that effectively means that the
646          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
647          * advance". This property is mentioned, because it is important when
648          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
649          * enter this state as a result of
650          *
651          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
652          *     write-out of this page, or
653          *
654          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
655          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
656          *     transfer.
657          *
658          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
659          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
660          *
661          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
662          *
663          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
664          */
665         CPS_PAGEOUT,
666         /**
667          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
668          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
669          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
670          * construction of read request from cached, presumably not up to date,
671          * pages.
672          *
673          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
674          *
675          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
676          */
677         CPS_PAGEIN,
678         /**
679          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
680          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
681          * of truncate.
682          *
683          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
684          *
685          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
686          */
687         CPS_FREEING,
688         CPS_NR
689 };
690
691 enum cl_page_type {
692         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
693          * belongs to.
694          */
695         CPT_CACHEABLE = 1,
696
697         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
698          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
699          *  it is used in DirectIO and lockless IO.
700          */
701         CPT_TRANSIENT,
702 };
703
704 /**
705  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
706  * immutables.
707  *
708  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
709  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
710  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
711  * cl_page::cp_owner (when set).
712  */
713 struct cl_page {
714         /** Reference counter. */
715         atomic_t             cp_ref;
716         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
717         struct cl_object        *cp_obj;
718         /** vmpage */
719         struct page             *cp_vmpage;
720         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
721         struct list_head         cp_batch;
722         /** List of slices. Immutable after creation. */
723         struct list_head         cp_layers;
724         /**
725          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
726          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
727          */
728         const enum cl_page_state cp_state;
729         /**
730          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
731          * creation.
732          */
733         enum cl_page_type       cp_type;
734
735         /**
736          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
737          * by sub-io. Protected by a VM lock.
738          */
739         struct cl_io        *cp_owner;
740         /** List of references to this page, for debugging. */
741         struct lu_ref       cp_reference;
742         /** Link to an object, for debugging. */
743         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
744         /** Link to a queue, for debugging. */
745         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
746         /** Assigned if doing a sync_io */
747         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
748 };
749
750 /**
751  * Per-layer part of cl_page.
752  *
753  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
754  */
755 struct cl_page_slice {
756         struct cl_page            *cpl_page;
757         pgoff_t                          cpl_index;
758         /**
759          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
760          * creation.
761          */
762         struct cl_object                *cpl_obj;
763         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
764         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
765         struct list_head                       cpl_linkage;
766 };
767
768 /**
769  * Lock mode. For the client extent locks.
770  *
771  * \ingroup cl_lock
772  */
773 enum cl_lock_mode {
774         CLM_READ,
775         CLM_WRITE,
776         CLM_GROUP
777 };
778
779 /**
780  * Requested transfer type.
781  */
782 enum cl_req_type {
783         CRT_READ,
784         CRT_WRITE,
785         CRT_NR
786 };
787
788 /**
789  * Per-layer page operations.
790  *
791  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
792  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
793  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
794  *
795  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
796  */
797 struct cl_page_operations {
798         /**
799          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
800          * implement these. Current code assumes that this functionality is
801          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
802          */
803
804         /**
805          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
806          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
807          * not owned by other io, and no transfer is going on against
808          * it. Optional.
809          *
810          * \see cl_page_own()
811          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
812          */
813         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
814                         const struct cl_page_slice *slice,
815                         struct cl_io *io, int nonblock);
816         /** Called when ownership it yielded. Optional.
817          *
818          * \see cl_page_disown()
819          * \see vvp_page_disown()
820          */
821         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
822                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
823         /**
824          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
825          * view. Optional.
826          *
827          * \see cl_page_assume()
828          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
829          */
830         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
831                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
832         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
833          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
834          * it.
835          *
836          * \see cl_page_unassume()
837          * \see vvp_page_unassume()
838          */
839         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
840                              const struct cl_page_slice *slice,
841                              struct cl_io *io);
842         /**
843          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
844          *
845          * \see cl_page_export()
846          * \see vvp_page_export()
847          */
848         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
849                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
850         /**
851          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
852          * sense). Used for assertions.
853          *
854          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
855          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
856          * \retval       0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
857          */
858         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
859                                const struct cl_page_slice *slice);
860         /**
861          * Page destruction.
862          */
863
864         /**
865          * Called when page is truncated from the object. Optional.
866          *
867          * \see cl_page_discard()
868          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
869          */
870         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
871                             const struct cl_page_slice *slice,
872                             struct cl_io *io);
873         /**
874          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
875          * destroyed. Optional.
876          *
877          * \see cl_page_delete()
878          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
879          */
880         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
881                            const struct cl_page_slice *slice);
882         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
883         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
884                          struct cl_page_slice *slice);
885         /**
886          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
887          *
888          * \see cl_page_print()
889          */
890         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
891                          const struct cl_page_slice *slice,
892                          void *cookie, lu_printer_t p);
893         /**
894          * \name transfer
895          *
896          * Transfer methods.
897          *
898          * @{
899          */
900         /**
901          * Request type dependent vector of operations.
902          *
903          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
904          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
905          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
906          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
907          * provided. That is, method invocation usually looks like
908          *
909          *       slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
910          */
911         struct {
912                 /**
913                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
914                  * cl_page_list.
915                  *
916                  * \return    0  : page is eligible for submission;
917                  * \return    -EALREADY : skip this page;
918                  * \return    -ve       : error.
919                  *
920                  * \see cl_page_prep()
921                  */
922                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
923                                  const struct cl_page_slice *slice,
924                                  struct cl_io *io);
925                 /**
926                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
927                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
928                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
929                  *
930                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
931                  * guaranteed however, that the page involved and its object
932                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
933                  * safe).
934                  *
935                  * \see cl_page_completion()
936                  */
937                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
938                                        const struct cl_page_slice *slice,
939                                        int ioret);
940                 /**
941                  * Called when cached page is about to be added to the
942                  * ptlrpc request as a part of req formation.
943                  *
944                  * \return    0       : proceed with this page;
945                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
946                  * \return    -ve     : error.
947                  *
948                  * \see cl_page_make_ready()
949                  */
950                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
951                                        const struct cl_page_slice *slice);
952         } io[CRT_NR];
953         /**
954          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
955          * transmitted.
956          *
957          * This is used for immediate transfers.
958          *
959          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
960          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
961          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
962          * this for page queues.
963          *
964          * \see cl_page_clip()
965          */
966         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
967                          const struct cl_page_slice *slice,
968                          int from, int to);
969         /**
970          * \pre  the page was queued for transferring.
971          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
972          *       is returned if it has already been in transferring.
973          *
974          * This is one of seldom page operation which is:
975          * 0. called from top level;
976          * 1. don't have vmpage locked;
977          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
978          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
979          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
980          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
981          *
982          * \see osc_page_cancel().
983          */
984         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
985                           const struct cl_page_slice *slice);
986         /**
987          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
988          * right now.
989          *
990          * \see cl_page_flush()
991          */
992         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
993                          const struct cl_page_slice *slice,
994                          struct cl_io *io);
995         /** @} transfer */
996 };
997
998 /**
999  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1000  */
1001 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                  \
1002 do {                                                                \
1003         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1004                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1005                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1006                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);             \
1007         }                                                              \
1008 } while (0)
1009
1010 /**
1011  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1012  */
1013 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                      \
1014 do {                                                                      \
1015         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                    \
1016                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1017                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1018                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);                   \
1019         }                                                                    \
1020 } while (0)
1021
1022 static inline struct page *cl_page_vmpage(struct cl_page *page)
1023 {
1024         LASSERT(page->cp_vmpage);
1025         return page->cp_vmpage;
1026 }
1027
1028 /**
1029  * Check if a cl_page is in use.
1030  *
1031  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1032  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1033  */
1034 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1035 {
1036         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1037 }
1038
1039 /**
1040  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1041  */
1042 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1043 /**
1044  * Caller doesn't hold a refcount.
1045  */
1046 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1047
1048 /** @} cl_page */
1049
1050 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1051  * @{
1052  */
1053 /** \struct cl_lock
1054  *
1055  * Extent locking on the client.
1056  *
1057  * LAYERING
1058  *
1059  * The locking model of the new client code is built around
1060  *
1061  *      struct cl_lock
1062  *
1063  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1064  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1065  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1066  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1067  *
1068  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1069  *
1070  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1071  *     - lov_lock (lov specific data).
1072  *
1073  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1074  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1075  *
1076  *     - lovsub_lock, and
1077  *     - osc_lock
1078  *
1079  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1080  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1081  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1082  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1083  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1084  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1085  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1086  *
1087  * LIFE CYCLE
1088  *
1089  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1090  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1091  * I/O is complete.
1092  *
1093  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1094  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1095  *
1096  * INTERFACE AND USAGE
1097  *
1098  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1099  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1100  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1101  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1102  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1103  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1104  * OST side.
1105  *
1106  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1107  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1108  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1109  * clo_enqueue time, is released.
1110  *
1111  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1112  *
1113  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1114  *
1115  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1116  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1117  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1118  *
1119  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1120  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1121  *
1122  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1123  *
1124  *     - locks are released after IO is complete.
1125  *
1126  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1127  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1128  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1129  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1130  *
1131  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1132  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1133  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1134  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1135  * sacrificing correctness. This includes:
1136  *
1137  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1138  *  atomicity;
1139  *
1140  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1141  *
1142  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1143  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1144  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1145  *
1146  * Interaction with DLM
1147  *
1148  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1149  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1150  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1151  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1152  * description of interaction with DLM.
1153  */
1154
1155 /**
1156  * Lock description.
1157  */
1158 struct cl_lock_descr {
1159         /** Object this lock is granted for. */
1160         struct cl_object *cld_obj;
1161         /** Index of the first page protected by this lock. */
1162         pgoff_t    cld_start;
1163         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1164         pgoff_t    cld_end;
1165         /** Group ID, for group lock */
1166         __u64        cld_gid;
1167         /** Lock mode. */
1168         enum cl_lock_mode cld_mode;
1169         /**
1170          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1171          * enum cl_enq_flags.
1172          */
1173         __u32        cld_enq_flags;
1174 };
1175
1176 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1177 #define PDESCR(descr)                                              \
1178         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1179         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1180
1181 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1182
1183 /**
1184  * Layered client lock.
1185  */
1186 struct cl_lock {
1187         /** List of slices. Immutable after creation. */
1188         struct list_head            cll_layers;
1189         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1190         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1191 };
1192
1193 /**
1194  * Per-layer part of cl_lock
1195  *
1196  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1197  */
1198 struct cl_lock_slice {
1199         struct cl_lock            *cls_lock;
1200         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1201          * creation.
1202          */
1203         struct cl_object                *cls_obj;
1204         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1205         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1206         struct list_head                       cls_linkage;
1207 };
1208
1209 /**
1210  *
1211  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1212  */
1213 struct cl_lock_operations {
1214         /** @{ */
1215         /**
1216          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1217          *
1218          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1219          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1220          *              @anchor for resources
1221          * \retval -ve  failure
1222          *
1223          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1224          * \see osc_lock_enqueue()
1225          */
1226         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1227                             const struct cl_lock_slice *slice,
1228                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1229         /**
1230          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1231          * DLM lock
1232          */
1233         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1234                            const struct cl_lock_slice *slice);
1235         /** @} */
1236         /**
1237          * Destructor. Frees resources and the slice.
1238          *
1239          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1240          * \see osc_lock_fini()
1241          */
1242         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1243         /**
1244          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1245          */
1246         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1247                          void *cookie, lu_printer_t p,
1248                          const struct cl_lock_slice *slice);
1249 };
1250
1251 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                  \
1252 do {                                                                \
1253         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1254                                                                         \
1255         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1256                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1257                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);             \
1258         }                                                              \
1259 } while (0)
1260
1261 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                        \
1262         if (likely(expr))                                              \
1263                 break;                                            \
1264                                                                         \
1265         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1266         LBUG();                                                  \
1267 } while (0)
1268
1269 /** @} cl_lock */
1270
1271 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1272  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1273  *
1274  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1275  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1276  * pages:
1277  *
1278  *     - submit pages for an immediate transfer,
1279  *
1280  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1281  *
1282  *     - discard pages.
1283  *
1284  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1285  *
1286  * \todo XXX concurrency control.
1287  *
1288  * @{
1289  */
1290 struct cl_page_list {
1291         unsigned int             pl_nr;
1292         struct list_head           pl_pages;
1293         struct task_struct      *pl_owner;
1294 };
1295
1296 /**
1297  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1298  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1299  */
1300 struct cl_2queue {
1301         struct cl_page_list c2_qin;
1302         struct cl_page_list c2_qout;
1303 };
1304
1305 /** @} cl_page_list */
1306
1307 /** \addtogroup cl_io cl_io
1308  * @{
1309  */
1310 /** \struct cl_io
1311  * I/O
1312  *
1313  * cl_io represents a high level I/O activity like
1314  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1315  * lock.
1316  *
1317  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1318  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1319  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1320  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1321  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1322  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1323  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1324  * by using free-lists, see cl_env_get().
1325  *
1326  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1327  * cl_io_type.
1328  *
1329  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1330  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1331  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1332  * released.
1333  *
1334  * For read/write io overall execution plan is as following:
1335  *
1336  *     (0) initialize io state through all layers;
1337  *
1338  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1339  *
1340  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1341  *
1342  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1343  *
1344  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1345  *       cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1346  *       cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1347  *
1348  *     (5) release locks
1349  *
1350  *     (6) repeat loop.
1351  *
1352  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1353  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1354  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1355  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1356  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1357  */
1358
1359 /** IO types */
1360 enum cl_io_type {
1361         /** read system call */
1362         CIT_READ = 1,
1363         /** write system call */
1364         CIT_WRITE,
1365         /** truncate, utime system calls */
1366         CIT_SETATTR,
1367         /** get data version */
1368         CIT_DATA_VERSION,
1369         /**
1370          * page fault handling
1371          */
1372         CIT_FAULT,
1373         /**
1374          * fsync system call handling
1375          * To write out a range of file
1376          */
1377         CIT_FSYNC,
1378         /**
1379          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1380          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1381          *
1382          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1383          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1384          *     to the server;
1385          *
1386          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1387          *     for memory cleansing;
1388          *
1389          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1390          *
1391          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1392          *
1393          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1394          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1395          * cl_io_loop() is never called for it.
1396          */
1397         CIT_MISC,
1398         CIT_OP_NR
1399 };
1400
1401 /**
1402  * States of cl_io state machine
1403  */
1404 enum cl_io_state {
1405         /** Not initialized. */
1406         CIS_ZERO,
1407         /** Initialized. */
1408         CIS_INIT,
1409         /** IO iteration started. */
1410         CIS_IT_STARTED,
1411         /** Locks taken. */
1412         CIS_LOCKED,
1413         /** Actual IO is in progress. */
1414         CIS_IO_GOING,
1415         /** IO for the current iteration finished. */
1416         CIS_IO_FINISHED,
1417         /** Locks released. */
1418         CIS_UNLOCKED,
1419         /** Iteration completed. */
1420         CIS_IT_ENDED,
1421         /** cl_io finalized. */
1422         CIS_FINI
1423 };
1424
1425 /**
1426  * IO state private for a layer.
1427  *
1428  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1429  * dynamically.
1430  *
1431  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1432  */
1433 struct cl_io_slice {
1434         struct cl_io              *cis_io;
1435         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1436         struct cl_object              *cis_obj;
1437         /** io operations. Immutable after creation. */
1438         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1439         /**
1440          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1441          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1442          */
1443         struct list_head                     cis_linkage;
1444 };
1445
1446 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1447                               struct cl_page *);
1448
1449 struct cl_read_ahead {
1450         /*
1451          * Maximum page index the readahead window will end.
1452          * This is determined DLM lock coverage, RPC and stripe boundary.
1453          * cra_end is included.
1454          */
1455         pgoff_t cra_end;
1456         /* optimal RPC size for this read, by pages */
1457         unsigned long cra_rpc_size;
1458         /*
1459          * Release callback. If readahead holds resources underneath, this
1460          * function should be called to release it.
1461          */
1462         void (*cra_release)(const struct lu_env *env, void *cbdata);
1463         /* Callback data for cra_release routine */
1464         void *cra_cbdata;
1465 };
1466
1467 static inline void cl_read_ahead_release(const struct lu_env *env,
1468                                          struct cl_read_ahead *ra)
1469 {
1470         if (ra->cra_release)
1471                 ra->cra_release(env, ra->cra_cbdata);
1472         memset(ra, 0, sizeof(*ra));
1473 }
1474
1475 /**
1476  * Per-layer io operations.
1477  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1478  */
1479 struct cl_io_operations {
1480         /**
1481          * Vector of io state transition methods for every io type.
1482          *
1483          * \see cl_page_operations::io
1484          */
1485         struct {
1486                 /**
1487                  * Prepare io iteration at a given layer.
1488                  *
1489                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1490                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1491                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1492                  *
1493                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1494                  */
1495                 int (*cio_iter_init)(const struct lu_env *env,
1496                                      const struct cl_io_slice *slice);
1497                 /**
1498                  * Finalize io iteration.
1499                  *
1500                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1501                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1502                  * continued.
1503                  *
1504                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1505                  */
1506                 void (*cio_iter_fini)(const struct lu_env *env,
1507                                       const struct cl_io_slice *slice);
1508                 /**
1509                  * Collect locks for the current iteration of io.
1510                  *
1511                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1512                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1513                  * anything, instead it should post a lock through
1514                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1515                  * sorted and enqueued in the proper order.
1516                  */
1517                 int  (*cio_lock)(const struct lu_env *env,
1518                                  const struct cl_io_slice *slice);
1519                 /**
1520                  * Finalize unlocking.
1521                  *
1522                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1523                  * functionality, after generic code released all locks
1524                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1525                  */
1526                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1527                                     const struct cl_io_slice *slice);
1528                 /**
1529                  * Start io iteration.
1530                  *
1531                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1532                  * commence actual IO. In the current implementation,
1533                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1534                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1535                  * are called when everything is done.
1536                  */
1537                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1538                                   const struct cl_io_slice *slice);
1539                 /**
1540                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1541                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1542                  */
1543                 void (*cio_end)(const struct lu_env *env,
1544                                 const struct cl_io_slice *slice);
1545                 /**
1546                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1547                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1548                  */
1549                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1550                                     const struct cl_io_slice *slice,
1551                                     size_t nob);
1552                 /**
1553                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1554                  */
1555                 void (*cio_fini)(const struct lu_env *env,
1556                                  const struct cl_io_slice *slice);
1557         } op[CIT_OP_NR];
1558
1559                 /**
1560                  * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1561                  * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1562                  * non-zero if failed to submit even the single page. If
1563                  * submission failed after some pages were moved into \a
1564                  * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1565                  * executed on them.
1566                  */
1567                 int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1568                                    const struct cl_io_slice *slice,
1569                                    enum cl_req_type crt,
1570                                    struct cl_2queue *queue);
1571         /**
1572          * Queue async page for write.
1573          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1574          * cio_submit is for urgent request.
1575          */
1576         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1577                                  const struct cl_io_slice *slice,
1578                                  struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1579                                  cl_commit_cbt cb);
1580         /**
1581          * Decide maximum read ahead extent
1582          *
1583          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1584          */
1585         int (*cio_read_ahead)(const struct lu_env *env,
1586                               const struct cl_io_slice *slice,
1587                               pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
1588         /**
1589          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1590          */
1591         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1592                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1593 };
1594
1595 /**
1596  * Flags to lock enqueue procedure.
1597  * \ingroup cl_lock
1598  */
1599 enum cl_enq_flags {
1600         /**
1601          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1602          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1603          */
1604         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1605         /**
1606          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1607          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1608          */
1609         CEF_ASYNC       = 0x00000002,
1610         /**
1611          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1612          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1613          * protected by this lock, without sending them to the server.
1614          */
1615         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1616         /**
1617          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1618          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1619          * into lockless mode.
1620          *
1621          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1622          */
1623         CEF_MUST         = 0x00000008,
1624         /**
1625          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1626          * not used currently.
1627          *
1628          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1629          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1630          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1631          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1632          * that are described by the enqueue flags.
1633          */
1634         CEF_NEVER       = 0x00000010,
1635         /**
1636          * for async glimpse lock.
1637          */
1638         CEF_AGL   = 0x00000020,
1639         /**
1640          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1641          */
1642         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1643         /**
1644          * Lock match only. Used by group lock in I/O as group lock
1645          * is known to exist.
1646          */
1647         CEF_LOCK_MATCH  = BIT(7),
1648         /**
1649          * mask of enq_flags.
1650          */
1651         CEF_MASK        = 0x000000ff,
1652 };
1653
1654 /**
1655  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1656  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1657  */
1658 struct cl_io_lock_link {
1659         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1660         struct list_head           cill_linkage;
1661         struct cl_lock          cill_lock;
1662         /** optional destructor */
1663         void           (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1664                                     struct cl_io_lock_link *link);
1665 };
1666 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1667
1668 /**
1669  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1670  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1671  * possible, because
1672  *
1673  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1674  *      "cascading timeouts";
1675  *
1676  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1677  *      see comment in osc_lock_enqueue(),
1678  *
1679  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1680  *
1681  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1682  *
1683  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1684  *
1685  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1686  *
1687  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1688  *      is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1689  *      locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1690  *      the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1691  *      case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1692  *
1693  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1694  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1695  * enqueued.
1696  */
1697 struct cl_lockset {
1698         /** locks to be acquired. */
1699         struct list_head  cls_todo;
1700         /** locks acquired. */
1701         struct list_head  cls_done;
1702 };
1703
1704 /**
1705  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1706  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1707  */
1708 enum cl_io_lock_dmd {
1709         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1710         CILR_MANDATORY = 0,
1711         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1712         CILR_MAYBE,
1713         /** Never lock: there is no cache (e.g., lockless IO). */
1714         CILR_NEVER
1715 };
1716
1717 enum cl_fsync_mode {
1718         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1719         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1720         /** start writeback and wait for them to finish */
1721         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1722         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1723         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1724         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1725          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished
1726          */
1727         CL_FSYNC_ALL   = 3
1728 };
1729
1730 struct cl_io_rw_common {
1731         loff_t      crw_pos;
1732         size_t      crw_count;
1733         int      crw_nonblock;
1734 };
1735
1736 /**
1737  * State for io.
1738  *
1739  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1740  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1741  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1742  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1743  * mutable cl_io fields.
1744  */
1745 struct cl_io {
1746         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1747         enum cl_io_type         ci_type;
1748         /** current state of cl_io state machine. */
1749         enum cl_io_state               ci_state;
1750         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1751         struct cl_object              *ci_obj;
1752         /**
1753          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1754          * creation.
1755          */
1756         struct cl_io              *ci_parent;
1757         /** List of slices. Immutable after creation. */
1758         struct list_head                     ci_layers;
1759         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1760         struct cl_lockset             ci_lockset;
1761         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1762         enum cl_io_lock_dmd         ci_lockreq;
1763         union {
1764                 struct cl_rd_io {
1765                         struct cl_io_rw_common rd;
1766                 } ci_rd;
1767                 struct cl_wr_io {
1768                         struct cl_io_rw_common wr;
1769                         int                 wr_append;
1770                         int                 wr_sync;
1771                 } ci_wr;
1772                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1773                 struct cl_setattr_io {
1774                         struct ost_lvb   sa_attr;
1775                         unsigned int             sa_attr_flags;
1776                         unsigned int     sa_valid;
1777                         int             sa_stripe_index;
1778                         const struct lu_fid     *sa_parent_fid;
1779                 } ci_setattr;
1780                 struct cl_data_version_io {
1781                         u64 dv_data_version;
1782                         int dv_flags;
1783                 } ci_data_version;
1784                 struct cl_fault_io {
1785                         /** page index within file. */
1786                         pgoff_t  ft_index;
1787                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1788                         size_t       ft_nob;
1789                         /** writable page? for nopage() only */
1790                         int          ft_writable;
1791                         /** page of an executable? */
1792                         int          ft_executable;
1793                         /** page_mkwrite() */
1794                         int          ft_mkwrite;
1795                         /** resulting page */
1796                         struct cl_page *ft_page;
1797                 } ci_fault;
1798                 struct cl_fsync_io {
1799                         loff_t       fi_start;
1800                         loff_t       fi_end;
1801                         /** file system level fid */
1802                         struct lu_fid     *fi_fid;
1803                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1804                         /* how many pages were written/discarded */
1805                         unsigned int       fi_nr_written;
1806                 } ci_fsync;
1807         } u;
1808         struct cl_2queue     ci_queue;
1809         size_t         ci_nob;
1810         int               ci_result;
1811         unsigned int     ci_continue:1,
1812         /**
1813          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1814          * don't do lockless i/o.
1815          */
1816                              ci_no_srvlock:1,
1817         /**
1818          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1819          */
1820                              ci_need_restart:1,
1821         /**
1822          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1823          * change(page operations, layout change causes all page to be
1824          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1825          */
1826                              ci_ignore_layout:1,
1827         /**
1828          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1829          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1830          * verify layout because HSM won't release openning files.
1831          * Right now, only two operations need to verify layout: glimpse
1832          * and setattr.
1833          */
1834                              ci_verify_layout:1,
1835         /**
1836          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1837          */
1838                              ci_restore_needed:1,
1839         /**
1840          * O_NOATIME
1841          */
1842                              ci_noatime:1;
1843         /**
1844          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1845          */
1846         unsigned int         ci_owned_nr;
1847 };
1848
1849 /** @} cl_io */
1850
1851 /**
1852  * Per-transfer attributes.
1853  */
1854 struct cl_req_attr {
1855         enum cl_req_type cra_type;
1856         u64              cra_flags;
1857         struct cl_page  *cra_page;
1858
1859         /** Generic attributes for the server consumption. */
1860         struct obdo     *cra_oa;
1861         /** Jobid */
1862         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1863 };
1864
1865 enum cache_stats_item {
1866         /** how many cache lookups were performed */
1867         CS_lookup = 0,
1868         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
1869         CS_hit,
1870         /** how many entities are in the cache right now */
1871         CS_total,
1872         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
1873          * evicted) right now
1874          */
1875         CS_busy,
1876         /** how many entities were created at all */
1877         CS_create,
1878         CS_NR
1879 };
1880
1881 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
1882
1883 /**
1884  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
1885  */
1886 struct cache_stats {
1887         const char    *cs_name;
1888         atomic_t   cs_stats[CS_NR];
1889 };
1890
1891 /** These are not exported so far */
1892 void cache_stats_init(struct cache_stats *cs, const char *name);
1893
1894 /**
1895  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
1896  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
1897  * clients to co-exist in the single address space.
1898  */
1899 struct cl_site {
1900         struct lu_site  cs_lu;
1901         /**
1902          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
1903          * per-cpu counters is needed.
1904          *
1905          * These are exported as /sys/kernel/debug/lustre/llite/.../site
1906          *
1907          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
1908          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
1909          */
1910         struct cache_stats    cs_pages;
1911         atomic_t          cs_pages_state[CPS_NR];
1912 };
1913
1914 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
1915 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
1916 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
1917
1918 /**
1919  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
1920  * ll_rd_*()-style functions.
1921  */
1922 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
1923
1924 /**
1925  * \name helpers
1926  *
1927  * Type conversion and accessory functions.
1928  */
1929 /** @{ */
1930
1931 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
1932 {
1933         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
1934 }
1935
1936 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
1937 {
1938         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
1939 }
1940
1941 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
1942 {
1943         LASSERT(!d || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
1944         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
1945 }
1946
1947 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
1948 {
1949         return &d->cd_lu_dev;
1950 }
1951
1952 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
1953 {
1954         LASSERT(!o || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
1955         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
1956 }
1957
1958 static inline const struct cl_object_conf *
1959 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
1960 {
1961         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
1962 }
1963
1964 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
1965 {
1966         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
1967 }
1968
1969 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
1970 {
1971         LASSERT(!o || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
1972         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
1973 }
1974
1975 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
1976 {
1977         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
1978 }
1979
1980 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
1981 {
1982         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
1983 }
1984
1985 static inline
1986 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
1987 {
1988         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
1989 }
1990
1991 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
1992 {
1993         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
1994 }
1995
1996 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
1997 {
1998         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
1999 }
2000
2001 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2002                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2003                        const struct cl_page_operations *ops);
2004 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2005                        struct cl_object *obj,
2006                        const struct cl_lock_operations *ops);
2007 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2008                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2009 /** @} helpers */
2010
2011 /** \defgroup cl_object cl_object
2012  * @{
2013  */
2014 struct cl_object *cl_object_top(struct cl_object *o);
2015 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2016                                  const struct lu_fid *fid,
2017                                  const struct cl_object_conf *c);
2018
2019 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2020 void cl_object_put(const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2021 void cl_object_get(struct cl_object *o);
2022 void cl_object_attr_lock(struct cl_object *o);
2023 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2024 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2025                         struct cl_attr *attr);
2026 int  cl_object_attr_update(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2027                            const struct cl_attr *attr, unsigned int valid);
2028 int  cl_object_glimpse(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2029                        struct ost_lvb *lvb);
2030 int  cl_conf_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2031                  const struct cl_object_conf *conf);
2032 int cl_object_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2033 void cl_object_kill(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2034 int  cl_object_getstripe(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2035                          struct lov_user_md __user *lum);
2036 int cl_object_fiemap(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2037                      struct ll_fiemap_info_key *fmkey, struct fiemap *fiemap,
2038                      size_t *buflen);
2039 int cl_object_layout_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2040                          struct cl_layout *cl);
2041 loff_t cl_object_maxbytes(struct cl_object *obj);
2042
2043 /**
2044  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2045  */
2046 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2047 {
2048         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2049 }
2050
2051 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2052 {
2053         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2054         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2055         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2056 }
2057
2058 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2059                                          struct cl_page *page)
2060 {
2061         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2062 }
2063
2064 /**
2065  * Return refcount of cl_object.
2066  */
2067 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2068 {
2069         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2070
2071         return atomic_read(&header->loh_ref);
2072 }
2073
2074 /** @} cl_object */
2075
2076 /** \defgroup cl_page cl_page
2077  * @{
2078  */
2079 enum {
2080         CLP_GANG_OKAY = 0,
2081         CLP_GANG_RESCHED,
2082         CLP_GANG_AGAIN,
2083         CLP_GANG_ABORT
2084 };
2085
2086 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2087 struct cl_page *cl_page_find(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2088                              pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2089                              enum cl_page_type type);
2090 struct cl_page *cl_page_alloc(const struct lu_env *env,
2091                               struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2092                               struct page *vmpage,
2093                               enum cl_page_type type);
2094 void cl_page_get(struct cl_page *page);
2095 void cl_page_put(const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2096 void cl_page_print(const struct lu_env *env, void *cookie, lu_printer_t printer,
2097                    const struct cl_page *pg);
2098 void cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2099                           lu_printer_t printer, const struct cl_page *pg);
2100 struct cl_page *cl_vmpage_page(struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2101
2102 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2103                                        const struct lu_device_type *dtype);
2104
2105 /**
2106  * \name ownership
2107  *
2108  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2109  */
2110 /** @{ */
2111
2112 int cl_page_own(const struct lu_env *env,
2113                 struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2114 int cl_page_own_try(const struct lu_env *env,
2115                     struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2116 void cl_page_assume(const struct lu_env *env,
2117                     struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2118 void cl_page_unassume(const struct lu_env *env,
2119                       struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2120 void cl_page_disown(const struct lu_env *env,
2121                     struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2122 void cl_page_disown0(const struct lu_env *env,
2123                      struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2124 int cl_page_is_owned(const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2125
2126 /** @} ownership */
2127
2128 /**
2129  * \name transfer
2130  *
2131  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2132  * tracking transfer state.
2133  */
2134 /** @{ */
2135 int cl_page_prep(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2136                  struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2137 void cl_page_completion(const struct lu_env *env,
2138                         struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2139 int cl_page_make_ready(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2140                        enum cl_req_type crt);
2141 int cl_page_cache_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2142                       struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2143 void cl_page_clip(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2144                   int from, int to);
2145 int cl_page_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2146 int cl_page_flush(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2147                   struct cl_page *pg);
2148
2149 /** @} transfer */
2150
2151 /**
2152  * \name helper routines
2153  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2154  */
2155 /** @{ */
2156 void cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2157                      struct cl_page *pg);
2158 void cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2159 int cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg);
2160 void cl_page_export(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg, int uptodate);
2161 loff_t cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2162 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2163 size_t cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2164 int cl_pages_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2165
2166 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2167                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2168 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2169                          lu_printer_t printer,
2170                          const struct cl_lock_descr *descr);
2171 /* @} helper */
2172
2173 /**
2174  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2175  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2176  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2177  * layer for recovery purposes.
2178  */
2179 struct cl_client_cache {
2180         /**
2181          * # of client cache refcount
2182          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2183          */
2184         atomic_t                ccc_users;
2185         /**
2186          * # of threads are doing shrinking
2187          */
2188         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2189         /**
2190          * # of LRU entries available
2191          */
2192         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2193         /**
2194          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2195          */
2196         struct list_head        ccc_lru;
2197         /**
2198          * Max # of LRU entries
2199          */
2200         unsigned long           ccc_lru_max;
2201         /**
2202          * Lock to protect ccc_lru list
2203          */
2204         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2205         /**
2206          * Set if unstable check is enabled
2207          */
2208         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2209         /**
2210          * # of unstable pages for this mount point
2211          */
2212         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2213         /**
2214          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2215          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2216          */
2217         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2218
2219 };
2220
2221 /**
2222  * cl_cache functions
2223  */
2224 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2225 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2226 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2227
2228 /** @} cl_page */
2229
2230 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2231  * @{
2232  */
2233
2234 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2235                     struct cl_lock *lock);
2236 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2237                  const struct cl_io *io);
2238 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2239 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2240                                        const struct lu_device_type *dtype);
2241 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2242 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2243                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2244 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2245
2246 /** @} cl_lock */
2247
2248 /** \defgroup cl_io cl_io
2249  * @{
2250  */
2251
2252 int cl_io_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2253                enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2254 int cl_io_sub_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2255                    enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2256 int cl_io_rw_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2257                   enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2258 int cl_io_loop(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2259
2260 void cl_io_fini(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2261 int cl_io_iter_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2262 void cl_io_iter_fini(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2263 int cl_io_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2264 void cl_io_unlock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2265 int cl_io_start(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2266 void cl_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2267 int cl_io_lock_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2268                    struct cl_io_lock_link *link);
2269 int cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2270                          struct cl_lock_descr *descr);
2271 int cl_io_submit_rw(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2272                     enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2273 int cl_io_submit_sync(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2274                       enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2275                       long timeout);
2276 int cl_io_commit_async(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2277                        struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2278                        cl_commit_cbt cb);
2279 int cl_io_read_ahead(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2280                      pgoff_t start, struct cl_read_ahead *ra);
2281 int cl_io_is_going(const struct lu_env *env);
2282
2283 /**
2284  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2285  */
2286 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2287 {
2288         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2289 }
2290
2291 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2292 {
2293         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2294 }
2295
2296 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2297 {
2298         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2299 }
2300
2301 /**
2302  * True, iff \a io is a truncate(2).
2303  */
2304 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2305 {
2306         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2307                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2308 }
2309
2310 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2311
2312 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2313 do {                                                                    \
2314         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2315                                                                         \
2316         BUILD_BUG_ON(offsetof(typeof(*__foo_io), base) != 0);           \
2317         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2318                sizeof(*__foo_io) - sizeof(__foo_io->base));             \
2319 } while (0)
2320
2321 /** @} cl_io */
2322
2323 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2324  * @{
2325  */
2326
2327 /**
2328  * Last page in the page list.
2329  */
2330 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2331 {
2332         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2333         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2334 }
2335
2336 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2337 {
2338         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2339         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2340 }
2341
2342 /**
2343  * Iterate over pages in a page list.
2344  */
2345 #define cl_page_list_for_each(page, list)                              \
2346         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2347
2348 /**
2349  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2350  */
2351 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                \
2352         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2353
2354 void cl_page_list_init(struct cl_page_list *plist);
2355 void cl_page_list_add(struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2356 void cl_page_list_move(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2357                        struct cl_page *page);
2358 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2359                             struct cl_page *page);
2360 void cl_page_list_splice(struct cl_page_list *list, struct cl_page_list *head);
2361 void cl_page_list_del(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist,
2362                       struct cl_page *page);
2363 void cl_page_list_disown(const struct lu_env *env,
2364                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2365 void cl_page_list_fini(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2366
2367 void cl_2queue_init(struct cl_2queue *queue);
2368 void cl_2queue_disown(const struct lu_env *env,
2369                       struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2370 void cl_2queue_discard(const struct lu_env *env,
2371                        struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2372 void cl_2queue_fini(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2373 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2374
2375 /** @} cl_page_list */
2376
2377 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2378                      struct cl_req_attr *attr);
2379
2380 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2381  * @{
2382  */
2383
2384 /**
2385  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2386  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2387  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2388  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2389  */
2390 struct cl_sync_io {
2391         /** number of pages yet to be transferred. */
2392         atomic_t                csi_sync_nr;
2393         /** error code. */
2394         int                     csi_sync_rc;
2395         /** barrier of destroy this structure */
2396         atomic_t                csi_barrier;
2397         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2398         wait_queue_head_t               csi_waitq;
2399         /** callback to invoke when this IO is finished */
2400         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2401                                               struct cl_sync_io *);
2402 };
2403
2404 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2405                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2406 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2407                      long timeout);
2408 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2409                      int ioret);
2410 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2411
2412 /** @} cl_sync_io */
2413
2414 /** \defgroup cl_env cl_env
2415  *
2416  * lu_env handling for a client.
2417  *
2418  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2419  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2420  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2421  * where
2422  *
2423  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2424  *
2425  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2426  *
2427  * On a client both these assumption fails, because every user thread can
2428  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2429  * into VFS or MM that call back into lustre.
2430  *
2431  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2432  * optimizations:
2433  *
2434  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2435  *     longer used environments instead of destroying them;
2436  *
2437  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2438  * @{
2439  */
2440
2441 struct lu_env *cl_env_get(u16 *refcheck);
2442 struct lu_env *cl_env_alloc(u16 *refcheck, __u32 tags);
2443 void cl_env_put(struct lu_env *env, u16 *refcheck);
2444 unsigned int cl_env_cache_purge(unsigned int nr);
2445 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2446 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2447
2448 /** @} cl_env */
2449
2450 /*
2451  * Misc
2452  */
2453 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2454
2455 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2456                                 struct lu_device_type *ldt,
2457                                 struct lu_device *next);
2458 /** @} clio */
2459
2460 int cl_global_init(void);
2461 void cl_global_fini(void);
2462
2463 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */