5af115351148c89d9890cb91cefe26112c15c914
[cascardo/linux.git] / drivers / staging / lustre / lustre / include / cl_object.h
1 /*
2  * GPL HEADER START
3  *
4  * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
8  * as published by the Free Software Foundation.
9  *
10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  * General Public License version 2 for more details (a copy is included
14  * in the LICENSE file that accompanied this code).
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * version 2 along with this program; If not, see
18  * http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
19  *
20  * GPL HEADER END
21  */
22 /*
23  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
24  * Use is subject to license terms.
25  *
26  * Copyright (c) 2011, 2015, Intel Corporation.
27  */
28 /*
29  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
30  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
31  */
32 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
33 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
34
35 /** \defgroup clio clio
36  *
37  * Client objects implement io operations and cache pages.
38  *
39  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
40  *
41  * Big Theory Statement.
42  *
43  * Layered objects.
44  *
45  * Client implementation is based on the following data-types:
46  *
47  *   - cl_object
48  *
49  *   - cl_page
50  *
51  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
52  *
53  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
54  *               system call, or write-out of pages from under the lock being
55  *               canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
56  *               independently, thus achieving high degree of transfer
57  *               parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
58  *               the multiple threads (although in the most usual case of
59  *               read/write system call it is associated with the single user
60  *               thread, that issued the system call).
61  *
62  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
63  *               constructed by req-forming engine that tries to saturate
64  *               transport with large and continuous transfers.
65  *
66  * Terminology
67  *
68  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
69  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
70  *     RPC, is referred to as "a transfer"
71  *
72  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
73  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
74  *     is not layer specific.
75  *
76  * Locking.
77  *
78  *  - i_mutex
79  *      - PG_locked
80  *        - cl_object_header::coh_page_guard
81  *        - lu_site::ls_guard
82  *
83  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
84  * reference-counting design.
85  *
86  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
87  * design.
88  *
89  * @{
90  */
91
92 /*
93  * super-class definitions.
94  */
95 #include "lu_object.h"
96 #include <linux/atomic.h>
97 #include "linux/lustre_compat25.h"
98 #include <linux/mutex.h>
99 #include <linux/radix-tree.h>
100 #include <linux/spinlock.h>
101 #include <linux/wait.h>
102
103 struct inode;
104
105 struct cl_device;
106 struct cl_device_operations;
107
108 struct cl_object;
109 struct cl_object_page_operations;
110 struct cl_object_lock_operations;
111
112 struct cl_page;
113 struct cl_page_slice;
114 struct cl_lock;
115 struct cl_lock_slice;
116
117 struct cl_lock_operations;
118 struct cl_page_operations;
119
120 struct cl_io;
121 struct cl_io_slice;
122
123 struct cl_req;
124 struct cl_req_slice;
125
126 /**
127  * Operations for each data device in the client stack.
128  *
129  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
130  */
131 struct cl_device_operations {
132         /**
133          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
134          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
135          * data, and to attach them to the cl_req by calling
136          * cl_req_slice_add().
137          *
138          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
139          * \see vvp_req_init()
140          */
141         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
142                             struct cl_req *req);
143 };
144
145 /**
146  * Device in the client stack.
147  *
148  * \see vvp_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
149  */
150 struct cl_device {
151         /** Super-class. */
152         struct lu_device                   cd_lu_dev;
153         /** Per-layer operation vector. */
154         const struct cl_device_operations *cd_ops;
155 };
156
157 /** \addtogroup cl_object cl_object
158  * @{
159  */
160 /**
161  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
162  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
163  * from sub-objects' ones.
164  */
165 struct cl_attr {
166         /** Object size, in bytes */
167         loff_t cat_size;
168         /**
169          * Known minimal size, in bytes.
170          *
171          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
172          */
173         loff_t cat_kms;
174         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
175         time64_t cat_mtime;
176         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
177         time64_t cat_atime;
178         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
179         time64_t cat_ctime;
180         /**
181          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
182          *
183          * \todo XXX An interface for block size is needed.
184          */
185         __u64  cat_blocks;
186         /**
187          * User identifier for quota purposes.
188          */
189         uid_t  cat_uid;
190         /**
191          * Group identifier for quota purposes.
192          */
193         gid_t  cat_gid;
194
195         /* nlink of the directory */
196         __u64  cat_nlink;
197 };
198
199 /**
200  * Fields in cl_attr that are being set.
201  */
202 enum cl_attr_valid {
203         CAT_SIZE   = 1 << 0,
204         CAT_KMS    = 1 << 1,
205         CAT_MTIME  = 1 << 3,
206         CAT_ATIME  = 1 << 4,
207         CAT_CTIME  = 1 << 5,
208         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
209         CAT_UID    = 1 << 7,
210         CAT_GID    = 1 << 8
211 };
212
213 /**
214  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
215  * stacks.
216  *
217  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
218  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
219  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
220  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
221  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
222  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
223  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
224  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
225  *    table.
226  *
227  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
228  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
229  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
230  *    layers:
231  *
232  *      - vvp
233  *      - lov
234  *
235  *    whereas its sub-objects are composed of
236  *
237  *      - lovsub
238  *      - osc
239  *
240  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
241  *    track of the object-subobject relationship.
242  *
243  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
244  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
245  *    destroyed too.
246  *
247  * \see vvp_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
248  */
249 struct cl_object {
250         /** super class */
251         struct lu_object                   co_lu;
252         /** per-object-layer operations */
253         const struct cl_object_operations *co_ops;
254         /** offset of page slice in cl_page buffer */
255         int                                co_slice_off;
256 };
257
258 /**
259  * Description of the client object configuration. This is used for the
260  * creation of a new client object that is identified by a more state than
261  * fid.
262  */
263 struct cl_object_conf {
264         /** Super-class. */
265         struct lu_object_conf     coc_lu;
266         union {
267                 /**
268                  * Object layout. This is consumed by lov.
269                  */
270                 struct lustre_md *coc_md;
271                 /**
272                  * Description of particular stripe location in the
273                  * cluster. This is consumed by osc.
274                  */
275                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
276         } u;
277         /**
278          * VFS inode. This is consumed by vvp.
279          */
280         struct inode         *coc_inode;
281         /**
282          * Layout lock handle.
283          */
284         struct ldlm_lock         *coc_lock;
285         /**
286          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
287          */
288         int                       coc_opc;
289 };
290
291 enum {
292         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
293          * holding layout lock.
294          */
295         OBJECT_CONF_SET = 0,
296         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
297          * layout lock.
298          */
299         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
300         /** wait for old layout to go away so that new layout can be set up. */
301         OBJECT_CONF_WAIT = 2
302 };
303
304 /**
305  * Operations implemented for each cl object layer.
306  *
307  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
308  */
309 struct cl_object_operations {
310         /**
311          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
312          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
313          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
314          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
315          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
316          * sense). Optional.
317          *
318          * \retval NULL success.
319          *
320          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
321          *
322          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
323          *       to be used instead of newly created.
324          */
325         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
326                               struct cl_page *page, pgoff_t index);
327         /**
328          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
329          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
330          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
331          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
332          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
333          */
334         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
335                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
336                               const struct cl_io *io);
337         /**
338          * Initialize io state for a given layer.
339          *
340          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
341          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
342          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
343          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
344          * participating in this io share the same session.
345          */
346         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
347                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
348         /**
349          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
350          * called top-to-bottom through all object layers.
351          *
352          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
353          *
354          * \return   0: to continue
355          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
356          * from enclosing cl_object_attr_get())
357          * \return -ve: to signal error
358          */
359         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
360                             struct cl_attr *attr);
361         /**
362          * Update attributes.
363          *
364          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
365          * indicating what attributes are to be set.
366          *
367          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
368          *
369          * \return the same convention as for
370          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
371          */
372         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
373                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
374         /**
375          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
376          * configuration.
377          *
378          * XXX error conditions and handling.
379          */
380         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
381                             const struct cl_object_conf *conf);
382         /**
383          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
384          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
385          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
386          *
387          * \see vvp_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
388          * \see osc_object_glimpse()
389          */
390         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
391                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
392         /**
393          * Object prune method. Called when the layout is going to change on
394          * this object, therefore each layer has to clean up their cache,
395          * mainly pages and locks.
396          */
397         int (*coo_prune)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
398 };
399
400 /**
401  * Extended header for client object.
402  */
403 struct cl_object_header {
404         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
405          * here.
406          */
407         struct lu_object_header  coh_lu;
408
409         /**
410          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
411          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
412          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
413          * field allows certain code to be written generically, without
414          * limiting possible cl_object layouts unduly.
415          */
416         struct cl_object_header *coh_parent;
417         /**
418          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
419          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
420          * from.
421          *
422          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
423          */
424         spinlock_t               coh_attr_guard;
425         /**
426          * Size of cl_page + page slices
427          */
428         unsigned short           coh_page_bufsize;
429         /**
430          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
431          * sub-object, etc.
432          */
433         unsigned char            coh_nesting;
434 };
435
436 /**
437  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
438  * layer top-to-bottom to \a slice.
439  */
440 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                \
441         list_for_each_entry((slice),                                \
442                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,    \
443                                 co_lu.lo_linkage)
444 /**
445  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
446  * layer bottom-to-top to \a slice.
447  */
448 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                         \
449         list_for_each_entry_reverse((slice),                         \
450                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
451                                         co_lu.lo_linkage)
452 /** @} cl_object */
453
454 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
455
456 /** \addtogroup cl_page cl_page
457  * @{
458  */
459
460 /** \struct cl_page
461  * Layered client page.
462  *
463  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
464  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
465  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
466  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
467  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
468  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
469  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
470  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
471  *
472  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
473  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
474  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
475  *    current design) that
476  *
477  *      - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
478  *        memory pressure),
479  *
480  *      - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
481  *        environment.
482  *
483  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
484  *    established when cl_page is created.
485  *
486  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
487  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
488  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
489  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
490  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
491  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
492  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
493  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
494  *
495  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
496  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
497  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
498  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
499  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
500  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
501  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
502  *    different ways to own a page in the client:
503  *
504  *      - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
505  *
506  *      - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
507  *        the ownership from the VM (cl_page_assume()).
508  *
509  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
510  *    cl_page_unassume().
511  *
512  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
513  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
514  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
515  *    destroyed.
516  *
517  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
518  *    pages is the following:
519  *
520  *      - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
521  *        to a page:
522  *
523  *          - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
524  *            spin-lock;
525  *
526  *          - by starting from VM-locked struct page and following some
527  *            hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
528  *            the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
529  *
530  *      - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
531  *        ways are severed with the proper synchronization
532  *        (cl_page_delete());
533  *
534  *      - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
535  *        lock;
536  *
537  *      - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
538  *        are allowed (checked in cl_page_get()).
539  *
540  *    Together this guarantees that when last reference to a
541  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
542  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
543  *    ones exist.
544  *
545  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
546  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
547  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
548  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
549  *    page.
550  *
551  * Linux Kernel implementation.
552  *
553  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
554  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
555  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
556  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
557  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
558  *    private data structures).
559  *
560  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
561  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
562  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
563  *    transfer.
564  *
565  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
566  *        write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
567  */
568
569 /**
570  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
571  *
572  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
573  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
574  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
575  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
576  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
577  * are interested in them.
578  */
579 enum cl_page_state {
580         /**
581          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
582          * following cases:
583          *
584          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
585          *     owns it;
586          *
587          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
588          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
589          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
590          *
591          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
592          *     evict the page form the memory;
593          *
594          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
595          */
596         CPS_CACHED,
597         /**
598          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
599          * state as a result of
600          *
601          *     - io creating new page and immediately owning it;
602          *
603          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
604          *     and owning it;
605          *
606          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
607          *     and waiting for owner to release the page;
608          *
609          * Page leaves owned state in the following cases:
610          *
611          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
612          *     the cache, doing nothing;
613          *
614          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
615          *     this page;
616          *
617          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
618          *     transfer for this page;
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
621          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
622          *
623          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
624          */
625         CPS_OWNED,
626         /**
627          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
628          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
629          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
630          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
631          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
632          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
633          * made by the hosting environment (that effectively means that the
634          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
635          * advance". This property is mentioned, because it is important when
636          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
637          * enter this state as a result of
638          *
639          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
640          *     write-out of this page, or
641          *
642          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
643          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
644          *     transfer.
645          *
646          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
647          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
648          *
649          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
650          *
651          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
652          */
653         CPS_PAGEOUT,
654         /**
655          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
656          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
657          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
658          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
659          * pages.
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_PAGEIN,
666         /**
667          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
668          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
669          * of truncate.
670          *
671          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
672          *
673          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
674          */
675         CPS_FREEING,
676         CPS_NR
677 };
678
679 enum cl_page_type {
680         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
681          * belongs to.
682          */
683         CPT_CACHEABLE = 1,
684
685         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
686          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
687          *  it is used in DirectIO and lockless IO.
688          */
689         CPT_TRANSIENT,
690 };
691
692 /**
693  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
694  * immutables.
695  *
696  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
697  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
698  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
699  * cl_page::cp_owner (when set).
700  */
701 struct cl_page {
702         /** Reference counter. */
703         atomic_t             cp_ref;
704         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
705         struct cl_object        *cp_obj;
706         /** vmpage */
707         struct page             *cp_vmpage;
708         /** Linkage of pages within group. Pages must be owned */
709         struct list_head         cp_batch;
710         /** List of slices. Immutable after creation. */
711         struct list_head         cp_layers;
712         /** Linkage of pages within cl_req. */
713         struct list_head         cp_flight;
714         /**
715          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
716          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
717          */
718         const enum cl_page_state cp_state;
719         /**
720          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
721          * creation.
722          */
723         enum cl_page_type       cp_type;
724
725         /**
726          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
727          * by sub-io. Protected by a VM lock.
728          */
729         struct cl_io        *cp_owner;
730         /**
731          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
732          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
733          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
734          */
735         struct cl_req      *cp_req;
736         /** List of references to this page, for debugging. */
737         struct lu_ref       cp_reference;
738         /** Link to an object, for debugging. */
739         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
740         /** Link to a queue, for debugging. */
741         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
742         /** Assigned if doing a sync_io */
743         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
744 };
745
746 /**
747  * Per-layer part of cl_page.
748  *
749  * \see vvp_page, lov_page, osc_page
750  */
751 struct cl_page_slice {
752         struct cl_page            *cpl_page;
753         pgoff_t                          cpl_index;
754         /**
755          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
756          * creation.
757          */
758         struct cl_object                *cpl_obj;
759         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
760         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
761         struct list_head                       cpl_linkage;
762 };
763
764 /**
765  * Lock mode. For the client extent locks.
766  *
767  * \ingroup cl_lock
768  */
769 enum cl_lock_mode {
770         CLM_READ,
771         CLM_WRITE,
772         CLM_GROUP
773 };
774
775 /**
776  * Requested transfer type.
777  * \ingroup cl_req
778  */
779 enum cl_req_type {
780         CRT_READ,
781         CRT_WRITE,
782         CRT_NR
783 };
784
785 /**
786  * Per-layer page operations.
787  *
788  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
789  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
790  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
791  *
792  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
793  */
794 struct cl_page_operations {
795         /**
796          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
797          * implement these. Current code assumes that this functionality is
798          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
799          */
800
801         /**
802          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
803          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
804          * not owned by other io, and no transfer is going on against
805          * it. Optional.
806          *
807          * \see cl_page_own()
808          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
809          */
810         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
811                         const struct cl_page_slice *slice,
812                         struct cl_io *io, int nonblock);
813         /** Called when ownership it yielded. Optional.
814          *
815          * \see cl_page_disown()
816          * \see vvp_page_disown()
817          */
818         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
819                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
820         /**
821          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
822          * view. Optional.
823          *
824          * \see cl_page_assume()
825          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
826          */
827         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
828                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
829         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
830          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
831          * it.
832          *
833          * \see cl_page_unassume()
834          * \see vvp_page_unassume()
835          */
836         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
837                              const struct cl_page_slice *slice,
838                              struct cl_io *io);
839         /**
840          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
841          *
842          * \see cl_page_export()
843          * \see vvp_page_export()
844          */
845         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
846                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
847         /**
848          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
849          * sense). Used for assertions.
850          *
851          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
852          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
853          * \retval       0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
854          */
855         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
856                                const struct cl_page_slice *slice);
857         /**
858          * Page destruction.
859          */
860
861         /**
862          * Called when page is truncated from the object. Optional.
863          *
864          * \see cl_page_discard()
865          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
866          */
867         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
868                             const struct cl_page_slice *slice,
869                             struct cl_io *io);
870         /**
871          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
872          * destroyed. Optional.
873          *
874          * \see cl_page_delete()
875          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
876          */
877         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
878                            const struct cl_page_slice *slice);
879         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
880         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
881                          struct cl_page_slice *slice);
882
883         /**
884          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
885          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
886          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
887          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
888          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
889          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
890          * user goes away, too.
891          *
892          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
893          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
894          * \retval       0: this layer cannot decide.
895          *
896          * \see cl_page_is_under_lock()
897          */
898         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
899                                  const struct cl_page_slice *slice,
900                                  struct cl_io *io, pgoff_t *max);
901
902         /**
903          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
904          *
905          * \see cl_page_print()
906          */
907         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
908                          const struct cl_page_slice *slice,
909                          void *cookie, lu_printer_t p);
910         /**
911          * \name transfer
912          *
913          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
914          * transfer formation and life-cycle.
915          *
916          * @{
917          */
918         /**
919          * Request type dependent vector of operations.
920          *
921          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
922          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
923          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
924          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
925          * provided. That is, method invocation usually looks like
926          *
927          *       slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
928          */
929         struct {
930                 /**
931                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
932                  * cl_page_list.
933                  *
934                  * \return    0  : page is eligible for submission;
935                  * \return    -EALREADY : skip this page;
936                  * \return    -ve       : error.
937                  *
938                  * \see cl_page_prep()
939                  */
940                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
941                                  const struct cl_page_slice *slice,
942                                  struct cl_io *io);
943                 /**
944                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
945                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
946                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
947                  *
948                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
949                  * guaranteed however, that the page involved and its object
950                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
951                  * safe).
952                  *
953                  * \see cl_page_completion()
954                  */
955                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
956                                        const struct cl_page_slice *slice,
957                                        int ioret);
958                 /**
959                  * Called when cached page is about to be added to the
960                  * cl_req as a part of req formation.
961                  *
962                  * \return    0       : proceed with this page;
963                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
964                  * \return    -ve     : error.
965                  *
966                  * \see cl_page_make_ready()
967                  */
968                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
969                                        const struct cl_page_slice *slice);
970         } io[CRT_NR];
971         /**
972          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
973          * transmitted.
974          *
975          * This is used for immediate transfers.
976          *
977          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
978          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
979          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
980          * this for page queues.
981          *
982          * \see cl_page_clip()
983          */
984         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
985                          const struct cl_page_slice *slice,
986                          int from, int to);
987         /**
988          * \pre  the page was queued for transferring.
989          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
990          *       is returned if it has already been in transferring.
991          *
992          * This is one of seldom page operation which is:
993          * 0. called from top level;
994          * 1. don't have vmpage locked;
995          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
996          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
997          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
998          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
999          *
1000          * \see osc_page_cancel().
1001          */
1002         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1003                           const struct cl_page_slice *slice);
1004         /**
1005          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1006          * right now.
1007          *
1008          * \see cl_page_flush()
1009          */
1010         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1011                          const struct cl_page_slice *slice,
1012                          struct cl_io *io);
1013         /** @} transfer */
1014 };
1015
1016 /**
1017  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1018  */
1019 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                  \
1020 do {                                                                \
1021         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1022                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);        \
1023                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1024                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);             \
1025         }                                                              \
1026 } while (0)
1027
1028 /**
1029  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1030  */
1031 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                      \
1032 do {                                                                      \
1033         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                    \
1034                 LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1035                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1036                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);                   \
1037         }                                                                    \
1038 } while (0)
1039
1040 static inline struct page *cl_page_vmpage(struct cl_page *page)
1041 {
1042         LASSERT(page->cp_vmpage);
1043         return page->cp_vmpage;
1044 }
1045
1046 /**
1047  * Check if a cl_page is in use.
1048  *
1049  * Client cache holds a refcount, this refcount will be dropped when
1050  * the page is taken out of cache, see vvp_page_delete().
1051  */
1052 static inline bool __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1053 {
1054         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc + 1);
1055 }
1056
1057 /**
1058  * Caller itself holds a refcount of cl_page.
1059  */
1060 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1061 /**
1062  * Caller doesn't hold a refcount.
1063  */
1064 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1065
1066 /** @} cl_page */
1067
1068 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1069  * @{
1070  */
1071 /** \struct cl_lock
1072  *
1073  * Extent locking on the client.
1074  *
1075  * LAYERING
1076  *
1077  * The locking model of the new client code is built around
1078  *
1079  *      struct cl_lock
1080  *
1081  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1082  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1083  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1084  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1085  *
1086  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1087  *
1088  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1089  *     - lov_lock (lov specific data).
1090  *
1091  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1092  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1093  *
1094  *     - lovsub_lock, and
1095  *     - osc_lock
1096  *
1097  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1098  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1099  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1100  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1101  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1102  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1103  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1104  *
1105  * LIFE CYCLE
1106  *
1107  * cl_lock is a cacheless data container for the requirements of locks to
1108  * complete the IO. cl_lock is created before I/O starts and destroyed when the
1109  * I/O is complete.
1110  *
1111  * cl_lock depends on LDLM lock to fulfill lock semantics. LDLM lock is attached
1112  * to cl_lock at OSC layer. LDLM lock is still cacheable.
1113  *
1114  * INTERFACE AND USAGE
1115  *
1116  * Two major methods are supported for cl_lock: clo_enqueue and clo_cancel.  A
1117  * cl_lock is enqueued by cl_lock_request(), which will call clo_enqueue()
1118  * methods for each layer to enqueue the lock. At the LOV layer, if a cl_lock
1119  * consists of multiple sub cl_locks, each sub locks will be enqueued
1120  * correspondingly. At OSC layer, the lock enqueue request will tend to reuse
1121  * cached LDLM lock; otherwise a new LDLM lock will have to be requested from
1122  * OST side.
1123  *
1124  * cl_lock_cancel() must be called to release a cl_lock after use. clo_cancel()
1125  * method will be called for each layer to release the resource held by this
1126  * lock. At OSC layer, the reference count of LDLM lock, which is held at
1127  * clo_enqueue time, is released.
1128  *
1129  * LDLM lock can only be canceled if there is no cl_lock using it.
1130  *
1131  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1132  *
1133  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1134  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1135  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1136  *
1137  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1138  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1139  *
1140  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1141  *
1142  *     - locks are released after IO is complete.
1143  *
1144  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1145  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1146  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1147  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1148  *
1149  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1150  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1151  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1152  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1153  * sacrificing correctness. This includes:
1154  *
1155  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1156  *  atomicity;
1157  *
1158  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1159  *
1160  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1161  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1162  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1163  *
1164  * Interaction with DLM
1165  *
1166  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1167  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1168  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1169  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1170  * description of interaction with DLM.
1171  */
1172
1173 /**
1174  * Lock description.
1175  */
1176 struct cl_lock_descr {
1177         /** Object this lock is granted for. */
1178         struct cl_object *cld_obj;
1179         /** Index of the first page protected by this lock. */
1180         pgoff_t    cld_start;
1181         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1182         pgoff_t    cld_end;
1183         /** Group ID, for group lock */
1184         __u64        cld_gid;
1185         /** Lock mode. */
1186         enum cl_lock_mode cld_mode;
1187         /**
1188          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1189          * enum cl_enq_flags.
1190          */
1191         __u32        cld_enq_flags;
1192 };
1193
1194 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]:%x"
1195 #define PDESCR(descr)                                              \
1196         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1197         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end, (descr)->cld_enq_flags
1198
1199 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1200
1201 /**
1202  * Layered client lock.
1203  */
1204 struct cl_lock {
1205         /** List of slices. Immutable after creation. */
1206         struct list_head            cll_layers;
1207         /** lock attribute, extent, cl_object, etc. */
1208         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1209 };
1210
1211 /**
1212  * Per-layer part of cl_lock
1213  *
1214  * \see vvp_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1215  */
1216 struct cl_lock_slice {
1217         struct cl_lock            *cls_lock;
1218         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1219          * creation.
1220          */
1221         struct cl_object                *cls_obj;
1222         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1223         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1224         struct list_head                       cls_linkage;
1225 };
1226
1227 /**
1228  *
1229  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1230  */
1231 struct cl_lock_operations {
1232         /** @{ */
1233         /**
1234          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1235          *
1236          * \retval 0    this layer has enqueued the lock successfully
1237          * \retval >0   this layer has enqueued the lock, but need to wait on
1238          *              @anchor for resources
1239          * \retval -ve  failure
1240          *
1241          * \see vvp_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1242          * \see osc_lock_enqueue()
1243          */
1244         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1245                             const struct cl_lock_slice *slice,
1246                             struct cl_io *io, struct cl_sync_io *anchor);
1247         /**
1248          * Cancel a lock, release its DLM lock ref, while does not cancel the
1249          * DLM lock
1250          */
1251         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1252                            const struct cl_lock_slice *slice);
1253         /** @} */
1254         /**
1255          * Destructor. Frees resources and the slice.
1256          *
1257          * \see vvp_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1258          * \see osc_lock_fini()
1259          */
1260         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1261         /**
1262          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1263          */
1264         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1265                          void *cookie, lu_printer_t p,
1266                          const struct cl_lock_slice *slice);
1267 };
1268
1269 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                  \
1270 do {                                                                \
1271         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1272                                                                         \
1273         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1274                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1275                 CDEBUG(mask, format, ## __VA_ARGS__);             \
1276         }                                                              \
1277 } while (0)
1278
1279 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                        \
1280         if (likely(expr))                                              \
1281                 break;                                            \
1282                                                                         \
1283         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1284         LBUG();                                                  \
1285 } while (0)
1286
1287 /** @} cl_lock */
1288
1289 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1290  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1291  *
1292  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1293  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1294  * pages:
1295  *
1296  *     - submit pages for an immediate transfer,
1297  *
1298  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1299  *
1300  *     - discard pages.
1301  *
1302  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1303  *
1304  * \todo XXX concurrency control.
1305  *
1306  * @{
1307  */
1308 struct cl_page_list {
1309         unsigned             pl_nr;
1310         struct list_head           pl_pages;
1311         struct task_struct      *pl_owner;
1312 };
1313
1314 /**
1315  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1316  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1317  */
1318 struct cl_2queue {
1319         struct cl_page_list c2_qin;
1320         struct cl_page_list c2_qout;
1321 };
1322
1323 /** @} cl_page_list */
1324
1325 /** \addtogroup cl_io cl_io
1326  * @{
1327  */
1328 /** \struct cl_io
1329  * I/O
1330  *
1331  * cl_io represents a high level I/O activity like
1332  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1333  * lock.
1334  *
1335  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1336  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1337  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1338  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1339  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1340  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1341  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1342  * by using free-lists, see cl_env_get().
1343  *
1344  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1345  * cl_io_type.
1346  *
1347  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1348  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1349  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1350  * released.
1351  *
1352  * For read/write io overall execution plan is as following:
1353  *
1354  *     (0) initialize io state through all layers;
1355  *
1356  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1357  *
1358  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1359  *
1360  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1361  *
1362  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1363  *       (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1364  *       cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1365  *       cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1366  *
1367  *     (5) release locks
1368  *
1369  *     (6) repeat loop.
1370  *
1371  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1372  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1373  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1374  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1375  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1376  */
1377
1378 /** IO types */
1379 enum cl_io_type {
1380         /** read system call */
1381         CIT_READ,
1382         /** write system call */
1383         CIT_WRITE,
1384         /** truncate, utime system calls */
1385         CIT_SETATTR,
1386         /**
1387          * page fault handling
1388          */
1389         CIT_FAULT,
1390         /**
1391          * fsync system call handling
1392          * To write out a range of file
1393          */
1394         CIT_FSYNC,
1395         /**
1396          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1397          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1398          *
1399          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1400          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1401          *     to the server;
1402          *
1403          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1404          *     for memory cleansing;
1405          *
1406          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1407          *
1408          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1409          *
1410          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1411          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1412          * cl_io_loop() is never called for it.
1413          */
1414         CIT_MISC,
1415         CIT_OP_NR
1416 };
1417
1418 /**
1419  * States of cl_io state machine
1420  */
1421 enum cl_io_state {
1422         /** Not initialized. */
1423         CIS_ZERO,
1424         /** Initialized. */
1425         CIS_INIT,
1426         /** IO iteration started. */
1427         CIS_IT_STARTED,
1428         /** Locks taken. */
1429         CIS_LOCKED,
1430         /** Actual IO is in progress. */
1431         CIS_IO_GOING,
1432         /** IO for the current iteration finished. */
1433         CIS_IO_FINISHED,
1434         /** Locks released. */
1435         CIS_UNLOCKED,
1436         /** Iteration completed. */
1437         CIS_IT_ENDED,
1438         /** cl_io finalized. */
1439         CIS_FINI
1440 };
1441
1442 /**
1443  * IO state private for a layer.
1444  *
1445  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
1446  * dynamically.
1447  *
1448  * \see vvp_io, lov_io, osc_io
1449  */
1450 struct cl_io_slice {
1451         struct cl_io              *cis_io;
1452         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
1453         struct cl_object              *cis_obj;
1454         /** io operations. Immutable after creation. */
1455         const struct cl_io_operations *cis_iop;
1456         /**
1457          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
1458          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
1459          */
1460         struct list_head                     cis_linkage;
1461 };
1462
1463 typedef void (*cl_commit_cbt)(const struct lu_env *, struct cl_io *,
1464                               struct cl_page *);
1465 /**
1466  * Per-layer io operations.
1467  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
1468  */
1469 struct cl_io_operations {
1470         /**
1471          * Vector of io state transition methods for every io type.
1472          *
1473          * \see cl_page_operations::io
1474          */
1475         struct {
1476                 /**
1477                  * Prepare io iteration at a given layer.
1478                  *
1479                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
1480                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
1481                  * layer selects what work it will do during this iteration.
1482                  *
1483                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
1484                  */
1485                 int (*cio_iter_init)(const struct lu_env *env,
1486                                      const struct cl_io_slice *slice);
1487                 /**
1488                  * Finalize io iteration.
1489                  *
1490                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
1491                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
1492                  * continued.
1493                  *
1494                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
1495                  */
1496                 void (*cio_iter_fini)(const struct lu_env *env,
1497                                       const struct cl_io_slice *slice);
1498                 /**
1499                  * Collect locks for the current iteration of io.
1500                  *
1501                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
1502                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
1503                  * anything, instead it should post a lock through
1504                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
1505                  * sorted and enqueued in the proper order.
1506                  */
1507                 int  (*cio_lock)(const struct lu_env *env,
1508                                  const struct cl_io_slice *slice);
1509                 /**
1510                  * Finalize unlocking.
1511                  *
1512                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
1513                  * functionality, after generic code released all locks
1514                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
1515                  */
1516                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
1517                                     const struct cl_io_slice *slice);
1518                 /**
1519                  * Start io iteration.
1520                  *
1521                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
1522                  * commence actual IO. In the current implementation,
1523                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
1524                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
1525                  * are called when everything is done.
1526                  */
1527                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
1528                                   const struct cl_io_slice *slice);
1529                 /**
1530                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
1531                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
1532                  */
1533                 void (*cio_end)(const struct lu_env *env,
1534                                 const struct cl_io_slice *slice);
1535                 /**
1536                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
1537                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
1538                  */
1539                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
1540                                     const struct cl_io_slice *slice,
1541                                     size_t nob);
1542                 /**
1543                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
1544                  */
1545                 void (*cio_fini)(const struct lu_env *env,
1546                                  const struct cl_io_slice *slice);
1547         } op[CIT_OP_NR];
1548
1549                 /**
1550                  * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
1551                  * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
1552                  * non-zero if failed to submit even the single page. If
1553                  * submission failed after some pages were moved into \a
1554                  * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
1555                  * executed on them.
1556                  */
1557                 int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
1558                                    const struct cl_io_slice *slice,
1559                                    enum cl_req_type crt,
1560                                    struct cl_2queue *queue);
1561         /**
1562          * Queue async page for write.
1563          * The difference between cio_submit and cio_queue is that
1564          * cio_submit is for urgent request.
1565          */
1566         int  (*cio_commit_async)(const struct lu_env *env,
1567                                  const struct cl_io_slice *slice,
1568                                  struct cl_page_list *queue, int from, int to,
1569                                  cl_commit_cbt cb);
1570         /**
1571          * Read missing page.
1572          *
1573          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
1574          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
1575          *
1576          * \pre io->ci_type == CIT_READ
1577          */
1578         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
1579                              const struct cl_io_slice *slice,
1580                              const struct cl_page_slice *page);
1581         /**
1582          * Optional debugging helper. Print given io slice.
1583          */
1584         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
1585                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
1586 };
1587
1588 /**
1589  * Flags to lock enqueue procedure.
1590  * \ingroup cl_lock
1591  */
1592 enum cl_enq_flags {
1593         /**
1594          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
1595          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
1596          */
1597         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
1598         /**
1599          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
1600          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
1601          */
1602         CEF_ASYNC       = 0x00000002,
1603         /**
1604          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
1605          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
1606          * protected by this lock, without sending them to the server.
1607          */
1608         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
1609         /**
1610          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
1611          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
1612          * into lockless mode.
1613          *
1614          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
1615          */
1616         CEF_MUST         = 0x00000008,
1617         /**
1618          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
1619          * not used currently.
1620          *
1621          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
1622          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
1623          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
1624          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
1625          * that are described by the enqueue flags.
1626          */
1627         CEF_NEVER       = 0x00000010,
1628         /**
1629          * for async glimpse lock.
1630          */
1631         CEF_AGL   = 0x00000020,
1632         /**
1633          * enqueue a lock to test DLM lock existence.
1634          */
1635         CEF_PEEK        = 0x00000040,
1636         /**
1637          * mask of enq_flags.
1638          */
1639         CEF_MASK         = 0x0000007f,
1640 };
1641
1642 /**
1643  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
1644  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
1645  */
1646 struct cl_io_lock_link {
1647         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
1648         struct list_head           cill_linkage;
1649         struct cl_lock          cill_lock;
1650         /** optional destructor */
1651         void           (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
1652                                     struct cl_io_lock_link *link);
1653 };
1654 #define cill_descr      cill_lock.cll_descr
1655
1656 /**
1657  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
1658  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
1659  * possible, because
1660  *
1661  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
1662  *      "cascading timeouts";
1663  *
1664  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
1665  *      see comment in osc_lock_enqueue(),
1666  *
1667  * but there are certain situations where this is unavoidable:
1668  *
1669  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
1670  *
1671  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
1672  *
1673  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
1674  *
1675  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
1676  *      is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
1677  *      locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
1678  *      the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
1679  *      case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
1680  *
1681  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
1682  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
1683  * enqueued.
1684  */
1685 struct cl_lockset {
1686         /** locks to be acquired. */
1687         struct list_head  cls_todo;
1688         /** locks acquired. */
1689         struct list_head  cls_done;
1690 };
1691
1692 /**
1693  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
1694  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
1695  */
1696 enum cl_io_lock_dmd {
1697         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
1698         CILR_MANDATORY = 0,
1699         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
1700         CILR_MAYBE,
1701         /** Never lock: there is no cache (e.g., lockless IO). */
1702         CILR_NEVER
1703 };
1704
1705 enum cl_fsync_mode {
1706         /** start writeback, do not wait for them to finish */
1707         CL_FSYNC_NONE  = 0,
1708         /** start writeback and wait for them to finish */
1709         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
1710         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
1711         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
1712         /** start writeback and make sure they have reached storage before
1713          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished
1714          */
1715         CL_FSYNC_ALL   = 3
1716 };
1717
1718 struct cl_io_rw_common {
1719         loff_t      crw_pos;
1720         size_t      crw_count;
1721         int      crw_nonblock;
1722 };
1723
1724 /**
1725  * State for io.
1726  *
1727  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
1728  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
1729  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
1730  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
1731  * mutable cl_io fields.
1732  */
1733 struct cl_io {
1734         /** type of this IO. Immutable after creation. */
1735         enum cl_io_type         ci_type;
1736         /** current state of cl_io state machine. */
1737         enum cl_io_state               ci_state;
1738         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
1739         struct cl_object              *ci_obj;
1740         /**
1741          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
1742          * creation.
1743          */
1744         struct cl_io              *ci_parent;
1745         /** List of slices. Immutable after creation. */
1746         struct list_head                     ci_layers;
1747         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
1748         struct cl_lockset             ci_lockset;
1749         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
1750         enum cl_io_lock_dmd         ci_lockreq;
1751         union {
1752                 struct cl_rd_io {
1753                         struct cl_io_rw_common rd;
1754                 } ci_rd;
1755                 struct cl_wr_io {
1756                         struct cl_io_rw_common wr;
1757                         int                 wr_append;
1758                         int                 wr_sync;
1759                 } ci_wr;
1760                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
1761                 struct cl_setattr_io {
1762                         struct ost_lvb   sa_attr;
1763                         unsigned int     sa_valid;
1764                 } ci_setattr;
1765                 struct cl_fault_io {
1766                         /** page index within file. */
1767                         pgoff_t  ft_index;
1768                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
1769                         int          ft_nob;
1770                         /** writable page? for nopage() only */
1771                         int          ft_writable;
1772                         /** page of an executable? */
1773                         int          ft_executable;
1774                         /** page_mkwrite() */
1775                         int          ft_mkwrite;
1776                         /** resulting page */
1777                         struct cl_page *ft_page;
1778                 } ci_fault;
1779                 struct cl_fsync_io {
1780                         loff_t       fi_start;
1781                         loff_t       fi_end;
1782                         /** file system level fid */
1783                         struct lu_fid     *fi_fid;
1784                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
1785                         /* how many pages were written/discarded */
1786                         unsigned int       fi_nr_written;
1787                 } ci_fsync;
1788         } u;
1789         struct cl_2queue     ci_queue;
1790         size_t         ci_nob;
1791         int               ci_result;
1792         unsigned int     ci_continue:1,
1793         /**
1794          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
1795          * don't do lockless i/o.
1796          */
1797                              ci_no_srvlock:1,
1798         /**
1799          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
1800          */
1801                              ci_need_restart:1,
1802         /**
1803          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
1804          * change(page operations, layout change causes all page to be
1805          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
1806          */
1807                              ci_ignore_layout:1,
1808         /**
1809          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
1810          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
1811          * verify layout because HSM won't release openning files.
1812          * Right now, only two operations need to verify layout: glimpse
1813          * and setattr.
1814          */
1815                              ci_verify_layout:1,
1816         /**
1817          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
1818          */
1819                              ci_restore_needed:1,
1820         /**
1821          * O_NOATIME
1822          */
1823                              ci_noatime:1;
1824         /**
1825          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
1826          */
1827         unsigned             ci_owned_nr;
1828 };
1829
1830 /** @} cl_io */
1831
1832 /** \addtogroup cl_req cl_req
1833  * @{
1834  */
1835 /** \struct cl_req
1836  * Transfer.
1837  *
1838  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
1839  *
1840  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
1841  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
1842  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
1843  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
1844  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
1845  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
1846  *
1847  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
1848  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
1849  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
1850  *       path.
1851  *
1852  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
1853  * representation for a network RPC.
1854  *
1855  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
1856  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
1857  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
1858  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
1859  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
1860  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
1861  *
1862  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
1863  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
1864  * the resulting req's.
1865  *
1866  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
1867  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
1868  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
1869  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
1870  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
1871  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
1872  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
1873  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
1874  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
1875  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
1876  *
1877  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
1878  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
1879  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
1880  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
1881  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
1882  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
1883  * transfer right now.
1884  *
1885  * FUTURE
1886  *
1887  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
1888  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
1889  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
1890  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
1891  * memory pressure induced write-out) really high priority.
1892  *
1893  */
1894
1895 /**
1896  * Per-transfer attributes.
1897  */
1898 struct cl_req_attr {
1899         /** Generic attributes for the server consumption. */
1900         struct obdo     *cra_oa;
1901         /** Jobid */
1902         char             cra_jobid[LUSTRE_JOBID_SIZE];
1903 };
1904
1905 /**
1906  * Transfer request operations definable at every layer.
1907  *
1908  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
1909  * methods.
1910  */
1911 struct cl_req_operations {
1912         /**
1913          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
1914          * complete (all pages are added).
1915          *
1916          * \see osc_req_prep()
1917          */
1918         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
1919                          const struct cl_req_slice *slice);
1920         /**
1921          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
1922          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
1923          *
1924          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
1925          *          \a oa.
1926          *
1927          * \param oa struct obdo where attributes are placed
1928          *
1929          * \param flags \a oa fields to be filled.
1930          */
1931         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
1932                              const struct cl_req_slice *slice,
1933                              const struct cl_object *obj,
1934                              struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
1935         /**
1936          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
1937          * transfer completed. Has to free all state allocated by
1938          * cl_device_operations::cdo_req_init().
1939          */
1940         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
1941                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
1942 };
1943
1944 /**
1945  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
1946  */
1947 struct cl_req_obj {
1948         /** object itself */
1949         struct cl_object   *ro_obj;
1950         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
1951         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
1952         /* something else? Number of pages for a given object? */
1953 };
1954
1955 /**
1956  * Transfer request.
1957  *
1958  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
1959  * them exclusively and knows when to free them.
1960  *
1961  * Life cycle.
1962  *
1963  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
1964  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
1965  * state in every layer.
1966  *
1967  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
1968  * contains pages for.
1969  *
1970  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
1971  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
1972  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
1973  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
1974  *
1975  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
1976  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
1977  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
1978  * req's pages.
1979  */
1980 struct cl_req {
1981         enum cl_req_type      crq_type;
1982         /** A list of pages being transferred */
1983         struct list_head            crq_pages;
1984         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
1985         unsigned              crq_nrpages;
1986         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
1987         struct cl_req_obj    *crq_o;
1988         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
1989         unsigned              crq_nrobjs;
1990         struct list_head            crq_layers;
1991 };
1992
1993 /**
1994  * Per-layer state for request.
1995  */
1996 struct cl_req_slice {
1997         struct cl_req    *crs_req;
1998         struct cl_device *crs_dev;
1999         struct list_head        crs_linkage;
2000         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2001 };
2002
2003 /* @} cl_req */
2004
2005 enum cache_stats_item {
2006         /** how many cache lookups were performed */
2007         CS_lookup = 0,
2008         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2009         CS_hit,
2010         /** how many entities are in the cache right now */
2011         CS_total,
2012         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2013          * evicted) right now
2014          */
2015         CS_busy,
2016         /** how many entities were created at all */
2017         CS_create,
2018         CS_NR
2019 };
2020
2021 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2022
2023 /**
2024  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2025  */
2026 struct cache_stats {
2027         const char    *cs_name;
2028         atomic_t   cs_stats[CS_NR];
2029 };
2030
2031 /** These are not exported so far */
2032 void cache_stats_init(struct cache_stats *cs, const char *name);
2033
2034 /**
2035  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2036  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2037  * clients to co-exist in the single address space.
2038  */
2039 struct cl_site {
2040         struct lu_site  cs_lu;
2041         /**
2042          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2043          * per-cpu counters is needed.
2044          *
2045          * These are exported as /sys/kernel/debug/lustre/llite/.../site
2046          *
2047          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2048          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2049          */
2050         struct cache_stats    cs_pages;
2051         atomic_t          cs_pages_state[CPS_NR];
2052 };
2053
2054 int  cl_site_init(struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2055 void cl_site_fini(struct cl_site *s);
2056 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2057
2058 /**
2059  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2060  * ll_rd_*()-style functions.
2061  */
2062 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2063
2064 /**
2065  * \name helpers
2066  *
2067  * Type conversion and accessory functions.
2068  */
2069 /** @{ */
2070
2071 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2072 {
2073         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2074 }
2075
2076 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2077 {
2078         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2079 }
2080
2081 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2082 {
2083         LASSERT(!d || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2084         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2085 }
2086
2087 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2088 {
2089         return &d->cd_lu_dev;
2090 }
2091
2092 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2093 {
2094         LASSERT(!o || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2095         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2096 }
2097
2098 static inline const struct cl_object_conf *
2099 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2100 {
2101         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2102 }
2103
2104 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2105 {
2106         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2107 }
2108
2109 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
2110 {
2111         LASSERT(!o || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
2112         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
2113 }
2114
2115 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2116 {
2117         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2118 }
2119
2120 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2121 {
2122         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2123 }
2124
2125 static inline
2126 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2127 {
2128         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2129 }
2130
2131 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2132 {
2133         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2134 }
2135
2136 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2137 {
2138         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2139 }
2140
2141 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2142                        struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2143                        const struct cl_page_operations *ops);
2144 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2145                        struct cl_object *obj,
2146                        const struct cl_lock_operations *ops);
2147 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2148                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2149 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2150                       struct cl_device *dev,
2151                       const struct cl_req_operations *ops);
2152 /** @} helpers */
2153
2154 /** \defgroup cl_object cl_object
2155  * @{
2156  */
2157 struct cl_object *cl_object_top(struct cl_object *o);
2158 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2159                                  const struct lu_fid *fid,
2160                                  const struct cl_object_conf *c);
2161
2162 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2163 void cl_object_put(const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2164 void cl_object_get(struct cl_object *o);
2165 void cl_object_attr_lock(struct cl_object *o);
2166 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2167 int  cl_object_attr_get(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2168                         struct cl_attr *attr);
2169 int  cl_object_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2170                         const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2171 int  cl_object_glimpse(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2172                        struct ost_lvb *lvb);
2173 int  cl_conf_set(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2174                  const struct cl_object_conf *conf);
2175 int cl_object_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2176 void cl_object_kill(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2177
2178 /**
2179  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2180  */
2181 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2182 {
2183         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2184 }
2185
2186 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2187 {
2188         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2189         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += cfs_size_round(size);
2190         WARN_ON(cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize > 512);
2191 }
2192
2193 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2194                                          struct cl_page *page)
2195 {
2196         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2197 }
2198
2199 /**
2200  * Return refcount of cl_object.
2201  */
2202 static inline int cl_object_refc(struct cl_object *clob)
2203 {
2204         struct lu_object_header *header = clob->co_lu.lo_header;
2205
2206         return atomic_read(&header->loh_ref);
2207 }
2208
2209 /** @} cl_object */
2210
2211 /** \defgroup cl_page cl_page
2212  * @{
2213  */
2214 enum {
2215         CLP_GANG_OKAY = 0,
2216         CLP_GANG_RESCHED,
2217         CLP_GANG_AGAIN,
2218         CLP_GANG_ABORT
2219 };
2220
2221 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2222 struct cl_page *cl_page_find(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2223                              pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2224                              enum cl_page_type type);
2225 struct cl_page *cl_page_alloc(const struct lu_env *env,
2226                               struct cl_object *o, pgoff_t ind,
2227                               struct page *vmpage,
2228                               enum cl_page_type type);
2229 void cl_page_get(struct cl_page *page);
2230 void cl_page_put(const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2231 void cl_page_print(const struct lu_env *env, void *cookie, lu_printer_t printer,
2232                    const struct cl_page *pg);
2233 void cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2234                           lu_printer_t printer, const struct cl_page *pg);
2235 struct cl_page *cl_vmpage_page(struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2236
2237 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2238                                        const struct lu_device_type *dtype);
2239
2240 /**
2241  * \name ownership
2242  *
2243  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2244  */
2245 /** @{ */
2246
2247 int cl_page_own(const struct lu_env *env,
2248                 struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2249 int cl_page_own_try(const struct lu_env *env,
2250                     struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2251 void cl_page_assume(const struct lu_env *env,
2252                     struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2253 void cl_page_unassume(const struct lu_env *env,
2254                       struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2255 void cl_page_disown(const struct lu_env *env,
2256                     struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2257 void cl_page_disown0(const struct lu_env *env,
2258                      struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2259 int cl_page_is_owned(const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2260
2261 /** @} ownership */
2262
2263 /**
2264  * \name transfer
2265  *
2266  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2267  * tracking transfer state.
2268  */
2269 /** @{ */
2270 int cl_page_prep(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2271                  struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2272 void cl_page_completion(const struct lu_env *env,
2273                         struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2274 int cl_page_make_ready(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2275                        enum cl_req_type crt);
2276 int cl_page_cache_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2277                       struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2278 void cl_page_clip(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2279                   int from, int to);
2280 int cl_page_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2281 int cl_page_flush(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2282                   struct cl_page *pg);
2283
2284 /** @} transfer */
2285
2286 /**
2287  * \name helper routines
2288  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2289  */
2290 /** @{ */
2291 void cl_page_discard(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2292                      struct cl_page *pg);
2293 void cl_page_delete(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2294 int cl_page_is_vmlocked(const struct lu_env *env, const struct cl_page *pg);
2295 void cl_page_export(const struct lu_env *env, struct cl_page *pg, int uptodate);
2296 int cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2297                           struct cl_page *page, pgoff_t *max_index);
2298 loff_t cl_offset(const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2299 pgoff_t cl_index(const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2300 int cl_page_size(const struct cl_object *obj);
2301 int cl_pages_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2302
2303 void cl_lock_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2304                    lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2305 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2306                          lu_printer_t printer,
2307                          const struct cl_lock_descr *descr);
2308 /* @} helper */
2309
2310 /**
2311  * Data structure managing a client's cached pages. A count of
2312  * "unstable" pages is maintained, and an LRU of clean pages is
2313  * maintained. "unstable" pages are pages pinned by the ptlrpc
2314  * layer for recovery purposes.
2315  */
2316 struct cl_client_cache {
2317         /**
2318          * # of client cache refcount
2319          * # of users (OSCs) + 2 (held by llite and lov)
2320          */
2321         atomic_t                ccc_users;
2322         /**
2323          * # of threads are doing shrinking
2324          */
2325         unsigned int            ccc_lru_shrinkers;
2326         /**
2327          * # of LRU entries available
2328          */
2329         atomic_long_t           ccc_lru_left;
2330         /**
2331          * List of entities(OSCs) for this LRU cache
2332          */
2333         struct list_head        ccc_lru;
2334         /**
2335          * Max # of LRU entries
2336          */
2337         unsigned long           ccc_lru_max;
2338         /**
2339          * Lock to protect ccc_lru list
2340          */
2341         spinlock_t              ccc_lru_lock;
2342         /**
2343          * Set if unstable check is enabled
2344          */
2345         unsigned int            ccc_unstable_check:1;
2346         /**
2347          * # of unstable pages for this mount point
2348          */
2349         atomic_long_t           ccc_unstable_nr;
2350         /**
2351          * Waitq for awaiting unstable pages to reach zero.
2352          * Used at umounting time and signaled on BRW commit
2353          */
2354         wait_queue_head_t       ccc_unstable_waitq;
2355
2356 };
2357
2358 /**
2359  * cl_cache functions
2360  */
2361 struct cl_client_cache *cl_cache_init(unsigned long lru_page_max);
2362 void cl_cache_incref(struct cl_client_cache *cache);
2363 void cl_cache_decref(struct cl_client_cache *cache);
2364
2365 /** @} cl_page */
2366
2367 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2368  * @{
2369  */
2370
2371 int cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2372                     struct cl_lock *lock);
2373 int cl_lock_init(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2374                  const struct cl_io *io);
2375 void cl_lock_fini(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2376 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2377                                        const struct lu_device_type *dtype);
2378 void cl_lock_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2379 int cl_lock_enqueue(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2380                     struct cl_lock *lock, struct cl_sync_io *anchor);
2381 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2382
2383 /** @} cl_lock */
2384
2385 /** \defgroup cl_io cl_io
2386  * @{
2387  */
2388
2389 int cl_io_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2390                enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2391 int cl_io_sub_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2392                    enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
2393 int cl_io_rw_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2394                   enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
2395 int cl_io_loop(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2396
2397 void cl_io_fini(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2398 int cl_io_iter_init(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2399 void cl_io_iter_fini(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2400 int cl_io_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2401 void cl_io_unlock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2402 int cl_io_start(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2403 void cl_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
2404 int cl_io_lock_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2405                    struct cl_io_lock_link *link);
2406 int cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2407                          struct cl_lock_descr *descr);
2408 int cl_io_read_page(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2409                     struct cl_page *page);
2410 int cl_io_submit_rw(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2411                     enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
2412 int cl_io_submit_sync(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2413                       enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
2414                       long timeout);
2415 int cl_io_commit_async(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2416                        struct cl_page_list *queue, int from, int to,
2417                        cl_commit_cbt cb);
2418 int cl_io_is_going(const struct lu_env *env);
2419
2420 /**
2421  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
2422  */
2423 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
2424 {
2425         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
2426 }
2427
2428 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
2429 {
2430         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
2431 }
2432
2433 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
2434 {
2435         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
2436 }
2437
2438 /**
2439  * True, iff \a io is a truncate(2).
2440  */
2441 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
2442 {
2443         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
2444                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
2445 }
2446
2447 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
2448
2449 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
2450 do {                                                                    \
2451         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
2452                                                                         \
2453         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
2454         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
2455                sizeof(*__foo_io) - sizeof(__foo_io->base));             \
2456 } while (0)
2457
2458 /** @} cl_io */
2459
2460 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
2461  * @{
2462  */
2463
2464 /**
2465  * Last page in the page list.
2466  */
2467 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
2468 {
2469         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2470         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
2471 }
2472
2473 static inline struct cl_page *cl_page_list_first(struct cl_page_list *plist)
2474 {
2475         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
2476         return list_entry(plist->pl_pages.next, struct cl_page, cp_batch);
2477 }
2478
2479 /**
2480  * Iterate over pages in a page list.
2481  */
2482 #define cl_page_list_for_each(page, list)                              \
2483         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2484
2485 /**
2486  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
2487  */
2488 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                \
2489         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
2490
2491 void cl_page_list_init(struct cl_page_list *plist);
2492 void cl_page_list_add(struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
2493 void cl_page_list_move(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2494                        struct cl_page *page);
2495 void cl_page_list_move_head(struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
2496                             struct cl_page *page);
2497 void cl_page_list_splice(struct cl_page_list *list, struct cl_page_list *head);
2498 void cl_page_list_del(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist,
2499                       struct cl_page *page);
2500 void cl_page_list_disown(const struct lu_env *env,
2501                          struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
2502 void cl_page_list_fini(const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
2503
2504 void cl_2queue_init(struct cl_2queue *queue);
2505 void cl_2queue_disown(const struct lu_env *env,
2506                       struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2507 void cl_2queue_discard(const struct lu_env *env,
2508                        struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
2509 void cl_2queue_fini(const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
2510 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
2511
2512 /** @} cl_page_list */
2513
2514 /** \defgroup cl_req cl_req
2515  * @{
2516  */
2517 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
2518                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
2519
2520 void cl_req_page_add(const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2521                      struct cl_page *page);
2522 void cl_req_page_done(const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2523 int  cl_req_prep(const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
2524 void cl_req_attr_set(const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
2525                      struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
2526 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
2527
2528 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
2529  * @{
2530  */
2531
2532 /**
2533  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
2534  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
2535  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
2536  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
2537  */
2538 struct cl_sync_io {
2539         /** number of pages yet to be transferred. */
2540         atomic_t                csi_sync_nr;
2541         /** error code. */
2542         int                     csi_sync_rc;
2543         /** barrier of destroy this structure */
2544         atomic_t                csi_barrier;
2545         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
2546         wait_queue_head_t               csi_waitq;
2547         /** callback to invoke when this IO is finished */
2548         void                    (*csi_end_io)(const struct lu_env *,
2549                                               struct cl_sync_io *);
2550 };
2551
2552 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nr,
2553                      void (*end)(const struct lu_env *, struct cl_sync_io *));
2554 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2555                      long timeout);
2556 void cl_sync_io_note(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor,
2557                      int ioret);
2558 void cl_sync_io_end(const struct lu_env *env, struct cl_sync_io *anchor);
2559
2560 /** @} cl_sync_io */
2561
2562 /** @} cl_req */
2563
2564 /** \defgroup cl_env cl_env
2565  *
2566  * lu_env handling for a client.
2567  *
2568  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
2569  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
2570  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
2571  * where
2572  *
2573  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
2574  *
2575  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
2576  *
2577  * On a client both these assumption fails, because every user thread can
2578  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
2579  * into VFS or MM that call back into lustre.
2580  *
2581  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
2582  * optimizations:
2583  *
2584  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
2585  *     longer used environments instead of destroying them;
2586  *
2587  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
2588  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
2589  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
2590  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
2591  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
2592  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
2593  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
2594  *       - cl_env_get
2595  *       - cl_env_implant
2596  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
2597  *
2598  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
2599  * @{
2600  */
2601
2602 struct cl_env_nest {
2603         int   cen_refcheck;
2604         void *cen_cookie;
2605 };
2606
2607 struct lu_env *cl_env_get(int *refcheck);
2608 struct lu_env *cl_env_alloc(int *refcheck, __u32 tags);
2609 struct lu_env *cl_env_nested_get(struct cl_env_nest *nest);
2610 void cl_env_put(struct lu_env *env, int *refcheck);
2611 void cl_env_nested_put(struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
2612 void *cl_env_reenter(void);
2613 void cl_env_reexit(void *cookie);
2614 void cl_env_implant(struct lu_env *env, int *refcheck);
2615 void cl_env_unplant(struct lu_env *env, int *refcheck);
2616 unsigned int cl_env_cache_purge(unsigned int nr);
2617 struct lu_env *cl_env_percpu_get(void);
2618 void cl_env_percpu_put(struct lu_env *env);
2619
2620 /** @} cl_env */
2621
2622 /*
2623  * Misc
2624  */
2625 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
2626
2627 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
2628                                 struct lu_device_type *ldt,
2629                                 struct lu_device *next);
2630 /** @} clio */
2631
2632 int cl_global_init(void);
2633 void cl_global_fini(void);
2634
2635 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */