Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / 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.sun.com/software/products/lustre/docs/GPLv2.pdf
19  *
20  * Please contact Sun Microsystems, Inc., 4150 Network Circle, Santa Clara,
21  * CA 95054 USA or visit www.sun.com if you need additional information or
22  * have any questions.
23  *
24  * GPL HEADER END
25  */
26 /*
27  * Copyright (c) 2008, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
28  * Use is subject to license terms.
29  *
30  * Copyright (c) 2011, 2012, Intel Corporation.
31  */
32 /*
33  * This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
34  * Lustre is a trademark of Sun Microsystems, Inc.
35  */
36 #ifndef _LUSTRE_CL_OBJECT_H
37 #define _LUSTRE_CL_OBJECT_H
38
39 /** \defgroup clio clio
40  *
41  * Client objects implement io operations and cache pages.
42  *
43  * Examples: lov and osc are implementations of cl interface.
44  *
45  * Big Theory Statement.
46  *
47  * Layered objects.
48  *
49  * Client implementation is based on the following data-types:
50  *
51  *   - cl_object
52  *
53  *   - cl_page
54  *
55  *   - cl_lock     represents an extent lock on an object.
56  *
57  *   - cl_io       represents high-level i/o activity such as whole read/write
58  *               system call, or write-out of pages from under the lock being
59  *               canceled. cl_io has sub-ios that can be stopped and resumed
60  *               independently, thus achieving high degree of transfer
61  *               parallelism. Single cl_io can be advanced forward by
62  *               the multiple threads (although in the most usual case of
63  *               read/write system call it is associated with the single user
64  *               thread, that issued the system call).
65  *
66  *   - cl_req      represents a collection of pages for a transfer. cl_req is
67  *               constructed by req-forming engine that tries to saturate
68  *               transport with large and continuous transfers.
69  *
70  * Terminology
71  *
72  *     - to avoid confusion high-level I/O operation like read or write system
73  *     call is referred to as "an io", whereas low-level I/O operation, like
74  *     RPC, is referred to as "a transfer"
75  *
76  *     - "generic code" means generic (not file system specific) code in the
77  *     hosting environment. "cl-code" means code (mostly in cl_*.c files) that
78  *     is not layer specific.
79  *
80  * Locking.
81  *
82  *  - i_mutex
83  *      - PG_locked
84  *        - cl_object_header::coh_page_guard
85  *        - cl_object_header::coh_lock_guard
86  *        - lu_site::ls_guard
87  *
88  * See the top comment in cl_object.c for the description of overall locking and
89  * reference-counting design.
90  *
91  * See comments below for the description of i/o, page, and dlm-locking
92  * design.
93  *
94  * @{
95  */
96
97 /*
98  * super-class definitions.
99  */
100 #include "lu_object.h"
101 #include "linux/lustre_compat25.h"
102 #include <linux/mutex.h>
103 #include <linux/radix-tree.h>
104
105 struct inode;
106
107 struct cl_device;
108 struct cl_device_operations;
109
110 struct cl_object;
111 struct cl_object_page_operations;
112 struct cl_object_lock_operations;
113
114 struct cl_page;
115 struct cl_page_slice;
116 struct cl_lock;
117 struct cl_lock_slice;
118
119 struct cl_lock_operations;
120 struct cl_page_operations;
121
122 struct cl_io;
123 struct cl_io_slice;
124
125 struct cl_req;
126 struct cl_req_slice;
127
128 /**
129  * Operations for each data device in the client stack.
130  *
131  * \see vvp_cl_ops, lov_cl_ops, lovsub_cl_ops, osc_cl_ops
132  */
133 struct cl_device_operations {
134         /**
135          * Initialize cl_req. This method is called top-to-bottom on all
136          * devices in the stack to get them a chance to allocate layer-private
137          * data, and to attach them to the cl_req by calling
138          * cl_req_slice_add().
139          *
140          * \see osc_req_init(), lov_req_init(), lovsub_req_init()
141          * \see ccc_req_init()
142          */
143         int (*cdo_req_init)(const struct lu_env *env, struct cl_device *dev,
144                             struct cl_req *req);
145 };
146
147 /**
148  * Device in the client stack.
149  *
150  * \see ccc_device, lov_device, lovsub_device, osc_device
151  */
152 struct cl_device {
153         /** Super-class. */
154         struct lu_device                   cd_lu_dev;
155         /** Per-layer operation vector. */
156         const struct cl_device_operations *cd_ops;
157 };
158
159 /** \addtogroup cl_object cl_object
160  * @{ */
161 /**
162  * "Data attributes" of cl_object. Data attributes can be updated
163  * independently for a sub-object, and top-object's attributes are calculated
164  * from sub-objects' ones.
165  */
166 struct cl_attr {
167         /** Object size, in bytes */
168         loff_t cat_size;
169         /**
170          * Known minimal size, in bytes.
171          *
172          * This is only valid when at least one DLM lock is held.
173          */
174         loff_t cat_kms;
175         /** Modification time. Measured in seconds since epoch. */
176         time_t cat_mtime;
177         /** Access time. Measured in seconds since epoch. */
178         time_t cat_atime;
179         /** Change time. Measured in seconds since epoch. */
180         time_t cat_ctime;
181         /**
182          * Blocks allocated to this cl_object on the server file system.
183          *
184          * \todo XXX An interface for block size is needed.
185          */
186         __u64  cat_blocks;
187         /**
188          * User identifier for quota purposes.
189          */
190         uid_t  cat_uid;
191         /**
192          * Group identifier for quota purposes.
193          */
194         gid_t  cat_gid;
195 };
196
197 /**
198  * Fields in cl_attr that are being set.
199  */
200 enum cl_attr_valid {
201         CAT_SIZE   = 1 << 0,
202         CAT_KMS    = 1 << 1,
203         CAT_MTIME  = 1 << 3,
204         CAT_ATIME  = 1 << 4,
205         CAT_CTIME  = 1 << 5,
206         CAT_BLOCKS = 1 << 6,
207         CAT_UID    = 1 << 7,
208         CAT_GID    = 1 << 8
209 };
210
211 /**
212  * Sub-class of lu_object with methods common for objects on the client
213  * stacks.
214  *
215  * cl_object: represents a regular file system object, both a file and a
216  *    stripe. cl_object is based on lu_object: it is identified by a fid,
217  *    layered, cached, hashed, and lrued. Important distinction with the server
218  *    side, where md_object and dt_object are used, is that cl_object "fans out"
219  *    at the lov/sns level: depending on the file layout, single file is
220  *    represented as a set of "sub-objects" (stripes). At the implementation
221  *    level, struct lov_object contains an array of cl_objects. Each sub-object
222  *    is a full-fledged cl_object, having its fid, living in the lru and hash
223  *    table.
224  *
225  *    This leads to the next important difference with the server side: on the
226  *    client, it's quite usual to have objects with the different sequence of
227  *    layers. For example, typical top-object is composed of the following
228  *    layers:
229  *
230  *      - vvp
231  *      - lov
232  *
233  *    whereas its sub-objects are composed of
234  *
235  *      - lovsub
236  *      - osc
237  *
238  *    layers. Here "lovsub" is a mostly dummy layer, whose purpose is to keep
239  *    track of the object-subobject relationship.
240  *
241  *    Sub-objects are not cached independently: when top-object is about to
242  *    be discarded from the memory, all its sub-objects are torn-down and
243  *    destroyed too.
244  *
245  * \see ccc_object, lov_object, lovsub_object, osc_object
246  */
247 struct cl_object {
248         /** super class */
249         struct lu_object                   co_lu;
250         /** per-object-layer operations */
251         const struct cl_object_operations *co_ops;
252         /** offset of page slice in cl_page buffer */
253         int                                co_slice_off;
254 };
255
256 /**
257  * Description of the client object configuration. This is used for the
258  * creation of a new client object that is identified by a more state than
259  * fid.
260  */
261 struct cl_object_conf {
262         /** Super-class. */
263         struct lu_object_conf     coc_lu;
264         union {
265                 /**
266                  * Object layout. This is consumed by lov.
267                  */
268                 struct lustre_md *coc_md;
269                 /**
270                  * Description of particular stripe location in the
271                  * cluster. This is consumed by osc.
272                  */
273                 struct lov_oinfo *coc_oinfo;
274         } u;
275         /**
276          * VFS inode. This is consumed by vvp.
277          */
278         struct inode         *coc_inode;
279         /**
280          * Layout lock handle.
281          */
282         struct ldlm_lock         *coc_lock;
283         /**
284          * Operation to handle layout, OBJECT_CONF_XYZ.
285          */
286         int                       coc_opc;
287 };
288
289 enum {
290         /** configure layout, set up a new stripe, must be called while
291          * holding layout lock. */
292         OBJECT_CONF_SET = 0,
293         /** invalidate the current stripe configuration due to losing
294          * layout lock. */
295         OBJECT_CONF_INVALIDATE = 1,
296         /** wait for old layout to go away so that new layout can be
297          * set up. */
298         OBJECT_CONF_WAIT = 2
299 };
300
301 /**
302  * Operations implemented for each cl object layer.
303  *
304  * \see vvp_ops, lov_ops, lovsub_ops, osc_ops
305  */
306 struct cl_object_operations {
307         /**
308          * Initialize page slice for this layer. Called top-to-bottom through
309          * every object layer when a new cl_page is instantiated. Layer
310          * keeping private per-page data, or requiring its own page operations
311          * vector should allocate these data here, and attach then to the page
312          * by calling cl_page_slice_add(). \a vmpage is locked (in the VM
313          * sense). Optional.
314          *
315          * \retval NULL success.
316          *
317          * \retval ERR_PTR(errno) failure code.
318          *
319          * \retval valid-pointer pointer to already existing referenced page
320          *       to be used instead of newly created.
321          */
322         int  (*coo_page_init)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
323                                 struct cl_page *page, struct page *vmpage);
324         /**
325          * Initialize lock slice for this layer. Called top-to-bottom through
326          * every object layer when a new cl_lock is instantiated. Layer
327          * keeping private per-lock data, or requiring its own lock operations
328          * vector should allocate these data here, and attach then to the lock
329          * by calling cl_lock_slice_add(). Mandatory.
330          */
331         int  (*coo_lock_init)(const struct lu_env *env,
332                               struct cl_object *obj, struct cl_lock *lock,
333                               const struct cl_io *io);
334         /**
335          * Initialize io state for a given layer.
336          *
337          * called top-to-bottom once per io existence to initialize io
338          * state. If layer wants to keep some state for this type of io, it
339          * has to embed struct cl_io_slice in lu_env::le_ses, and register
340          * slice with cl_io_slice_add(). It is guaranteed that all threads
341          * participating in this io share the same session.
342          */
343         int  (*coo_io_init)(const struct lu_env *env,
344                             struct cl_object *obj, struct cl_io *io);
345         /**
346          * Fill portion of \a attr that this layer controls. This method is
347          * called top-to-bottom through all object layers.
348          *
349          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
350          *
351          * \return   0: to continue
352          * \return +ve: to stop iterating through layers (but 0 is returned
353          * from enclosing cl_object_attr_get())
354          * \return -ve: to signal error
355          */
356         int (*coo_attr_get)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
357                             struct cl_attr *attr);
358         /**
359          * Update attributes.
360          *
361          * \a valid is a bitmask composed from enum #cl_attr_valid, and
362          * indicating what attributes are to be set.
363          *
364          * \pre cl_object_header::coh_attr_guard of the top-object is locked.
365          *
366          * \return the same convention as for
367          * cl_object_operations::coo_attr_get() is used.
368          */
369         int (*coo_attr_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
370                             const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
371         /**
372          * Update object configuration. Called top-to-bottom to modify object
373          * configuration.
374          *
375          * XXX error conditions and handling.
376          */
377         int (*coo_conf_set)(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
378                             const struct cl_object_conf *conf);
379         /**
380          * Glimpse ast. Executed when glimpse ast arrives for a lock on this
381          * object. Layers are supposed to fill parts of \a lvb that will be
382          * shipped to the glimpse originator as a glimpse result.
383          *
384          * \see ccc_object_glimpse(), lovsub_object_glimpse(),
385          * \see osc_object_glimpse()
386          */
387         int (*coo_glimpse)(const struct lu_env *env,
388                            const struct cl_object *obj, struct ost_lvb *lvb);
389 };
390
391 /**
392  * Extended header for client object.
393  */
394 struct cl_object_header {
395         /** Standard lu_object_header. cl_object::co_lu::lo_header points
396          * here. */
397         struct lu_object_header  coh_lu;
398         /** \name locks
399          * \todo XXX move locks below to the separate cache-lines, they are
400          * mostly useless otherwise.
401          */
402         /** @{ */
403         /** Lock protecting page tree. */
404         spinlock_t               coh_page_guard;
405         /** Lock protecting lock list. */
406         spinlock_t               coh_lock_guard;
407         /** @} locks */
408         /** Radix tree of cl_page's, cached for this object. */
409         struct radix_tree_root   coh_tree;
410         /** # of pages in radix tree. */
411         unsigned long       coh_pages;
412         /** List of cl_lock's granted for this object. */
413         struct list_head               coh_locks;
414
415         /**
416          * Parent object. It is assumed that an object has a well-defined
417          * parent, but not a well-defined child (there may be multiple
418          * sub-objects, for the same top-object). cl_object_header::coh_parent
419          * field allows certain code to be written generically, without
420          * limiting possible cl_object layouts unduly.
421          */
422         struct cl_object_header *coh_parent;
423         /**
424          * Protects consistency between cl_attr of parent object and
425          * attributes of sub-objects, that the former is calculated ("merged")
426          * from.
427          *
428          * \todo XXX this can be read/write lock if needed.
429          */
430         spinlock_t               coh_attr_guard;
431         /**
432          * Size of cl_page + page slices
433          */
434         unsigned short           coh_page_bufsize;
435         /**
436          * Number of objects above this one: 0 for a top-object, 1 for its
437          * sub-object, etc.
438          */
439         unsigned char            coh_nesting;
440 };
441
442 /**
443  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
444  * layer top-to-bottom to \a slice.
445  */
446 #define cl_object_for_each(slice, obj)                                \
447         list_for_each_entry((slice),                                \
448                                 &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers,    \
449                                 co_lu.lo_linkage)
450 /**
451  * Helper macro: iterate over all layers of the object \a obj, assigning every
452  * layer bottom-to-top to \a slice.
453  */
454 #define cl_object_for_each_reverse(slice, obj)                         \
455         list_for_each_entry_reverse((slice),                         \
456                                         &(obj)->co_lu.lo_header->loh_layers, \
457                                         co_lu.lo_linkage)
458 /** @} cl_object */
459
460 #ifndef pgoff_t
461 #define pgoff_t unsigned long
462 #endif
463
464 #define CL_PAGE_EOF ((pgoff_t)~0ull)
465
466 /** \addtogroup cl_page cl_page
467  * @{ */
468
469 /** \struct cl_page
470  * Layered client page.
471  *
472  * cl_page: represents a portion of a file, cached in the memory. All pages
473  *    of the given file are of the same size, and are kept in the radix tree
474  *    hanging off the cl_object. cl_page doesn't fan out, but as sub-objects
475  *    of the top-level file object are first class cl_objects, they have their
476  *    own radix trees of pages and hence page is implemented as a sequence of
477  *    struct cl_pages's, linked into double-linked list through
478  *    cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child pointers, each residing in the
479  *    corresponding radix tree at the corresponding logical offset.
480  *
481  * cl_page is associated with VM page of the hosting environment (struct
482  *    page in Linux kernel, for example), struct page. It is assumed, that this
483  *    association is implemented by one of cl_page layers (top layer in the
484  *    current design) that
485  *
486  *      - intercepts per-VM-page call-backs made by the environment (e.g.,
487  *        memory pressure),
488  *
489  *      - translates state (page flag bits) and locking between lustre and
490  *        environment.
491  *
492  *    The association between cl_page and struct page is immutable and
493  *    established when cl_page is created.
494  *
495  * cl_page can be "owned" by a particular cl_io (see below), guaranteeing
496  *    this io an exclusive access to this page w.r.t. other io attempts and
497  *    various events changing page state (such as transfer completion, or
498  *    eviction of the page from the memory). Note, that in general cl_io
499  *    cannot be identified with a particular thread, and page ownership is not
500  *    exactly equal to the current thread holding a lock on the page. Layer
501  *    implementing association between cl_page and struct page has to implement
502  *    ownership on top of available synchronization mechanisms.
503  *
504  *    While lustre client maintains the notion of an page ownership by io,
505  *    hosting MM/VM usually has its own page concurrency control
506  *    mechanisms. For example, in Linux, page access is synchronized by the
507  *    per-page PG_locked bit-lock, and generic kernel code (generic_file_*())
508  *    takes care to acquire and release such locks as necessary around the
509  *    calls to the file system methods (->readpage(), ->prepare_write(),
510  *    ->commit_write(), etc.). This leads to the situation when there are two
511  *    different ways to own a page in the client:
512  *
513  *      - client code explicitly and voluntary owns the page (cl_page_own());
514  *
515  *      - VM locks a page and then calls the client, that has "to assume"
516  *        the ownership from the VM (cl_page_assume()).
517  *
518  *    Dual methods to release ownership are cl_page_disown() and
519  *    cl_page_unassume().
520  *
521  * cl_page is reference counted (cl_page::cp_ref). When reference counter
522  *    drops to 0, the page is returned to the cache, unless it is in
523  *    cl_page_state::CPS_FREEING state, in which case it is immediately
524  *    destroyed.
525  *
526  *    The general logic guaranteeing the absence of "existential races" for
527  *    pages is the following:
528  *
529  *      - there are fixed known ways for a thread to obtain a new reference
530  *        to a page:
531  *
532  *          - by doing a lookup in the cl_object radix tree, protected by the
533  *            spin-lock;
534  *
535  *          - by starting from VM-locked struct page and following some
536  *            hosting environment method (e.g., following ->private pointer in
537  *            the case of Linux kernel), see cl_vmpage_page();
538  *
539  *      - when the page enters cl_page_state::CPS_FREEING state, all these
540  *        ways are severed with the proper synchronization
541  *        (cl_page_delete());
542  *
543  *      - entry into cl_page_state::CPS_FREEING is serialized by the VM page
544  *        lock;
545  *
546  *      - no new references to the page in cl_page_state::CPS_FREEING state
547  *        are allowed (checked in cl_page_get()).
548  *
549  *    Together this guarantees that when last reference to a
550  *    cl_page_state::CPS_FREEING page is released, it is safe to destroy the
551  *    page, as neither references to it can be acquired at that point, nor
552  *    ones exist.
553  *
554  * cl_page is a state machine. States are enumerated in enum
555  *    cl_page_state. Possible state transitions are enumerated in
556  *    cl_page_state_set(). State transition process (i.e., actual changing of
557  *    cl_page::cp_state field) is protected by the lock on the underlying VM
558  *    page.
559  *
560  * Linux Kernel implementation.
561  *
562  *    Binding between cl_page and struct page (which is a typedef for
563  *    struct page) is implemented in the vvp layer. cl_page is attached to the
564  *    ->private pointer of the struct page, together with the setting of
565  *    PG_private bit in page->flags, and acquiring additional reference on the
566  *    struct page (much like struct buffer_head, or any similar file system
567  *    private data structures).
568  *
569  *    PG_locked lock is used to implement both ownership and transfer
570  *    synchronization, that is, page is VM-locked in CPS_{OWNED,PAGE{IN,OUT}}
571  *    states. No additional references are acquired for the duration of the
572  *    transfer.
573  *
574  * \warning *THIS IS NOT* the behavior expected by the Linux kernel, where
575  *        write-out is "protected" by the special PG_writeback bit.
576  */
577
578 /**
579  * States of cl_page. cl_page.c assumes particular order here.
580  *
581  * The page state machine is rather crude, as it doesn't recognize finer page
582  * states like "dirty" or "up to date". This is because such states are not
583  * always well defined for the whole stack (see, for example, the
584  * implementation of the read-ahead, that hides page up-to-dateness to track
585  * cache hits accurately). Such sub-states are maintained by the layers that
586  * are interested in them.
587  */
588 enum cl_page_state {
589         /**
590          * Page is in the cache, un-owned. Page leaves cached state in the
591          * following cases:
592          *
593          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io comes across the page and
594          *     owns it;
595          *
596          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] page is dirty, the
597          *     req-formation engine decides that it wants to include this page
598          *     into an cl_req being constructed, and yanks it from the cache;
599          *
600          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] VM callback is executed to
601          *     evict the page form the memory;
602          *
603          * \invariant cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
604          */
605         CPS_CACHED,
606         /**
607          * Page is exclusively owned by some cl_io. Page may end up in this
608          * state as a result of
609          *
610          *     - io creating new page and immediately owning it;
611          *
612          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io finding existing cached page
613          *     and owning it;
614          *
615          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] io finding existing owned page
616          *     and waiting for owner to release the page;
617          *
618          * Page leaves owned state in the following cases:
619          *
620          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] io decides to leave the page in
621          *     the cache, doing nothing;
622          *
623          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEIN] io starts read transfer for
624          *     this page;
625          *
626          *     - [cl_page_state::CPS_PAGEOUT] io starts immediate write
627          *     transfer for this page;
628          *
629          *     - [cl_page_state::CPS_FREEING] io decides to destroy this
630          *     page (e.g., as part of truncate or extent lock cancellation).
631          *
632          * \invariant cl_page::cp_owner != NULL && cl_page::cp_req == NULL
633          */
634         CPS_OWNED,
635         /**
636          * Page is being written out, as a part of a transfer. This state is
637          * entered when req-formation logic decided that it wants this page to
638          * be sent through the wire _now_. Specifically, it means that once
639          * this state is achieved, transfer completion handler (with either
640          * success or failure indication) is guaranteed to be executed against
641          * this page independently of any locks and any scheduling decisions
642          * made by the hosting environment (that effectively means that the
643          * page is never put into cl_page_state::CPS_PAGEOUT state "in
644          * advance". This property is mentioned, because it is important when
645          * reasoning about possible dead-locks in the system). The page can
646          * enter this state as a result of
647          *
648          *     - [cl_page_state::CPS_OWNED] an io requesting an immediate
649          *     write-out of this page, or
650          *
651          *     - [cl_page_state::CPS_CACHED] req-forming engine deciding
652          *     that it has enough dirty pages cached to issue a "good"
653          *     transfer.
654          *
655          * The page leaves cl_page_state::CPS_PAGEOUT state when the transfer
656          * is completed---it is moved into cl_page_state::CPS_CACHED state.
657          *
658          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
659          *
660          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
661          */
662         CPS_PAGEOUT,
663         /**
664          * Page is being read in, as a part of a transfer. This is quite
665          * similar to the cl_page_state::CPS_PAGEOUT state, except that
666          * read-in is always "immediate"---there is no such thing a sudden
667          * construction of read cl_req from cached, presumably not up to date,
668          * pages.
669          *
670          * Underlying VM page is locked for the duration of transfer.
671          *
672          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req != NULL
673          */
674         CPS_PAGEIN,
675         /**
676          * Page is being destroyed. This state is entered when client decides
677          * that page has to be deleted from its host object, as, e.g., a part
678          * of truncate.
679          *
680          * Once this state is reached, there is no way to escape it.
681          *
682          * \invariant: cl_page::cp_owner == NULL && cl_page::cp_req == NULL
683          */
684         CPS_FREEING,
685         CPS_NR
686 };
687
688 enum cl_page_type {
689         /** Host page, the page is from the host inode which the cl_page
690          * belongs to. */
691         CPT_CACHEABLE = 1,
692
693         /** Transient page, the transient cl_page is used to bind a cl_page
694          *  to vmpage which is not belonging to the same object of cl_page.
695          *  it is used in DirectIO, lockless IO and liblustre. */
696         CPT_TRANSIENT,
697 };
698
699 /**
700  * Flags maintained for every cl_page.
701  */
702 enum cl_page_flags {
703         /**
704          * Set when pagein completes. Used for debugging (read completes at
705          * most once for a page).
706          */
707         CPF_READ_COMPLETED = 1 << 0
708 };
709
710 /**
711  * Fields are protected by the lock on struct page, except for atomics and
712  * immutables.
713  *
714  * \invariant Data type invariants are in cl_page_invariant(). Basically:
715  * cl_page::cp_parent and cl_page::cp_child are a well-formed double-linked
716  * list, consistent with the parent/child pointers in the cl_page::cp_obj and
717  * cl_page::cp_owner (when set).
718  */
719 struct cl_page {
720         /** Reference counter. */
721         atomic_t             cp_ref;
722         /** An object this page is a part of. Immutable after creation. */
723         struct cl_object        *cp_obj;
724         /** Logical page index within the object. Immutable after creation. */
725         pgoff_t           cp_index;
726         /** List of slices. Immutable after creation. */
727         struct list_head               cp_layers;
728         /** Parent page, NULL for top-level page. Immutable after creation. */
729         struct cl_page    *cp_parent;
730         /** Lower-layer page. NULL for bottommost page. Immutable after
731          * creation. */
732         struct cl_page    *cp_child;
733         /**
734          * Page state. This field is const to avoid accidental update, it is
735          * modified only internally within cl_page.c. Protected by a VM lock.
736          */
737         const enum cl_page_state cp_state;
738         /** Linkage of pages within group. Protected by cl_page::cp_mutex. */
739         struct list_head                cp_batch;
740         /** Mutex serializing membership of a page in a batch. */
741         struct mutex            cp_mutex;
742         /** Linkage of pages within cl_req. */
743         struct list_head               cp_flight;
744         /** Transfer error. */
745         int                   cp_error;
746
747         /**
748          * Page type. Only CPT_TRANSIENT is used so far. Immutable after
749          * creation.
750          */
751         enum cl_page_type       cp_type;
752
753         /**
754          * Owning IO in cl_page_state::CPS_OWNED state. Sub-page can be owned
755          * by sub-io. Protected by a VM lock.
756          */
757         struct cl_io        *cp_owner;
758         /**
759          * Debug information, the task is owning the page.
760          */
761         struct task_struct      *cp_task;
762         /**
763          * Owning IO request in cl_page_state::CPS_PAGEOUT and
764          * cl_page_state::CPS_PAGEIN states. This field is maintained only in
765          * the top-level pages. Protected by a VM lock.
766          */
767         struct cl_req      *cp_req;
768         /** List of references to this page, for debugging. */
769         struct lu_ref       cp_reference;
770         /** Link to an object, for debugging. */
771         struct lu_ref_link       cp_obj_ref;
772         /** Link to a queue, for debugging. */
773         struct lu_ref_link       cp_queue_ref;
774         /** Per-page flags from enum cl_page_flags. Protected by a VM lock. */
775         unsigned                 cp_flags;
776         /** Assigned if doing a sync_io */
777         struct cl_sync_io       *cp_sync_io;
778 };
779
780 /**
781  * Per-layer part of cl_page.
782  *
783  * \see ccc_page, lov_page, osc_page
784  */
785 struct cl_page_slice {
786         struct cl_page            *cpl_page;
787         /**
788          * Object slice corresponding to this page slice. Immutable after
789          * creation.
790          */
791         struct cl_object                *cpl_obj;
792         const struct cl_page_operations *cpl_ops;
793         /** Linkage into cl_page::cp_layers. Immutable after creation. */
794         struct list_head                       cpl_linkage;
795 };
796
797 /**
798  * Lock mode. For the client extent locks.
799  *
800  * \warning: cl_lock_mode_match() assumes particular ordering here.
801  * \ingroup cl_lock
802  */
803 enum cl_lock_mode {
804         /**
805          * Mode of a lock that protects no data, and exists only as a
806          * placeholder. This is used for `glimpse' requests. A phantom lock
807          * might get promoted to real lock at some point.
808          */
809         CLM_PHANTOM,
810         CLM_READ,
811         CLM_WRITE,
812         CLM_GROUP
813 };
814
815 /**
816  * Requested transfer type.
817  * \ingroup cl_req
818  */
819 enum cl_req_type {
820         CRT_READ,
821         CRT_WRITE,
822         CRT_NR
823 };
824
825 /**
826  * Per-layer page operations.
827  *
828  * Methods taking an \a io argument are for the activity happening in the
829  * context of given \a io. Page is assumed to be owned by that io, except for
830  * the obvious cases (like cl_page_operations::cpo_own()).
831  *
832  * \see vvp_page_ops, lov_page_ops, osc_page_ops
833  */
834 struct cl_page_operations {
835         /**
836          * cl_page<->struct page methods. Only one layer in the stack has to
837          * implement these. Current code assumes that this functionality is
838          * provided by the topmost layer, see cl_page_disown0() as an example.
839          */
840
841         /**
842          * \return the underlying VM page. Optional.
843          */
844         struct page *(*cpo_vmpage)(const struct lu_env *env,
845                                   const struct cl_page_slice *slice);
846         /**
847          * Called when \a io acquires this page into the exclusive
848          * ownership. When this method returns, it is guaranteed that the is
849          * not owned by other io, and no transfer is going on against
850          * it. Optional.
851          *
852          * \see cl_page_own()
853          * \see vvp_page_own(), lov_page_own()
854          */
855         int  (*cpo_own)(const struct lu_env *env,
856                         const struct cl_page_slice *slice,
857                         struct cl_io *io, int nonblock);
858         /** Called when ownership it yielded. Optional.
859          *
860          * \see cl_page_disown()
861          * \see vvp_page_disown()
862          */
863         void (*cpo_disown)(const struct lu_env *env,
864                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
865         /**
866          * Called for a page that is already "owned" by \a io from VM point of
867          * view. Optional.
868          *
869          * \see cl_page_assume()
870          * \see vvp_page_assume(), lov_page_assume()
871          */
872         void (*cpo_assume)(const struct lu_env *env,
873                            const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
874         /** Dual to cl_page_operations::cpo_assume(). Optional. Called
875          * bottom-to-top when IO releases a page without actually unlocking
876          * it.
877          *
878          * \see cl_page_unassume()
879          * \see vvp_page_unassume()
880          */
881         void (*cpo_unassume)(const struct lu_env *env,
882                              const struct cl_page_slice *slice,
883                              struct cl_io *io);
884         /**
885          * Announces whether the page contains valid data or not by \a uptodate.
886          *
887          * \see cl_page_export()
888          * \see vvp_page_export()
889          */
890         void  (*cpo_export)(const struct lu_env *env,
891                             const struct cl_page_slice *slice, int uptodate);
892         /**
893          * Unmaps page from the user space (if it is mapped).
894          *
895          * \see cl_page_unmap()
896          * \see vvp_page_unmap()
897          */
898         int (*cpo_unmap)(const struct lu_env *env,
899                          const struct cl_page_slice *slice, struct cl_io *io);
900         /**
901          * Checks whether underlying VM page is locked (in the suitable
902          * sense). Used for assertions.
903          *
904          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
905          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
906          * \retval       0: this layer cannot decide. (Should never happen.)
907          */
908         int (*cpo_is_vmlocked)(const struct lu_env *env,
909                                const struct cl_page_slice *slice);
910         /**
911          * Page destruction.
912          */
913
914         /**
915          * Called when page is truncated from the object. Optional.
916          *
917          * \see cl_page_discard()
918          * \see vvp_page_discard(), osc_page_discard()
919          */
920         void (*cpo_discard)(const struct lu_env *env,
921                             const struct cl_page_slice *slice,
922                             struct cl_io *io);
923         /**
924          * Called when page is removed from the cache, and is about to being
925          * destroyed. Optional.
926          *
927          * \see cl_page_delete()
928          * \see vvp_page_delete(), osc_page_delete()
929          */
930         void (*cpo_delete)(const struct lu_env *env,
931                            const struct cl_page_slice *slice);
932         /** Destructor. Frees resources and slice itself. */
933         void (*cpo_fini)(const struct lu_env *env,
934                          struct cl_page_slice *slice);
935
936         /**
937          * Checks whether the page is protected by a cl_lock. This is a
938          * per-layer method, because certain layers have ways to check for the
939          * lock much more efficiently than through the generic locks scan, or
940          * implement locking mechanisms separate from cl_lock, e.g.,
941          * LL_FILE_GROUP_LOCKED in vvp. If \a pending is true, check for locks
942          * being canceled, or scheduled for cancellation as soon as the last
943          * user goes away, too.
944          *
945          * \retval    -EBUSY: page is protected by a lock of a given mode;
946          * \retval  -ENODATA: page is not protected by a lock;
947          * \retval       0: this layer cannot decide.
948          *
949          * \see cl_page_is_under_lock()
950          */
951         int (*cpo_is_under_lock)(const struct lu_env *env,
952                                  const struct cl_page_slice *slice,
953                                  struct cl_io *io);
954
955         /**
956          * Optional debugging helper. Prints given page slice.
957          *
958          * \see cl_page_print()
959          */
960         int (*cpo_print)(const struct lu_env *env,
961                          const struct cl_page_slice *slice,
962                          void *cookie, lu_printer_t p);
963         /**
964          * \name transfer
965          *
966          * Transfer methods. See comment on cl_req for a description of
967          * transfer formation and life-cycle.
968          *
969          * @{
970          */
971         /**
972          * Request type dependent vector of operations.
973          *
974          * Transfer operations depend on transfer mode (cl_req_type). To avoid
975          * passing transfer mode to each and every of these methods, and to
976          * avoid branching on request type inside of the methods, separate
977          * methods for cl_req_type:CRT_READ and cl_req_type:CRT_WRITE are
978          * provided. That is, method invocation usually looks like
979          *
980          *       slice->cp_ops.io[req->crq_type].cpo_method(env, slice, ...);
981          */
982         struct {
983                 /**
984                  * Called when a page is submitted for a transfer as a part of
985                  * cl_page_list.
986                  *
987                  * \return    0  : page is eligible for submission;
988                  * \return    -EALREADY : skip this page;
989                  * \return    -ve       : error.
990                  *
991                  * \see cl_page_prep()
992                  */
993                 int  (*cpo_prep)(const struct lu_env *env,
994                                  const struct cl_page_slice *slice,
995                                  struct cl_io *io);
996                 /**
997                  * Completion handler. This is guaranteed to be eventually
998                  * fired after cl_page_operations::cpo_prep() or
999                  * cl_page_operations::cpo_make_ready() call.
1000                  *
1001                  * This method can be called in a non-blocking context. It is
1002                  * guaranteed however, that the page involved and its object
1003                  * are pinned in memory (and, hence, calling cl_page_put() is
1004                  * safe).
1005                  *
1006                  * \see cl_page_completion()
1007                  */
1008                 void (*cpo_completion)(const struct lu_env *env,
1009                                        const struct cl_page_slice *slice,
1010                                        int ioret);
1011                 /**
1012                  * Called when cached page is about to be added to the
1013                  * cl_req as a part of req formation.
1014                  *
1015                  * \return    0       : proceed with this page;
1016                  * \return    -EAGAIN : skip this page;
1017                  * \return    -ve     : error.
1018                  *
1019                  * \see cl_page_make_ready()
1020                  */
1021                 int  (*cpo_make_ready)(const struct lu_env *env,
1022                                        const struct cl_page_slice *slice);
1023                 /**
1024                  * Announce that this page is to be written out
1025                  * opportunistically, that is, page is dirty, it is not
1026                  * necessary to start write-out transfer right now, but
1027                  * eventually page has to be written out.
1028                  *
1029                  * Main caller of this is the write path (see
1030                  * vvp_io_commit_write()), using this method to build a
1031                  * "transfer cache" from which large transfers are then
1032                  * constructed by the req-formation engine.
1033                  *
1034                  * \todo XXX it would make sense to add page-age tracking
1035                  * semantics here, and to oblige the req-formation engine to
1036                  * send the page out not later than it is too old.
1037                  *
1038                  * \see cl_page_cache_add()
1039                  */
1040                 int  (*cpo_cache_add)(const struct lu_env *env,
1041                                       const struct cl_page_slice *slice,
1042                                       struct cl_io *io);
1043         } io[CRT_NR];
1044         /**
1045          * Tell transfer engine that only [to, from] part of a page should be
1046          * transmitted.
1047          *
1048          * This is used for immediate transfers.
1049          *
1050          * \todo XXX this is not very good interface. It would be much better
1051          * if all transfer parameters were supplied as arguments to
1052          * cl_io_operations::cio_submit() call, but it is not clear how to do
1053          * this for page queues.
1054          *
1055          * \see cl_page_clip()
1056          */
1057         void (*cpo_clip)(const struct lu_env *env,
1058                          const struct cl_page_slice *slice,
1059                          int from, int to);
1060         /**
1061          * \pre  the page was queued for transferring.
1062          * \post page is removed from client's pending list, or -EBUSY
1063          *       is returned if it has already been in transferring.
1064          *
1065          * This is one of seldom page operation which is:
1066          * 0. called from top level;
1067          * 1. don't have vmpage locked;
1068          * 2. every layer should synchronize execution of its ->cpo_cancel()
1069          *    with completion handlers. Osc uses client obd lock for this
1070          *    purpose. Based on there is no vvp_page_cancel and
1071          *    lov_page_cancel(), cpo_cancel is defacto protected by client lock.
1072          *
1073          * \see osc_page_cancel().
1074          */
1075         int (*cpo_cancel)(const struct lu_env *env,
1076                           const struct cl_page_slice *slice);
1077         /**
1078          * Write out a page by kernel. This is only called by ll_writepage
1079          * right now.
1080          *
1081          * \see cl_page_flush()
1082          */
1083         int (*cpo_flush)(const struct lu_env *env,
1084                          const struct cl_page_slice *slice,
1085                          struct cl_io *io);
1086         /** @} transfer */
1087 };
1088
1089 /**
1090  * Helper macro, dumping detailed information about \a page into a log.
1091  */
1092 #define CL_PAGE_DEBUG(mask, env, page, format, ...)                  \
1093 do {                                                                \
1094         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1095                                                                         \
1096         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1097                 cl_page_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page);  \
1098                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);            \
1099         }                                                              \
1100 } while (0)
1101
1102 /**
1103  * Helper macro, dumping shorter information about \a page into a log.
1104  */
1105 #define CL_PAGE_HEADER(mask, env, page, format, ...)                      \
1106 do {                                                                      \
1107         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                      \
1108                                                                               \
1109         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {                    \
1110                 cl_page_header_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, page); \
1111                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);                  \
1112         }                                                                    \
1113 } while (0)
1114
1115 static inline int __page_in_use(const struct cl_page *page, int refc)
1116 {
1117         if (page->cp_type == CPT_CACHEABLE)
1118                 ++refc;
1119         LASSERT(atomic_read(&page->cp_ref) > 0);
1120         return (atomic_read(&page->cp_ref) > refc);
1121 }
1122 #define cl_page_in_use(pg)       __page_in_use(pg, 1)
1123 #define cl_page_in_use_noref(pg) __page_in_use(pg, 0)
1124
1125 /** @} cl_page */
1126
1127 /** \addtogroup cl_lock cl_lock
1128  * @{ */
1129 /** \struct cl_lock
1130  *
1131  * Extent locking on the client.
1132  *
1133  * LAYERING
1134  *
1135  * The locking model of the new client code is built around
1136  *
1137  *      struct cl_lock
1138  *
1139  * data-type representing an extent lock on a regular file. cl_lock is a
1140  * layered object (much like cl_object and cl_page), it consists of a header
1141  * (struct cl_lock) and a list of layers (struct cl_lock_slice), linked to
1142  * cl_lock::cll_layers list through cl_lock_slice::cls_linkage.
1143  *
1144  * All locks for a given object are linked into cl_object_header::coh_locks
1145  * list (protected by cl_object_header::coh_lock_guard spin-lock) through
1146  * cl_lock::cll_linkage. Currently this list is not sorted in any way. We can
1147  * sort it in starting lock offset, or use altogether different data structure
1148  * like a tree.
1149  *
1150  * Typical cl_lock consists of the two layers:
1151  *
1152  *     - vvp_lock (vvp specific data), and
1153  *     - lov_lock (lov specific data).
1154  *
1155  * lov_lock contains an array of sub-locks. Each of these sub-locks is a
1156  * normal cl_lock: it has a header (struct cl_lock) and a list of layers:
1157  *
1158  *     - lovsub_lock, and
1159  *     - osc_lock
1160  *
1161  * Each sub-lock is associated with a cl_object (representing stripe
1162  * sub-object or the file to which top-level cl_lock is associated to), and is
1163  * linked into that cl_object::coh_locks. In this respect cl_lock is similar to
1164  * cl_object (that at lov layer also fans out into multiple sub-objects), and
1165  * is different from cl_page, that doesn't fan out (there is usually exactly
1166  * one osc_page for every vvp_page). We shall call vvp-lov portion of the lock
1167  * a "top-lock" and its lovsub-osc portion a "sub-lock".
1168  *
1169  * LIFE CYCLE
1170  *
1171  * cl_lock is reference counted. When reference counter drops to 0, lock is
1172  * placed in the cache, except when lock is in CLS_FREEING state. CLS_FREEING
1173  * lock is destroyed when last reference is released. Referencing between
1174  * top-lock and its sub-locks is described in the lov documentation module.
1175  *
1176  * STATE MACHINE
1177  *
1178  * Also, cl_lock is a state machine. This requires some clarification. One of
1179  * the goals of client IO re-write was to make IO path non-blocking, or at
1180  * least to make it easier to make it non-blocking in the future. Here
1181  * `non-blocking' means that when a system call (read, write, truncate)
1182  * reaches a situation where it has to wait for a communication with the
1183  * server, it should --instead of waiting-- remember its current state and
1184  * switch to some other work.  E.g,. instead of waiting for a lock enqueue,
1185  * client should proceed doing IO on the next stripe, etc. Obviously this is
1186  * rather radical redesign, and it is not planned to be fully implemented at
1187  * this time, instead we are putting some infrastructure in place, that would
1188  * make it easier to do asynchronous non-blocking IO easier in the
1189  * future. Specifically, where old locking code goes to sleep (waiting for
1190  * enqueue, for example), new code returns cl_lock_transition::CLO_WAIT. When
1191  * enqueue reply comes, its completion handler signals that lock state-machine
1192  * is ready to transit to the next state. There is some generic code in
1193  * cl_lock.c that sleeps, waiting for these signals. As a result, for users of
1194  * this cl_lock.c code, it looks like locking is done in normal blocking
1195  * fashion, and it the same time it is possible to switch to the non-blocking
1196  * locking (simply by returning cl_lock_transition::CLO_WAIT from cl_lock.c
1197  * functions).
1198  *
1199  * For a description of state machine states and transitions see enum
1200  * cl_lock_state.
1201  *
1202  * There are two ways to restrict a set of states which lock might move to:
1203  *
1204  *     - placing a "hold" on a lock guarantees that lock will not be moved
1205  *       into cl_lock_state::CLS_FREEING state until hold is released. Hold
1206  *       can be only acquired on a lock that is not in
1207  *       cl_lock_state::CLS_FREEING. All holds on a lock are counted in
1208  *       cl_lock::cll_holds. Hold protects lock from cancellation and
1209  *       destruction. Requests to cancel and destroy a lock on hold will be
1210  *       recorded, but only honored when last hold on a lock is released;
1211  *
1212  *     - placing a "user" on a lock guarantees that lock will not leave
1213  *       cl_lock_state::CLS_NEW, cl_lock_state::CLS_QUEUING,
1214  *       cl_lock_state::CLS_ENQUEUED and cl_lock_state::CLS_HELD set of
1215  *       states, once it enters this set. That is, if a user is added onto a
1216  *       lock in a state not from this set, it doesn't immediately enforce
1217  *       lock to move to this set, but once lock enters this set it will
1218  *       remain there until all users are removed. Lock users are counted in
1219  *       cl_lock::cll_users.
1220  *
1221  *       User is used to assure that lock is not canceled or destroyed while
1222  *       it is being enqueued, or actively used by some IO.
1223  *
1224  *       Currently, a user always comes with a hold (cl_lock_invariant()
1225  *       checks that a number of holds is not less than a number of users).
1226  *
1227  * CONCURRENCY
1228  *
1229  * This is how lock state-machine operates. struct cl_lock contains a mutex
1230  * cl_lock::cll_guard that protects struct fields.
1231  *
1232  *     - mutex is taken, and cl_lock::cll_state is examined.
1233  *
1234  *     - for every state there are possible target states where lock can move
1235  *       into. They are tried in order. Attempts to move into next state are
1236  *       done by _try() functions in cl_lock.c:cl_{enqueue,unlock,wait}_try().
1237  *
1238  *     - if the transition can be performed immediately, state is changed,
1239  *       and mutex is released.
1240  *
1241  *     - if the transition requires blocking, _try() function returns
1242  *       cl_lock_transition::CLO_WAIT. Caller unlocks mutex and goes to
1243  *       sleep, waiting for possibility of lock state change. It is woken
1244  *       up when some event occurs, that makes lock state change possible
1245  *       (e.g., the reception of the reply from the server), and repeats
1246  *       the loop.
1247  *
1248  * Top-lock and sub-lock has separate mutexes and the latter has to be taken
1249  * first to avoid dead-lock.
1250  *
1251  * To see an example of interaction of all these issues, take a look at the
1252  * lov_cl.c:lov_lock_enqueue() function. It is called as a part of
1253  * cl_enqueue_try(), and tries to advance top-lock to ENQUEUED state, by
1254  * advancing state-machines of its sub-locks (lov_lock_enqueue_one()). Note
1255  * also, that it uses trylock to grab sub-lock mutex to avoid dead-lock. It
1256  * also has to handle CEF_ASYNC enqueue, when sub-locks enqueues have to be
1257  * done in parallel, rather than one after another (this is used for glimpse
1258  * locks, that cannot dead-lock).
1259  *
1260  * INTERFACE AND USAGE
1261  *
1262  * struct cl_lock_operations provide a number of call-backs that are invoked
1263  * when events of interest occurs. Layers can intercept and handle glimpse,
1264  * blocking, cancel ASTs and a reception of the reply from the server.
1265  *
1266  * One important difference with the old client locking model is that new
1267  * client has a representation for the top-lock, whereas in the old code only
1268  * sub-locks existed as real data structures and file-level locks are
1269  * represented by "request sets" that are created and destroyed on each and
1270  * every lock creation.
1271  *
1272  * Top-locks are cached, and can be found in the cache by the system calls. It
1273  * is possible that top-lock is in cache, but some of its sub-locks were
1274  * canceled and destroyed. In that case top-lock has to be enqueued again
1275  * before it can be used.
1276  *
1277  * Overall process of the locking during IO operation is as following:
1278  *
1279  *     - once parameters for IO are setup in cl_io, cl_io_operations::cio_lock()
1280  *       is called on each layer. Responsibility of this method is to add locks,
1281  *       needed by a given layer into cl_io.ci_lockset.
1282  *
1283  *     - once locks for all layers were collected, they are sorted to avoid
1284  *       dead-locks (cl_io_locks_sort()), and enqueued.
1285  *
1286  *     - when all locks are acquired, IO is performed;
1287  *
1288  *     - locks are released into cache.
1289  *
1290  * Striping introduces major additional complexity into locking. The
1291  * fundamental problem is that it is generally unsafe to actively use (hold)
1292  * two locks on the different OST servers at the same time, as this introduces
1293  * inter-server dependency and can lead to cascading evictions.
1294  *
1295  * Basic solution is to sub-divide large read/write IOs into smaller pieces so
1296  * that no multi-stripe locks are taken (note that this design abandons POSIX
1297  * read/write semantics). Such pieces ideally can be executed concurrently. At
1298  * the same time, certain types of IO cannot be sub-divived, without
1299  * sacrificing correctness. This includes:
1300  *
1301  *  - O_APPEND write, where [0, EOF] lock has to be taken, to guarantee
1302  *  atomicity;
1303  *
1304  *  - ftruncate(fd, offset), where [offset, EOF] lock has to be taken.
1305  *
1306  * Also, in the case of read(fd, buf, count) or write(fd, buf, count), where
1307  * buf is a part of memory mapped Lustre file, a lock or locks protecting buf
1308  * has to be held together with the usual lock on [offset, offset + count].
1309  *
1310  * As multi-stripe locks have to be allowed, it makes sense to cache them, so
1311  * that, for example, a sequence of O_APPEND writes can proceed quickly
1312  * without going down to the individual stripes to do lock matching. On the
1313  * other hand, multi-stripe locks shouldn't be used by normal read/write
1314  * calls. To achieve this, every layer can implement ->clo_fits_into() method,
1315  * that is called by lock matching code (cl_lock_lookup()), and that can be
1316  * used to selectively disable matching of certain locks for certain IOs. For
1317  * example, lov layer implements lov_lock_fits_into() that allow multi-stripe
1318  * locks to be matched only for truncates and O_APPEND writes.
1319  *
1320  * Interaction with DLM
1321  *
1322  * In the expected setup, cl_lock is ultimately backed up by a collection of
1323  * DLM locks (struct ldlm_lock). Association between cl_lock and DLM lock is
1324  * implemented in osc layer, that also matches DLM events (ASTs, cancellation,
1325  * etc.) into cl_lock_operation calls. See struct osc_lock for a more detailed
1326  * description of interaction with DLM.
1327  */
1328
1329 /**
1330  * Lock description.
1331  */
1332 struct cl_lock_descr {
1333         /** Object this lock is granted for. */
1334         struct cl_object *cld_obj;
1335         /** Index of the first page protected by this lock. */
1336         pgoff_t    cld_start;
1337         /** Index of the last page (inclusive) protected by this lock. */
1338         pgoff_t    cld_end;
1339         /** Group ID, for group lock */
1340         __u64        cld_gid;
1341         /** Lock mode. */
1342         enum cl_lock_mode cld_mode;
1343         /**
1344          * flags to enqueue lock. A combination of bit-flags from
1345          * enum cl_enq_flags.
1346          */
1347         __u32        cld_enq_flags;
1348 };
1349
1350 #define DDESCR "%s(%d):[%lu, %lu]"
1351 #define PDESCR(descr)                                              \
1352         cl_lock_mode_name((descr)->cld_mode), (descr)->cld_mode,        \
1353         (descr)->cld_start, (descr)->cld_end
1354
1355 const char *cl_lock_mode_name(const enum cl_lock_mode mode);
1356
1357 /**
1358  * Lock state-machine states.
1359  *
1360  * \htmlonly
1361  * <pre>
1362  *
1363  * Possible state transitions:
1364  *
1365  *            +------------------>NEW
1366  *            |             |
1367  *            |             | cl_enqueue_try()
1368  *            |             |
1369  *            |    cl_unuse_try()  V
1370  *            |  +--------------QUEUING (*)
1371  *            |  |               |
1372  *            |  |               | cl_enqueue_try()
1373  *            |  |               |
1374  *            |  | cl_unuse_try()  V
1375  *    sub-lock  |  +-------------ENQUEUED (*)
1376  *    canceled  |  |             |
1377  *            |  |               | cl_wait_try()
1378  *            |  |               |
1379  *            |  |              (R)
1380  *            |  |               |
1381  *            |  |               V
1382  *            |  |              HELD<---------+
1383  *            |  |               |          |
1384  *            |  |               |          | cl_use_try()
1385  *            |  |  cl_unuse_try() |        |
1386  *            |  |               |          |
1387  *            |  |               V       ---+
1388  *            |  +------------>INTRANSIT (D) <--+
1389  *            |             |       |
1390  *            |     cl_unuse_try() |        | cached lock found
1391  *            |             |       | cl_use_try()
1392  *            |             |       |
1393  *            |             V       |
1394  *            +------------------CACHED---------+
1395  *                                 |
1396  *                                (C)
1397  *                                 |
1398  *                                 V
1399  *                              FREEING
1400  *
1401  * Legend:
1402  *
1403  *       In states marked with (*) transition to the same state (i.e., a loop
1404  *       in the diagram) is possible.
1405  *
1406  *       (R) is the point where Receive call-back is invoked: it allows layers
1407  *       to handle arrival of lock reply.
1408  *
1409  *       (C) is the point where Cancellation call-back is invoked.
1410  *
1411  *       (D) is the transit state which means the lock is changing.
1412  *
1413  *       Transition to FREEING state is possible from any other state in the
1414  *       diagram in case of unrecoverable error.
1415  * </pre>
1416  * \endhtmlonly
1417  *
1418  * These states are for individual cl_lock object. Top-lock and its sub-locks
1419  * can be in the different states. Another way to say this is that we have
1420  * nested state-machines.
1421  *
1422  * Separate QUEUING and ENQUEUED states are needed to support non-blocking
1423  * operation for locks with multiple sub-locks. Imagine lock on a file F, that
1424  * intersects 3 stripes S0, S1, and S2. To enqueue F client has to send
1425  * enqueue to S0, wait for its completion, then send enqueue for S1, wait for
1426  * its completion and at last enqueue lock for S2, and wait for its
1427  * completion. In that case, top-lock is in QUEUING state while S0, S1 are
1428  * handled, and is in ENQUEUED state after enqueue to S2 has been sent (note
1429  * that in this case, sub-locks move from state to state, and top-lock remains
1430  * in the same state).
1431  */
1432 enum cl_lock_state {
1433         /**
1434          * Lock that wasn't yet enqueued
1435          */
1436         CLS_NEW,
1437         /**
1438          * Enqueue is in progress, blocking for some intermediate interaction
1439          * with the other side.
1440          */
1441         CLS_QUEUING,
1442         /**
1443          * Lock is fully enqueued, waiting for server to reply when it is
1444          * granted.
1445          */
1446         CLS_ENQUEUED,
1447         /**
1448          * Lock granted, actively used by some IO.
1449          */
1450         CLS_HELD,
1451         /**
1452          * This state is used to mark the lock is being used, or unused.
1453          * We need this state because the lock may have several sublocks,
1454          * so it's impossible to have an atomic way to bring all sublocks
1455          * into CLS_HELD state at use case, or all sublocks to CLS_CACHED
1456          * at unuse case.
1457          * If a thread is referring to a lock, and it sees the lock is in this
1458          * state, it must wait for the lock.
1459          * See state diagram for details.
1460          */
1461         CLS_INTRANSIT,
1462         /**
1463          * Lock granted, not used.
1464          */
1465         CLS_CACHED,
1466         /**
1467          * Lock is being destroyed.
1468          */
1469         CLS_FREEING,
1470         CLS_NR
1471 };
1472
1473 enum cl_lock_flags {
1474         /**
1475          * lock has been cancelled. This flag is never cleared once set (by
1476          * cl_lock_cancel0()).
1477          */
1478         CLF_CANCELLED  = 1 << 0,
1479         /** cancellation is pending for this lock. */
1480         CLF_CANCELPEND = 1 << 1,
1481         /** destruction is pending for this lock. */
1482         CLF_DOOMED     = 1 << 2,
1483         /** from enqueue RPC reply upcall. */
1484         CLF_FROM_UPCALL= 1 << 3,
1485 };
1486
1487 /**
1488  * Lock closure.
1489  *
1490  * Lock closure is a collection of locks (both top-locks and sub-locks) that
1491  * might be updated in a result of an operation on a certain lock (which lock
1492  * this is a closure of).
1493  *
1494  * Closures are needed to guarantee dead-lock freedom in the presence of
1495  *
1496  *     - nested state-machines (top-lock state-machine composed of sub-lock
1497  *       state-machines), and
1498  *
1499  *     - shared sub-locks.
1500  *
1501  * Specifically, many operations, such as lock enqueue, wait, unlock,
1502  * etc. start from a top-lock, and then operate on a sub-locks of this
1503  * top-lock, holding a top-lock mutex. When sub-lock state changes as a result
1504  * of such operation, this change has to be propagated to all top-locks that
1505  * share this sub-lock. Obviously, no natural lock ordering (e.g.,
1506  * top-to-bottom or bottom-to-top) captures this scenario, so try-locking has
1507  * to be used. Lock closure systematizes this try-and-repeat logic.
1508  */
1509 struct cl_lock_closure {
1510         /**
1511          * Lock that is mutexed when closure construction is started. When
1512          * closure in is `wait' mode (cl_lock_closure::clc_wait), mutex on
1513          * origin is released before waiting.
1514          */
1515         struct cl_lock   *clc_origin;
1516         /**
1517          * List of enclosed locks, so far. Locks are linked here through
1518          * cl_lock::cll_inclosure.
1519          */
1520         struct list_head        clc_list;
1521         /**
1522          * True iff closure is in a `wait' mode. This determines what
1523          * cl_lock_enclosure() does when a lock L to be added to the closure
1524          * is currently mutexed by some other thread.
1525          *
1526          * If cl_lock_closure::clc_wait is not set, then closure construction
1527          * fails with CLO_REPEAT immediately.
1528          *
1529          * In wait mode, cl_lock_enclosure() waits until next attempt to build
1530          * a closure might succeed. To this end it releases an origin mutex
1531          * (cl_lock_closure::clc_origin), that has to be the only lock mutex
1532          * owned by the current thread, and then waits on L mutex (by grabbing
1533          * it and immediately releasing), before returning CLO_REPEAT to the
1534          * caller.
1535          */
1536         int            clc_wait;
1537         /** Number of locks in the closure. */
1538         int            clc_nr;
1539 };
1540
1541 /**
1542  * Layered client lock.
1543  */
1544 struct cl_lock {
1545         /** Reference counter. */
1546         atomic_t          cll_ref;
1547         /** List of slices. Immutable after creation. */
1548         struct list_head            cll_layers;
1549         /**
1550          * Linkage into cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_locks list. Protected
1551          * by cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard.
1552          */
1553         struct list_head            cll_linkage;
1554         /**
1555          * Parameters of this lock. Protected by
1556          * cl_lock::cll_descr::cld_obj::coh_lock_guard nested within
1557          * cl_lock::cll_guard. Modified only on lock creation and in
1558          * cl_lock_modify().
1559          */
1560         struct cl_lock_descr  cll_descr;
1561         /** Protected by cl_lock::cll_guard. */
1562         enum cl_lock_state    cll_state;
1563         /** signals state changes. */
1564         wait_queue_head_t          cll_wq;
1565         /**
1566          * Recursive lock, most fields in cl_lock{} are protected by this.
1567          *
1568          * Locking rules: this mutex is never held across network
1569          * communication, except when lock is being canceled.
1570          *
1571          * Lock ordering: a mutex of a sub-lock is taken first, then a mutex
1572          * on a top-lock. Other direction is implemented through a
1573          * try-lock-repeat loop. Mutices of unrelated locks can be taken only
1574          * by try-locking.
1575          *
1576          * \see osc_lock_enqueue_wait(), lov_lock_cancel(), lov_sublock_wait().
1577          */
1578         struct mutex            cll_guard;
1579         struct task_struct      *cll_guarder;
1580         int                cll_depth;
1581
1582         /**
1583          * the owner for INTRANSIT state
1584          */
1585         struct task_struct      *cll_intransit_owner;
1586         int                cll_error;
1587         /**
1588          * Number of holds on a lock. A hold prevents a lock from being
1589          * canceled and destroyed. Protected by cl_lock::cll_guard.
1590          *
1591          * \see cl_lock_hold(), cl_lock_unhold(), cl_lock_release()
1592          */
1593         int                cll_holds;
1594          /**
1595           * Number of lock users. Valid in cl_lock_state::CLS_HELD state
1596           * only. Lock user pins lock in CLS_HELD state. Protected by
1597           * cl_lock::cll_guard.
1598           *
1599           * \see cl_wait(), cl_unuse().
1600           */
1601         int                cll_users;
1602         /**
1603          * Flag bit-mask. Values from enum cl_lock_flags. Updates are
1604          * protected by cl_lock::cll_guard.
1605          */
1606         unsigned long    cll_flags;
1607         /**
1608          * A linkage into a list of locks in a closure.
1609          *
1610          * \see cl_lock_closure
1611          */
1612         struct list_head            cll_inclosure;
1613         /**
1614          * Confict lock at queuing time.
1615          */
1616         struct cl_lock       *cll_conflict;
1617         /**
1618          * A list of references to this lock, for debugging.
1619          */
1620         struct lu_ref    cll_reference;
1621         /**
1622          * A list of holds on this lock, for debugging.
1623          */
1624         struct lu_ref    cll_holders;
1625         /**
1626          * A reference for cl_lock::cll_descr::cld_obj. For debugging.
1627          */
1628         struct lu_ref_link    cll_obj_ref;
1629 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
1630         /* "dep_map" name is assumed by lockdep.h macros. */
1631         struct lockdep_map    dep_map;
1632 #endif
1633 };
1634
1635 /**
1636  * Per-layer part of cl_lock
1637  *
1638  * \see ccc_lock, lov_lock, lovsub_lock, osc_lock
1639  */
1640 struct cl_lock_slice {
1641         struct cl_lock            *cls_lock;
1642         /** Object slice corresponding to this lock slice. Immutable after
1643          * creation. */
1644         struct cl_object                *cls_obj;
1645         const struct cl_lock_operations *cls_ops;
1646         /** Linkage into cl_lock::cll_layers. Immutable after creation. */
1647         struct list_head                       cls_linkage;
1648 };
1649
1650 /**
1651  * Possible (non-error) return values of ->clo_{enqueue,wait,unlock}().
1652  *
1653  * NOTE: lov_subresult() depends on ordering here.
1654  */
1655 enum cl_lock_transition {
1656         /** operation cannot be completed immediately. Wait for state change. */
1657         CLO_WAIT        = 1,
1658         /** operation had to release lock mutex, restart. */
1659         CLO_REPEAT      = 2,
1660         /** lower layer re-enqueued. */
1661         CLO_REENQUEUED  = 3,
1662 };
1663
1664 /**
1665  *
1666  * \see vvp_lock_ops, lov_lock_ops, lovsub_lock_ops, osc_lock_ops
1667  */
1668 struct cl_lock_operations {
1669         /**
1670          * \name statemachine
1671          *
1672          * State machine transitions. These 3 methods are called to transfer
1673          * lock from one state to another, as described in the commentary
1674          * above enum #cl_lock_state.
1675          *
1676          * \retval 0      this layer has nothing more to do to before
1677          *                     transition to the target state happens;
1678          *
1679          * \retval CLO_REPEAT method had to release and re-acquire cl_lock
1680          *                  mutex, repeat invocation of transition method
1681          *                  across all layers;
1682          *
1683          * \retval CLO_WAIT   this layer cannot move to the target state
1684          *                  immediately, as it has to wait for certain event
1685          *                  (e.g., the communication with the server). It
1686          *                  is guaranteed, that when the state transfer
1687          *                  becomes possible, cl_lock::cll_wq wait-queue
1688          *                  is signaled. Caller can wait for this event by
1689          *                  calling cl_lock_state_wait();
1690          *
1691          * \retval -ve  failure, abort state transition, move the lock
1692          *                  into cl_lock_state::CLS_FREEING state, and set
1693          *                  cl_lock::cll_error.
1694          *
1695          * Once all layers voted to agree to transition (by returning 0), lock
1696          * is moved into corresponding target state. All state transition
1697          * methods are optional.
1698          */
1699         /** @{ */
1700         /**
1701          * Attempts to enqueue the lock. Called top-to-bottom.
1702          *
1703          * \see ccc_lock_enqueue(), lov_lock_enqueue(), lovsub_lock_enqueue(),
1704          * \see osc_lock_enqueue()
1705          */
1706         int  (*clo_enqueue)(const struct lu_env *env,
1707                             const struct cl_lock_slice *slice,
1708                             struct cl_io *io, __u32 enqflags);
1709         /**
1710          * Attempts to wait for enqueue result. Called top-to-bottom.
1711          *
1712          * \see ccc_lock_wait(), lov_lock_wait(), osc_lock_wait()
1713          */
1714         int  (*clo_wait)(const struct lu_env *env,
1715                          const struct cl_lock_slice *slice);
1716         /**
1717          * Attempts to unlock the lock. Called bottom-to-top. In addition to
1718          * usual return values of lock state-machine methods, this can return
1719          * -ESTALE to indicate that lock cannot be returned to the cache, and
1720          * has to be re-initialized.
1721          * unuse is a one-shot operation, so it must NOT return CLO_WAIT.
1722          *
1723          * \see ccc_lock_unuse(), lov_lock_unuse(), osc_lock_unuse()
1724          */
1725         int  (*clo_unuse)(const struct lu_env *env,
1726                           const struct cl_lock_slice *slice);
1727         /**
1728          * Notifies layer that cached lock is started being used.
1729          *
1730          * \pre lock->cll_state == CLS_CACHED
1731          *
1732          * \see lov_lock_use(), osc_lock_use()
1733          */
1734         int  (*clo_use)(const struct lu_env *env,
1735                         const struct cl_lock_slice *slice);
1736         /** @} statemachine */
1737         /**
1738          * A method invoked when lock state is changed (as a result of state
1739          * transition). This is used, for example, to track when the state of
1740          * a sub-lock changes, to propagate this change to the corresponding
1741          * top-lock. Optional
1742          *
1743          * \see lovsub_lock_state()
1744          */
1745         void (*clo_state)(const struct lu_env *env,
1746                           const struct cl_lock_slice *slice,
1747                           enum cl_lock_state st);
1748         /**
1749          * Returns true, iff given lock is suitable for the given io, idea
1750          * being, that there are certain "unsafe" locks, e.g., ones acquired
1751          * for O_APPEND writes, that we don't want to re-use for a normal
1752          * write, to avoid the danger of cascading evictions. Optional. Runs
1753          * under cl_object_header::coh_lock_guard.
1754          *
1755          * XXX this should take more information about lock needed by
1756          * io. Probably lock description or something similar.
1757          *
1758          * \see lov_fits_into()
1759          */
1760         int (*clo_fits_into)(const struct lu_env *env,
1761                              const struct cl_lock_slice *slice,
1762                              const struct cl_lock_descr *need,
1763                              const struct cl_io *io);
1764         /**
1765          * \name ast
1766          * Asynchronous System Traps. All of then are optional, all are
1767          * executed bottom-to-top.
1768          */
1769         /** @{ */
1770
1771         /**
1772          * Cancellation callback. Cancel a lock voluntarily, or under
1773          * the request of server.
1774          */
1775         void (*clo_cancel)(const struct lu_env *env,
1776                            const struct cl_lock_slice *slice);
1777         /**
1778          * Lock weighting ast. Executed to estimate how precious this lock
1779          * is. The sum of results across all layers is used to determine
1780          * whether lock worth keeping in cache given present memory usage.
1781          *
1782          * \see osc_lock_weigh(), vvp_lock_weigh(), lovsub_lock_weigh().
1783          */
1784         unsigned long (*clo_weigh)(const struct lu_env *env,
1785                                    const struct cl_lock_slice *slice);
1786         /** @} ast */
1787
1788         /**
1789          * \see lovsub_lock_closure()
1790          */
1791         int (*clo_closure)(const struct lu_env *env,
1792                            const struct cl_lock_slice *slice,
1793                            struct cl_lock_closure *closure);
1794         /**
1795          * Executed bottom-to-top when lock description changes (e.g., as a
1796          * result of server granting more generous lock than was requested).
1797          *
1798          * \see lovsub_lock_modify()
1799          */
1800         int (*clo_modify)(const struct lu_env *env,
1801                           const struct cl_lock_slice *slice,
1802                           const struct cl_lock_descr *updated);
1803         /**
1804          * Notifies layers (bottom-to-top) that lock is going to be
1805          * destroyed. Responsibility of layers is to prevent new references on
1806          * this lock from being acquired once this method returns.
1807          *
1808          * This can be called multiple times due to the races.
1809          *
1810          * \see cl_lock_delete()
1811          * \see osc_lock_delete(), lovsub_lock_delete()
1812          */
1813         void (*clo_delete)(const struct lu_env *env,
1814                            const struct cl_lock_slice *slice);
1815         /**
1816          * Destructor. Frees resources and the slice.
1817          *
1818          * \see ccc_lock_fini(), lov_lock_fini(), lovsub_lock_fini(),
1819          * \see osc_lock_fini()
1820          */
1821         void (*clo_fini)(const struct lu_env *env, struct cl_lock_slice *slice);
1822         /**
1823          * Optional debugging helper. Prints given lock slice.
1824          */
1825         int (*clo_print)(const struct lu_env *env,
1826                          void *cookie, lu_printer_t p,
1827                          const struct cl_lock_slice *slice);
1828 };
1829
1830 #define CL_LOCK_DEBUG(mask, env, lock, format, ...)                  \
1831 do {                                                                \
1832         LIBCFS_DEBUG_MSG_DATA_DECL(msgdata, mask, NULL);                \
1833                                                                         \
1834         if (cfs_cdebug_show(mask, DEBUG_SUBSYSTEM)) {              \
1835                 cl_lock_print(env, &msgdata, lu_cdebug_printer, lock);  \
1836                 CDEBUG(mask, format , ## __VA_ARGS__);            \
1837         }                                                              \
1838 } while (0)
1839
1840 #define CL_LOCK_ASSERT(expr, env, lock) do {                        \
1841         if (likely(expr))                                              \
1842                 break;                                            \
1843                                                                         \
1844         CL_LOCK_DEBUG(D_ERROR, env, lock, "failed at %s.\n", #expr);    \
1845         LBUG();                                                  \
1846 } while (0)
1847
1848 /** @} cl_lock */
1849
1850 /** \addtogroup cl_page_list cl_page_list
1851  * Page list used to perform collective operations on a group of pages.
1852  *
1853  * Pages are added to the list one by one. cl_page_list acquires a reference
1854  * for every page in it. Page list is used to perform collective operations on
1855  * pages:
1856  *
1857  *     - submit pages for an immediate transfer,
1858  *
1859  *     - own pages on behalf of certain io (waiting for each page in turn),
1860  *
1861  *     - discard pages.
1862  *
1863  * When list is finalized, it releases references on all pages it still has.
1864  *
1865  * \todo XXX concurrency control.
1866  *
1867  * @{
1868  */
1869 struct cl_page_list {
1870         unsigned             pl_nr;
1871         struct list_head           pl_pages;
1872         struct task_struct      *pl_owner;
1873 };
1874
1875 /**
1876  * A 2-queue of pages. A convenience data-type for common use case, 2-queue
1877  * contains an incoming page list and an outgoing page list.
1878  */
1879 struct cl_2queue {
1880         struct cl_page_list c2_qin;
1881         struct cl_page_list c2_qout;
1882 };
1883
1884 /** @} cl_page_list */
1885
1886 /** \addtogroup cl_io cl_io
1887  * @{ */
1888 /** \struct cl_io
1889  * I/O
1890  *
1891  * cl_io represents a high level I/O activity like
1892  * read(2)/write(2)/truncate(2) system call, or cancellation of an extent
1893  * lock.
1894  *
1895  * cl_io is a layered object, much like cl_{object,page,lock} but with one
1896  * important distinction. We want to minimize number of calls to the allocator
1897  * in the fast path, e.g., in the case of read(2) when everything is cached:
1898  * client already owns the lock over region being read, and data are cached
1899  * due to read-ahead. To avoid allocation of cl_io layers in such situations,
1900  * per-layer io state is stored in the session, associated with the io, see
1901  * struct {vvp,lov,osc}_io for example. Sessions allocation is amortized
1902  * by using free-lists, see cl_env_get().
1903  *
1904  * There is a small predefined number of possible io types, enumerated in enum
1905  * cl_io_type.
1906  *
1907  * cl_io is a state machine, that can be advanced concurrently by the multiple
1908  * threads. It is up to these threads to control the concurrency and,
1909  * specifically, to detect when io is done, and its state can be safely
1910  * released.
1911  *
1912  * For read/write io overall execution plan is as following:
1913  *
1914  *     (0) initialize io state through all layers;
1915  *
1916  *     (1) loop: prepare chunk of work to do
1917  *
1918  *     (2) call all layers to collect locks they need to process current chunk
1919  *
1920  *     (3) sort all locks to avoid dead-locks, and acquire them
1921  *
1922  *     (4) process the chunk: call per-page methods
1923  *       (cl_io_operations::cio_read_page() for read,
1924  *       cl_io_operations::cio_prepare_write(),
1925  *       cl_io_operations::cio_commit_write() for write)
1926  *
1927  *     (5) release locks
1928  *
1929  *     (6) repeat loop.
1930  *
1931  * To implement the "parallel IO mode", lov layer creates sub-io's (lazily to
1932  * address allocation efficiency issues mentioned above), and returns with the
1933  * special error condition from per-page method when current sub-io has to
1934  * block. This causes io loop to be repeated, and lov switches to the next
1935  * sub-io in its cl_io_operations::cio_iter_init() implementation.
1936  */
1937
1938 /** IO types */
1939 enum cl_io_type {
1940         /** read system call */
1941         CIT_READ,
1942         /** write system call */
1943         CIT_WRITE,
1944         /** truncate, utime system calls */
1945         CIT_SETATTR,
1946         /**
1947          * page fault handling
1948          */
1949         CIT_FAULT,
1950         /**
1951          * fsync system call handling
1952          * To write out a range of file
1953          */
1954         CIT_FSYNC,
1955         /**
1956          * Miscellaneous io. This is used for occasional io activity that
1957          * doesn't fit into other types. Currently this is used for:
1958          *
1959          *     - cancellation of an extent lock. This io exists as a context
1960          *     to write dirty pages from under the lock being canceled back
1961          *     to the server;
1962          *
1963          *     - VM induced page write-out. An io context for writing page out
1964          *     for memory cleansing;
1965          *
1966          *     - glimpse. An io context to acquire glimpse lock.
1967          *
1968          *     - grouplock. An io context to acquire group lock.
1969          *
1970          * CIT_MISC io is used simply as a context in which locks and pages
1971          * are manipulated. Such io has no internal "process", that is,
1972          * cl_io_loop() is never called for it.
1973          */
1974         CIT_MISC,
1975         CIT_OP_NR
1976 };
1977
1978 /**
1979  * States of cl_io state machine
1980  */
1981 enum cl_io_state {
1982         /** Not initialized. */
1983         CIS_ZERO,
1984         /** Initialized. */
1985         CIS_INIT,
1986         /** IO iteration started. */
1987         CIS_IT_STARTED,
1988         /** Locks taken. */
1989         CIS_LOCKED,
1990         /** Actual IO is in progress. */
1991         CIS_IO_GOING,
1992         /** IO for the current iteration finished. */
1993         CIS_IO_FINISHED,
1994         /** Locks released. */
1995         CIS_UNLOCKED,
1996         /** Iteration completed. */
1997         CIS_IT_ENDED,
1998         /** cl_io finalized. */
1999         CIS_FINI
2000 };
2001
2002 /**
2003  * IO state private for a layer.
2004  *
2005  * This is usually embedded into layer session data, rather than allocated
2006  * dynamically.
2007  *
2008  * \see vvp_io, lov_io, osc_io, ccc_io
2009  */
2010 struct cl_io_slice {
2011         struct cl_io              *cis_io;
2012         /** corresponding object slice. Immutable after creation. */
2013         struct cl_object              *cis_obj;
2014         /** io operations. Immutable after creation. */
2015         const struct cl_io_operations *cis_iop;
2016         /**
2017          * linkage into a list of all slices for a given cl_io, hanging off
2018          * cl_io::ci_layers. Immutable after creation.
2019          */
2020         struct list_head                     cis_linkage;
2021 };
2022
2023
2024 /**
2025  * Per-layer io operations.
2026  * \see vvp_io_ops, lov_io_ops, lovsub_io_ops, osc_io_ops
2027  */
2028 struct cl_io_operations {
2029         /**
2030          * Vector of io state transition methods for every io type.
2031          *
2032          * \see cl_page_operations::io
2033          */
2034         struct {
2035                 /**
2036                  * Prepare io iteration at a given layer.
2037                  *
2038                  * Called top-to-bottom at the beginning of each iteration of
2039                  * "io loop" (if it makes sense for this type of io). Here
2040                  * layer selects what work it will do during this iteration.
2041                  *
2042                  * \see cl_io_operations::cio_iter_fini()
2043                  */
2044                 int (*cio_iter_init) (const struct lu_env *env,
2045                                       const struct cl_io_slice *slice);
2046                 /**
2047                  * Finalize io iteration.
2048                  *
2049                  * Called bottom-to-top at the end of each iteration of "io
2050                  * loop". Here layers can decide whether IO has to be
2051                  * continued.
2052                  *
2053                  * \see cl_io_operations::cio_iter_init()
2054                  */
2055                 void (*cio_iter_fini) (const struct lu_env *env,
2056                                        const struct cl_io_slice *slice);
2057                 /**
2058                  * Collect locks for the current iteration of io.
2059                  *
2060                  * Called top-to-bottom to collect all locks necessary for
2061                  * this iteration. This methods shouldn't actually enqueue
2062                  * anything, instead it should post a lock through
2063                  * cl_io_lock_add(). Once all locks are collected, they are
2064                  * sorted and enqueued in the proper order.
2065                  */
2066                 int  (*cio_lock) (const struct lu_env *env,
2067                                   const struct cl_io_slice *slice);
2068                 /**
2069                  * Finalize unlocking.
2070                  *
2071                  * Called bottom-to-top to finish layer specific unlocking
2072                  * functionality, after generic code released all locks
2073                  * acquired by cl_io_operations::cio_lock().
2074                  */
2075                 void  (*cio_unlock)(const struct lu_env *env,
2076                                     const struct cl_io_slice *slice);
2077                 /**
2078                  * Start io iteration.
2079                  *
2080                  * Once all locks are acquired, called top-to-bottom to
2081                  * commence actual IO. In the current implementation,
2082                  * top-level vvp_io_{read,write}_start() does all the work
2083                  * synchronously by calling generic_file_*(), so other layers
2084                  * are called when everything is done.
2085                  */
2086                 int  (*cio_start)(const struct lu_env *env,
2087                                   const struct cl_io_slice *slice);
2088                 /**
2089                  * Called top-to-bottom at the end of io loop. Here layer
2090                  * might wait for an unfinished asynchronous io.
2091                  */
2092                 void (*cio_end)  (const struct lu_env *env,
2093                                   const struct cl_io_slice *slice);
2094                 /**
2095                  * Called bottom-to-top to notify layers that read/write IO
2096                  * iteration finished, with \a nob bytes transferred.
2097                  */
2098                 void (*cio_advance)(const struct lu_env *env,
2099                                     const struct cl_io_slice *slice,
2100                                     size_t nob);
2101                 /**
2102                  * Called once per io, bottom-to-top to release io resources.
2103                  */
2104                 void (*cio_fini) (const struct lu_env *env,
2105                                   const struct cl_io_slice *slice);
2106         } op[CIT_OP_NR];
2107         struct {
2108                 /**
2109                  * Submit pages from \a queue->c2_qin for IO, and move
2110                  * successfully submitted pages into \a queue->c2_qout. Return
2111                  * non-zero if failed to submit even the single page. If
2112                  * submission failed after some pages were moved into \a
2113                  * queue->c2_qout, completion callback with non-zero ioret is
2114                  * executed on them.
2115                  */
2116                 int  (*cio_submit)(const struct lu_env *env,
2117                                    const struct cl_io_slice *slice,
2118                                    enum cl_req_type crt,
2119                                    struct cl_2queue *queue);
2120         } req_op[CRT_NR];
2121         /**
2122          * Read missing page.
2123          *
2124          * Called by a top-level cl_io_operations::op[CIT_READ]::cio_start()
2125          * method, when it hits not-up-to-date page in the range. Optional.
2126          *
2127          * \pre io->ci_type == CIT_READ
2128          */
2129         int (*cio_read_page)(const struct lu_env *env,
2130                              const struct cl_io_slice *slice,
2131                              const struct cl_page_slice *page);
2132         /**
2133          * Prepare write of a \a page. Called bottom-to-top by a top-level
2134          * cl_io_operations::op[CIT_WRITE]::cio_start() to prepare page for
2135          * get data from user-level buffer.
2136          *
2137          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2138          *
2139          * \see vvp_io_prepare_write(), lov_io_prepare_write(),
2140          * osc_io_prepare_write().
2141          */
2142         int (*cio_prepare_write)(const struct lu_env *env,
2143                                  const struct cl_io_slice *slice,
2144                                  const struct cl_page_slice *page,
2145                                  unsigned from, unsigned to);
2146         /**
2147          *
2148          * \pre io->ci_type == CIT_WRITE
2149          *
2150          * \see vvp_io_commit_write(), lov_io_commit_write(),
2151          * osc_io_commit_write().
2152          */
2153         int (*cio_commit_write)(const struct lu_env *env,
2154                                 const struct cl_io_slice *slice,
2155                                 const struct cl_page_slice *page,
2156                                 unsigned from, unsigned to);
2157         /**
2158          * Optional debugging helper. Print given io slice.
2159          */
2160         int (*cio_print)(const struct lu_env *env, void *cookie,
2161                          lu_printer_t p, const struct cl_io_slice *slice);
2162 };
2163
2164 /**
2165  * Flags to lock enqueue procedure.
2166  * \ingroup cl_lock
2167  */
2168 enum cl_enq_flags {
2169         /**
2170          * instruct server to not block, if conflicting lock is found. Instead
2171          * -EWOULDBLOCK is returned immediately.
2172          */
2173         CEF_NONBLOCK     = 0x00000001,
2174         /**
2175          * take lock asynchronously (out of order), as it cannot
2176          * deadlock. This is for LDLM_FL_HAS_INTENT locks used for glimpsing.
2177          */
2178         CEF_ASYNC       = 0x00000002,
2179         /**
2180          * tell the server to instruct (though a flag in the blocking ast) an
2181          * owner of the conflicting lock, that it can drop dirty pages
2182          * protected by this lock, without sending them to the server.
2183          */
2184         CEF_DISCARD_DATA = 0x00000004,
2185         /**
2186          * tell the sub layers that it must be a `real' lock. This is used for
2187          * mmapped-buffer locks and glimpse locks that must be never converted
2188          * into lockless mode.
2189          *
2190          * \see vvp_mmap_locks(), cl_glimpse_lock().
2191          */
2192         CEF_MUST         = 0x00000008,
2193         /**
2194          * tell the sub layers that never request a `real' lock. This flag is
2195          * not used currently.
2196          *
2197          * cl_io::ci_lockreq and CEF_{MUST,NEVER} flags specify lockless
2198          * conversion policy: ci_lockreq describes generic information of lock
2199          * requirement for this IO, especially for locks which belong to the
2200          * object doing IO; however, lock itself may have precise requirements
2201          * that are described by the enqueue flags.
2202          */
2203         CEF_NEVER       = 0x00000010,
2204         /**
2205          * for async glimpse lock.
2206          */
2207         CEF_AGL   = 0x00000020,
2208         /**
2209          * mask of enq_flags.
2210          */
2211         CEF_MASK         = 0x0000003f,
2212 };
2213
2214 /**
2215  * Link between lock and io. Intermediate structure is needed, because the
2216  * same lock can be part of multiple io's simultaneously.
2217  */
2218 struct cl_io_lock_link {
2219         /** linkage into one of cl_lockset lists. */
2220         struct list_head           cill_linkage;
2221         struct cl_lock_descr cill_descr;
2222         struct cl_lock      *cill_lock;
2223         /** optional destructor */
2224         void           (*cill_fini)(const struct lu_env *env,
2225                                         struct cl_io_lock_link *link);
2226 };
2227
2228 /**
2229  * Lock-set represents a collection of locks, that io needs at a
2230  * time. Generally speaking, client tries to avoid holding multiple locks when
2231  * possible, because
2232  *
2233  *      - holding extent locks over multiple ost's introduces the danger of
2234  *      "cascading timeouts";
2235  *
2236  *      - holding multiple locks over the same ost is still dead-lock prone,
2237  *      see comment in osc_lock_enqueue(),
2238  *
2239  * but there are certain situations where this is unavoidable:
2240  *
2241  *      - O_APPEND writes have to take [0, EOF] lock for correctness;
2242  *
2243  *      - truncate has to take [new-size, EOF] lock for correctness;
2244  *
2245  *      - SNS has to take locks across full stripe for correctness;
2246  *
2247  *      - in the case when user level buffer, supplied to {read,write}(file0),
2248  *      is a part of a memory mapped lustre file, client has to take a dlm
2249  *      locks on file0, and all files that back up the buffer (or a part of
2250  *      the buffer, that is being processed in the current chunk, in any
2251  *      case, there are situations where at least 2 locks are necessary).
2252  *
2253  * In such cases we at least try to take locks in the same consistent
2254  * order. To this end, all locks are first collected, then sorted, and then
2255  * enqueued.
2256  */
2257 struct cl_lockset {
2258         /** locks to be acquired. */
2259         struct list_head  cls_todo;
2260         /** locks currently being processed. */
2261         struct list_head  cls_curr;
2262         /** locks acquired. */
2263         struct list_head  cls_done;
2264 };
2265
2266 /**
2267  * Lock requirements(demand) for IO. It should be cl_io_lock_req,
2268  * but 'req' is always to be thought as 'request' :-)
2269  */
2270 enum cl_io_lock_dmd {
2271         /** Always lock data (e.g., O_APPEND). */
2272         CILR_MANDATORY = 0,
2273         /** Layers are free to decide between local and global locking. */
2274         CILR_MAYBE,
2275         /** Never lock: there is no cache (e.g., liblustre). */
2276         CILR_NEVER
2277 };
2278
2279 enum cl_fsync_mode {
2280         /** start writeback, do not wait for them to finish */
2281         CL_FSYNC_NONE  = 0,
2282         /** start writeback and wait for them to finish */
2283         CL_FSYNC_LOCAL = 1,
2284         /** discard all of dirty pages in a specific file range */
2285         CL_FSYNC_DISCARD = 2,
2286         /** start writeback and make sure they have reached storage before
2287          * return. OST_SYNC RPC must be issued and finished */
2288         CL_FSYNC_ALL   = 3
2289 };
2290
2291 struct cl_io_rw_common {
2292         loff_t      crw_pos;
2293         size_t      crw_count;
2294         int      crw_nonblock;
2295 };
2296
2297
2298 /**
2299  * State for io.
2300  *
2301  * cl_io is shared by all threads participating in this IO (in current
2302  * implementation only one thread advances IO, but parallel IO design and
2303  * concurrent copy_*_user() require multiple threads acting on the same IO. It
2304  * is up to these threads to serialize their activities, including updates to
2305  * mutable cl_io fields.
2306  */
2307 struct cl_io {
2308         /** type of this IO. Immutable after creation. */
2309         enum cl_io_type         ci_type;
2310         /** current state of cl_io state machine. */
2311         enum cl_io_state               ci_state;
2312         /** main object this io is against. Immutable after creation. */
2313         struct cl_object              *ci_obj;
2314         /**
2315          * Upper layer io, of which this io is a part of. Immutable after
2316          * creation.
2317          */
2318         struct cl_io              *ci_parent;
2319         /** List of slices. Immutable after creation. */
2320         struct list_head                     ci_layers;
2321         /** list of locks (to be) acquired by this io. */
2322         struct cl_lockset             ci_lockset;
2323         /** lock requirements, this is just a help info for sublayers. */
2324         enum cl_io_lock_dmd         ci_lockreq;
2325         union {
2326                 struct cl_rd_io {
2327                         struct cl_io_rw_common rd;
2328                 } ci_rd;
2329                 struct cl_wr_io {
2330                         struct cl_io_rw_common wr;
2331                         int                 wr_append;
2332                         int                 wr_sync;
2333                 } ci_wr;
2334                 struct cl_io_rw_common ci_rw;
2335                 struct cl_setattr_io {
2336                         struct ost_lvb   sa_attr;
2337                         unsigned int     sa_valid;
2338                         struct obd_capa *sa_capa;
2339                 } ci_setattr;
2340                 struct cl_fault_io {
2341                         /** page index within file. */
2342                         pgoff_t  ft_index;
2343                         /** bytes valid byte on a faulted page. */
2344                         int          ft_nob;
2345                         /** writable page? for nopage() only */
2346                         int          ft_writable;
2347                         /** page of an executable? */
2348                         int          ft_executable;
2349                         /** page_mkwrite() */
2350                         int          ft_mkwrite;
2351                         /** resulting page */
2352                         struct cl_page *ft_page;
2353                 } ci_fault;
2354                 struct cl_fsync_io {
2355                         loff_t       fi_start;
2356                         loff_t       fi_end;
2357                         struct obd_capa   *fi_capa;
2358                         /** file system level fid */
2359                         struct lu_fid     *fi_fid;
2360                         enum cl_fsync_mode fi_mode;
2361                         /* how many pages were written/discarded */
2362                         unsigned int       fi_nr_written;
2363                 } ci_fsync;
2364         } u;
2365         struct cl_2queue     ci_queue;
2366         size_t         ci_nob;
2367         int               ci_result;
2368         unsigned int     ci_continue:1,
2369         /**
2370          * This io has held grouplock, to inform sublayers that
2371          * don't do lockless i/o.
2372          */
2373                              ci_no_srvlock:1,
2374         /**
2375          * The whole IO need to be restarted because layout has been changed
2376          */
2377                              ci_need_restart:1,
2378         /**
2379          * to not refresh layout - the IO issuer knows that the layout won't
2380          * change(page operations, layout change causes all page to be
2381          * discarded), or it doesn't matter if it changes(sync).
2382          */
2383                              ci_ignore_layout:1,
2384         /**
2385          * Check if layout changed after the IO finishes. Mainly for HSM
2386          * requirement. If IO occurs to openning files, it doesn't need to
2387          * verify layout because HSM won't release openning files.
2388          * Right now, only two operations need to verify layout: glimpse
2389          * and setattr.
2390          */
2391                              ci_verify_layout:1,
2392         /**
2393          * file is released, restore has to to be triggered by vvp layer
2394          */
2395                              ci_restore_needed:1,
2396         /**
2397          * O_NOATIME
2398          */
2399                              ci_noatime:1;
2400         /**
2401          * Number of pages owned by this IO. For invariant checking.
2402          */
2403         unsigned             ci_owned_nr;
2404 };
2405
2406 /** @} cl_io */
2407
2408 /** \addtogroup cl_req cl_req
2409  * @{ */
2410 /** \struct cl_req
2411  * Transfer.
2412  *
2413  * There are two possible modes of transfer initiation on the client:
2414  *
2415  *     - immediate transfer: this is started when a high level io wants a page
2416  *       or a collection of pages to be transferred right away. Examples:
2417  *       read-ahead, synchronous read in the case of non-page aligned write,
2418  *       page write-out as a part of extent lock cancellation, page write-out
2419  *       as a part of memory cleansing. Immediate transfer can be both
2420  *       cl_req_type::CRT_READ and cl_req_type::CRT_WRITE;
2421  *
2422  *     - opportunistic transfer (cl_req_type::CRT_WRITE only), that happens
2423  *       when io wants to transfer a page to the server some time later, when
2424  *       it can be done efficiently. Example: pages dirtied by the write(2)
2425  *       path.
2426  *
2427  * In any case, transfer takes place in the form of a cl_req, which is a
2428  * representation for a network RPC.
2429  *
2430  * Pages queued for an opportunistic transfer are cached until it is decided
2431  * that efficient RPC can be composed of them. This decision is made by "a
2432  * req-formation engine", currently implemented as a part of osc
2433  * layer. Req-formation depends on many factors: the size of the resulting
2434  * RPC, whether or not multi-object RPCs are supported by the server,
2435  * max-rpc-in-flight limitations, size of the dirty cache, etc.
2436  *
2437  * For the immediate transfer io submits a cl_page_list, that req-formation
2438  * engine slices into cl_req's, possibly adding cached pages to some of
2439  * the resulting req's.
2440  *
2441  * Whenever a page from cl_page_list is added to a newly constructed req, its
2442  * cl_page_operations::cpo_prep() layer methods are called. At that moment,
2443  * page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_OWNED to
2444  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT or cl_page_state::CPS_PAGEIN, cl_page::cp_owner
2445  * is zeroed, and cl_page::cp_req is set to the
2446  * req. cl_page_operations::cpo_prep() method at the particular layer might
2447  * return -EALREADY to indicate that it does not need to submit this page
2448  * at all. This is possible, for example, if page, submitted for read,
2449  * became up-to-date in the meantime; and for write, the page don't have
2450  * dirty bit marked. \see cl_io_submit_rw()
2451  *
2452  * Whenever a cached page is added to a newly constructed req, its
2453  * cl_page_operations::cpo_make_ready() layer methods are called. At that
2454  * moment, page state is atomically changed from cl_page_state::CPS_CACHED to
2455  * cl_page_state::CPS_PAGEOUT, and cl_page::cp_req is set to
2456  * req. cl_page_operations::cpo_make_ready() method at the particular layer
2457  * might return -EAGAIN to indicate that this page is not eligible for the
2458  * transfer right now.
2459  *
2460  * FUTURE
2461  *
2462  * Plan is to divide transfers into "priority bands" (indicated when
2463  * submitting cl_page_list, and queuing a page for the opportunistic transfer)
2464  * and allow glueing of cached pages to immediate transfers only within single
2465  * band. This would make high priority transfers (like lock cancellation or
2466  * memory pressure induced write-out) really high priority.
2467  *
2468  */
2469
2470 /**
2471  * Per-transfer attributes.
2472  */
2473 struct cl_req_attr {
2474         /** Generic attributes for the server consumption. */
2475         struct obdo     *cra_oa;
2476         /** Capability. */
2477         struct obd_capa *cra_capa;
2478         /** Jobid */
2479         char             cra_jobid[JOBSTATS_JOBID_SIZE];
2480 };
2481
2482 /**
2483  * Transfer request operations definable at every layer.
2484  *
2485  * Concurrency: transfer formation engine synchronizes calls to all transfer
2486  * methods.
2487  */
2488 struct cl_req_operations {
2489         /**
2490          * Invoked top-to-bottom by cl_req_prep() when transfer formation is
2491          * complete (all pages are added).
2492          *
2493          * \see osc_req_prep()
2494          */
2495         int  (*cro_prep)(const struct lu_env *env,
2496                          const struct cl_req_slice *slice);
2497         /**
2498          * Called top-to-bottom to fill in \a oa fields. This is called twice
2499          * with different flags, see bug 10150 and osc_build_req().
2500          *
2501          * \param obj an object from cl_req which attributes are to be set in
2502          *          \a oa.
2503          *
2504          * \param oa struct obdo where attributes are placed
2505          *
2506          * \param flags \a oa fields to be filled.
2507          */
2508         void (*cro_attr_set)(const struct lu_env *env,
2509                              const struct cl_req_slice *slice,
2510                              const struct cl_object *obj,
2511                              struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
2512         /**
2513          * Called top-to-bottom from cl_req_completion() to notify layers that
2514          * transfer completed. Has to free all state allocated by
2515          * cl_device_operations::cdo_req_init().
2516          */
2517         void (*cro_completion)(const struct lu_env *env,
2518                                const struct cl_req_slice *slice, int ioret);
2519 };
2520
2521 /**
2522  * A per-object state that (potentially multi-object) transfer request keeps.
2523  */
2524 struct cl_req_obj {
2525         /** object itself */
2526         struct cl_object   *ro_obj;
2527         /** reference to cl_req_obj::ro_obj. For debugging. */
2528         struct lu_ref_link  ro_obj_ref;
2529         /* something else? Number of pages for a given object? */
2530 };
2531
2532 /**
2533  * Transfer request.
2534  *
2535  * Transfer requests are not reference counted, because IO sub-system owns
2536  * them exclusively and knows when to free them.
2537  *
2538  * Life cycle.
2539  *
2540  * cl_req is created by cl_req_alloc() that calls
2541  * cl_device_operations::cdo_req_init() device methods to allocate per-req
2542  * state in every layer.
2543  *
2544  * Then pages are added (cl_req_page_add()), req keeps track of all objects it
2545  * contains pages for.
2546  *
2547  * Once all pages were collected, cl_page_operations::cpo_prep() method is
2548  * called top-to-bottom. At that point layers can modify req, let it pass, or
2549  * deny it completely. This is to support things like SNS that have transfer
2550  * ordering requirements invisible to the individual req-formation engine.
2551  *
2552  * On transfer completion (or transfer timeout, or failure to initiate the
2553  * transfer of an allocated req), cl_req_operations::cro_completion() method
2554  * is called, after execution of cl_page_operations::cpo_completion() of all
2555  * req's pages.
2556  */
2557 struct cl_req {
2558         enum cl_req_type      crq_type;
2559         /** A list of pages being transferred */
2560         struct list_head            crq_pages;
2561         /** Number of pages in cl_req::crq_pages */
2562         unsigned              crq_nrpages;
2563         /** An array of objects which pages are in ->crq_pages */
2564         struct cl_req_obj    *crq_o;
2565         /** Number of elements in cl_req::crq_objs[] */
2566         unsigned              crq_nrobjs;
2567         struct list_head            crq_layers;
2568 };
2569
2570 /**
2571  * Per-layer state for request.
2572  */
2573 struct cl_req_slice {
2574         struct cl_req    *crs_req;
2575         struct cl_device *crs_dev;
2576         struct list_head        crs_linkage;
2577         const struct cl_req_operations *crs_ops;
2578 };
2579
2580 /* @} cl_req */
2581
2582 enum cache_stats_item {
2583         /** how many cache lookups were performed */
2584         CS_lookup = 0,
2585         /** how many times cache lookup resulted in a hit */
2586         CS_hit,
2587         /** how many entities are in the cache right now */
2588         CS_total,
2589         /** how many entities in the cache are actively used (and cannot be
2590          * evicted) right now */
2591         CS_busy,
2592         /** how many entities were created at all */
2593         CS_create,
2594         CS_NR
2595 };
2596
2597 #define CS_NAMES { "lookup", "hit", "total", "busy", "create" }
2598
2599 /**
2600  * Stats for a generic cache (similar to inode, lu_object, etc. caches).
2601  */
2602 struct cache_stats {
2603         const char    *cs_name;
2604         atomic_t   cs_stats[CS_NR];
2605 };
2606
2607 /** These are not exported so far */
2608 void cache_stats_init (struct cache_stats *cs, const char *name);
2609
2610 /**
2611  * Client-side site. This represents particular client stack. "Global"
2612  * variables should (directly or indirectly) be added here to allow multiple
2613  * clients to co-exist in the single address space.
2614  */
2615 struct cl_site {
2616         struct lu_site  cs_lu;
2617         /**
2618          * Statistical counters. Atomics do not scale, something better like
2619          * per-cpu counters is needed.
2620          *
2621          * These are exported as /proc/fs/lustre/llite/.../site
2622          *
2623          * When interpreting keep in mind that both sub-locks (and sub-pages)
2624          * and top-locks (and top-pages) are accounted here.
2625          */
2626         struct cache_stats    cs_pages;
2627         struct cache_stats    cs_locks;
2628         atomic_t          cs_pages_state[CPS_NR];
2629         atomic_t          cs_locks_state[CLS_NR];
2630 };
2631
2632 int  cl_site_init (struct cl_site *s, struct cl_device *top);
2633 void cl_site_fini (struct cl_site *s);
2634 void cl_stack_fini(const struct lu_env *env, struct cl_device *cl);
2635
2636 /**
2637  * Output client site statistical counters into a buffer. Suitable for
2638  * ll_rd_*()-style functions.
2639  */
2640 int cl_site_stats_print(const struct cl_site *site, struct seq_file *m);
2641
2642 /**
2643  * \name helpers
2644  *
2645  * Type conversion and accessory functions.
2646  */
2647 /** @{ */
2648
2649 static inline struct cl_site *lu2cl_site(const struct lu_site *site)
2650 {
2651         return container_of(site, struct cl_site, cs_lu);
2652 }
2653
2654 static inline int lu_device_is_cl(const struct lu_device *d)
2655 {
2656         return d->ld_type->ldt_tags & LU_DEVICE_CL;
2657 }
2658
2659 static inline struct cl_device *lu2cl_dev(const struct lu_device *d)
2660 {
2661         LASSERT(d == NULL || IS_ERR(d) || lu_device_is_cl(d));
2662         return container_of0(d, struct cl_device, cd_lu_dev);
2663 }
2664
2665 static inline struct lu_device *cl2lu_dev(struct cl_device *d)
2666 {
2667         return &d->cd_lu_dev;
2668 }
2669
2670 static inline struct cl_object *lu2cl(const struct lu_object *o)
2671 {
2672         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->lo_dev));
2673         return container_of0(o, struct cl_object, co_lu);
2674 }
2675
2676 static inline const struct cl_object_conf *
2677 lu2cl_conf(const struct lu_object_conf *conf)
2678 {
2679         return container_of0(conf, struct cl_object_conf, coc_lu);
2680 }
2681
2682 static inline struct cl_object *cl_object_next(const struct cl_object *obj)
2683 {
2684         return obj ? lu2cl(lu_object_next(&obj->co_lu)) : NULL;
2685 }
2686
2687 static inline struct cl_device *cl_object_device(const struct cl_object *o)
2688 {
2689         LASSERT(o == NULL || IS_ERR(o) || lu_device_is_cl(o->co_lu.lo_dev));
2690         return container_of0(o->co_lu.lo_dev, struct cl_device, cd_lu_dev);
2691 }
2692
2693 static inline struct cl_object_header *luh2coh(const struct lu_object_header *h)
2694 {
2695         return container_of0(h, struct cl_object_header, coh_lu);
2696 }
2697
2698 static inline struct cl_site *cl_object_site(const struct cl_object *obj)
2699 {
2700         return lu2cl_site(obj->co_lu.lo_dev->ld_site);
2701 }
2702
2703 static inline
2704 struct cl_object_header *cl_object_header(const struct cl_object *obj)
2705 {
2706         return luh2coh(obj->co_lu.lo_header);
2707 }
2708
2709 static inline int cl_device_init(struct cl_device *d, struct lu_device_type *t)
2710 {
2711         return lu_device_init(&d->cd_lu_dev, t);
2712 }
2713
2714 static inline void cl_device_fini(struct cl_device *d)
2715 {
2716         lu_device_fini(&d->cd_lu_dev);
2717 }
2718
2719 void cl_page_slice_add(struct cl_page *page, struct cl_page_slice *slice,
2720                        struct cl_object *obj,
2721                        const struct cl_page_operations *ops);
2722 void cl_lock_slice_add(struct cl_lock *lock, struct cl_lock_slice *slice,
2723                        struct cl_object *obj,
2724                        const struct cl_lock_operations *ops);
2725 void cl_io_slice_add(struct cl_io *io, struct cl_io_slice *slice,
2726                      struct cl_object *obj, const struct cl_io_operations *ops);
2727 void cl_req_slice_add(struct cl_req *req, struct cl_req_slice *slice,
2728                       struct cl_device *dev,
2729                       const struct cl_req_operations *ops);
2730 /** @} helpers */
2731
2732 /** \defgroup cl_object cl_object
2733  * @{ */
2734 struct cl_object *cl_object_top (struct cl_object *o);
2735 struct cl_object *cl_object_find(const struct lu_env *env, struct cl_device *cd,
2736                                  const struct lu_fid *fid,
2737                                  const struct cl_object_conf *c);
2738
2739 int  cl_object_header_init(struct cl_object_header *h);
2740 void cl_object_header_fini(struct cl_object_header *h);
2741 void cl_object_put      (const struct lu_env *env, struct cl_object *o);
2742 void cl_object_get      (struct cl_object *o);
2743 void cl_object_attr_lock  (struct cl_object *o);
2744 void cl_object_attr_unlock(struct cl_object *o);
2745 int  cl_object_attr_get   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2746                            struct cl_attr *attr);
2747 int  cl_object_attr_set   (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2748                            const struct cl_attr *attr, unsigned valid);
2749 int  cl_object_glimpse    (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2750                            struct ost_lvb *lvb);
2751 int  cl_conf_set          (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj,
2752                            const struct cl_object_conf *conf);
2753 void cl_object_prune      (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2754 void cl_object_kill       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2755 int  cl_object_has_locks  (struct cl_object *obj);
2756
2757 /**
2758  * Returns true, iff \a o0 and \a o1 are slices of the same object.
2759  */
2760 static inline int cl_object_same(struct cl_object *o0, struct cl_object *o1)
2761 {
2762         return cl_object_header(o0) == cl_object_header(o1);
2763 }
2764
2765 static inline void cl_object_page_init(struct cl_object *clob, int size)
2766 {
2767         clob->co_slice_off = cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize;
2768         cl_object_header(clob)->coh_page_bufsize += ALIGN(size, 8);
2769 }
2770
2771 static inline void *cl_object_page_slice(struct cl_object *clob,
2772                                          struct cl_page *page)
2773 {
2774         return (void *)((char *)page + clob->co_slice_off);
2775 }
2776
2777 /** @} cl_object */
2778
2779 /** \defgroup cl_page cl_page
2780  * @{ */
2781 enum {
2782         CLP_GANG_OKAY = 0,
2783         CLP_GANG_RESCHED,
2784         CLP_GANG_AGAIN,
2785         CLP_GANG_ABORT
2786 };
2787
2788 /* callback of cl_page_gang_lookup() */
2789 typedef int   (*cl_page_gang_cb_t)  (const struct lu_env *, struct cl_io *,
2790                                      struct cl_page *, void *);
2791 int          cl_page_gang_lookup (const struct lu_env *env,
2792                                      struct cl_object *obj,
2793                                      struct cl_io *io,
2794                                      pgoff_t start, pgoff_t end,
2795                                      cl_page_gang_cb_t cb, void *cbdata);
2796 struct cl_page *cl_page_lookup      (struct cl_object_header *hdr,
2797                                      pgoff_t index);
2798 struct cl_page *cl_page_find    (const struct lu_env *env,
2799                                      struct cl_object *obj,
2800                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2801                                      enum cl_page_type type);
2802 struct cl_page *cl_page_find_sub    (const struct lu_env *env,
2803                                      struct cl_object *obj,
2804                                      pgoff_t idx, struct page *vmpage,
2805                                      struct cl_page *parent);
2806 void        cl_page_get  (struct cl_page *page);
2807 void        cl_page_put  (const struct lu_env *env,
2808                                      struct cl_page *page);
2809 void        cl_page_print       (const struct lu_env *env, void *cookie,
2810                                      lu_printer_t printer,
2811                                      const struct cl_page *pg);
2812 void        cl_page_header_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2813                                      lu_printer_t printer,
2814                                      const struct cl_page *pg);
2815 struct page     *cl_page_vmpage      (const struct lu_env *env,
2816                                      struct cl_page *page);
2817 struct cl_page *cl_vmpage_page      (struct page *vmpage, struct cl_object *obj);
2818 struct cl_page *cl_page_top      (struct cl_page *page);
2819
2820 const struct cl_page_slice *cl_page_at(const struct cl_page *page,
2821                                        const struct lu_device_type *dtype);
2822
2823 /**
2824  * \name ownership
2825  *
2826  * Functions dealing with the ownership of page by io.
2827  */
2828 /** @{ */
2829
2830 int  cl_page_own        (const struct lu_env *env,
2831                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2832 int  cl_page_own_try    (const struct lu_env *env,
2833                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2834 void cl_page_assume     (const struct lu_env *env,
2835                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2836 void cl_page_unassume   (const struct lu_env *env,
2837                          struct cl_io *io, struct cl_page *pg);
2838 void cl_page_disown     (const struct lu_env *env,
2839                          struct cl_io *io, struct cl_page *page);
2840 int  cl_page_is_owned   (const struct cl_page *pg, const struct cl_io *io);
2841
2842 /** @} ownership */
2843
2844 /**
2845  * \name transfer
2846  *
2847  * Functions dealing with the preparation of a page for a transfer, and
2848  * tracking transfer state.
2849  */
2850 /** @{ */
2851 int  cl_page_prep       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2852                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2853 void cl_page_completion (const struct lu_env *env,
2854                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt, int ioret);
2855 int  cl_page_make_ready (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2856                          enum cl_req_type crt);
2857 int  cl_page_cache_add  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2858                          struct cl_page *pg, enum cl_req_type crt);
2859 void cl_page_clip       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg,
2860                          int from, int to);
2861 int  cl_page_cancel     (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
2862 int  cl_page_flush      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2863                          struct cl_page *pg);
2864
2865 /** @} transfer */
2866
2867
2868 /**
2869  * \name helper routines
2870  * Functions to discard, delete and export a cl_page.
2871  */
2872 /** @{ */
2873 void    cl_page_discard      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2874                               struct cl_page *pg);
2875 void    cl_page_delete       (const struct lu_env *env, struct cl_page *pg);
2876 int     cl_page_unmap   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2877                               struct cl_page *pg);
2878 int     cl_page_is_vmlocked  (const struct lu_env *env,
2879                               const struct cl_page *pg);
2880 void    cl_page_export       (const struct lu_env *env,
2881                               struct cl_page *pg, int uptodate);
2882 int     cl_page_is_under_lock(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2883                               struct cl_page *page);
2884 loff_t  cl_offset           (const struct cl_object *obj, pgoff_t idx);
2885 pgoff_t cl_index             (const struct cl_object *obj, loff_t offset);
2886 int     cl_page_size     (const struct cl_object *obj);
2887 int     cl_pages_prune       (const struct lu_env *env, struct cl_object *obj);
2888
2889 void cl_lock_print      (const struct lu_env *env, void *cookie,
2890                          lu_printer_t printer, const struct cl_lock *lock);
2891 void cl_lock_descr_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
2892                          lu_printer_t printer,
2893                          const struct cl_lock_descr *descr);
2894 /* @} helper */
2895
2896 /** @} cl_page */
2897
2898 /** \defgroup cl_lock cl_lock
2899  * @{ */
2900
2901 struct cl_lock *cl_lock_hold(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2902                              const struct cl_lock_descr *need,
2903                              const char *scope, const void *source);
2904 struct cl_lock *cl_lock_peek(const struct lu_env *env, const struct cl_io *io,
2905                              const struct cl_lock_descr *need,
2906                              const char *scope, const void *source);
2907 struct cl_lock *cl_lock_request(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
2908                                 const struct cl_lock_descr *need,
2909                                 const char *scope, const void *source);
2910 struct cl_lock *cl_lock_at_pgoff(const struct lu_env *env,
2911                                  struct cl_object *obj, pgoff_t index,
2912                                  struct cl_lock *except, int pending,
2913                                  int canceld);
2914 static inline struct cl_lock *cl_lock_at_page(const struct lu_env *env,
2915                                               struct cl_object *obj,
2916                                               struct cl_page *page,
2917                                               struct cl_lock *except,
2918                                               int pending, int canceld)
2919 {
2920         LASSERT(cl_object_header(obj) == cl_object_header(page->cp_obj));
2921         return cl_lock_at_pgoff(env, obj, page->cp_index, except,
2922                                 pending, canceld);
2923 }
2924
2925 const struct cl_lock_slice *cl_lock_at(const struct cl_lock *lock,
2926                                        const struct lu_device_type *dtype);
2927
2928 void  cl_lock_get       (struct cl_lock *lock);
2929 void  cl_lock_get_trust (struct cl_lock *lock);
2930 void  cl_lock_put       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2931 void  cl_lock_hold_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2932                          const char *scope, const void *source);
2933 void cl_lock_hold_release(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2934                           const char *scope, const void *source);
2935 void  cl_lock_unhold    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2936                          const char *scope, const void *source);
2937 void  cl_lock_release   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2938                          const char *scope, const void *source);
2939 void  cl_lock_user_add  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2940 void  cl_lock_user_del  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2941
2942 enum cl_lock_state cl_lock_intransit(const struct lu_env *env,
2943                                      struct cl_lock *lock);
2944 void cl_lock_extransit(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2945                        enum cl_lock_state state);
2946 int cl_lock_is_intransit(struct cl_lock *lock);
2947
2948 int cl_lock_enqueue_wait(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2949                          int keep_mutex);
2950
2951 /** \name statemachine statemachine
2952  * Interface to lock state machine consists of 3 parts:
2953  *
2954  *     - "try" functions that attempt to effect a state transition. If state
2955  *     transition is not possible right now (e.g., if it has to wait for some
2956  *     asynchronous event to occur), these functions return
2957  *     cl_lock_transition::CLO_WAIT.
2958  *
2959  *     - "non-try" functions that implement synchronous blocking interface on
2960  *     top of non-blocking "try" functions. These functions repeatedly call
2961  *     corresponding "try" versions, and if state transition is not possible
2962  *     immediately, wait for lock state change.
2963  *
2964  *     - methods from cl_lock_operations, called by "try" functions. Lock can
2965  *     be advanced to the target state only when all layers voted that they
2966  *     are ready for this transition. "Try" functions call methods under lock
2967  *     mutex. If a layer had to release a mutex, it re-acquires it and returns
2968  *     cl_lock_transition::CLO_REPEAT, causing "try" function to call all
2969  *     layers again.
2970  *
2971  * TRY        NON-TRY      METHOD                           FINAL STATE
2972  *
2973  * cl_enqueue_try() cl_enqueue() cl_lock_operations::clo_enqueue() CLS_ENQUEUED
2974  *
2975  * cl_wait_try()    cl_wait()    cl_lock_operations::clo_wait()    CLS_HELD
2976  *
2977  * cl_unuse_try()   cl_unuse()   cl_lock_operations::clo_unuse()   CLS_CACHED
2978  *
2979  * cl_use_try()     NONE         cl_lock_operations::clo_use()     CLS_HELD
2980  *
2981  * @{ */
2982
2983 int   cl_enqueue    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2984                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2985 int   cl_wait       (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2986 void  cl_unuse      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2987 int   cl_enqueue_try(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2988                      struct cl_io *io, __u32 flags);
2989 int   cl_unuse_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2990 int   cl_wait_try   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2991 int   cl_use_try    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int atomic);
2992
2993 /** @} statemachine */
2994
2995 void cl_lock_signal      (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2996 int  cl_lock_state_wait  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
2997 void cl_lock_state_set   (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
2998                           enum cl_lock_state state);
2999 int  cl_queue_match      (const struct list_head *queue,
3000                           const struct cl_lock_descr *need);
3001
3002 void cl_lock_mutex_get  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3003 int  cl_lock_mutex_try  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3004 void cl_lock_mutex_put  (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3005 int  cl_lock_is_mutexed (struct cl_lock *lock);
3006 int  cl_lock_nr_mutexed (const struct lu_env *env);
3007 int  cl_lock_discard_pages(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3008 int  cl_lock_ext_match  (const struct cl_lock_descr *has,
3009                          const struct cl_lock_descr *need);
3010 int  cl_lock_descr_match(const struct cl_lock_descr *has,
3011                          const struct cl_lock_descr *need);
3012 int  cl_lock_mode_match (enum cl_lock_mode has, enum cl_lock_mode need);
3013 int  cl_lock_modify     (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
3014                          const struct cl_lock_descr *desc);
3015
3016 void cl_lock_closure_init (const struct lu_env *env,
3017                            struct cl_lock_closure *closure,
3018                            struct cl_lock *origin, int wait);
3019 void cl_lock_closure_fini (struct cl_lock_closure *closure);
3020 int  cl_lock_closure_build(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
3021                            struct cl_lock_closure *closure);
3022 void cl_lock_disclosure   (const struct lu_env *env,
3023                            struct cl_lock_closure *closure);
3024 int  cl_lock_enclosure    (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock,
3025                            struct cl_lock_closure *closure);
3026
3027 void cl_lock_cancel(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3028 void cl_lock_delete(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3029 void cl_lock_error (const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock, int error);
3030 void cl_locks_prune(const struct lu_env *env, struct cl_object *obj, int wait);
3031
3032 unsigned long cl_lock_weigh(const struct lu_env *env, struct cl_lock *lock);
3033
3034 /** @} cl_lock */
3035
3036 /** \defgroup cl_io cl_io
3037  * @{ */
3038
3039 int   cl_io_init         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3040                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
3041 int   cl_io_sub_init     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3042                           enum cl_io_type iot, struct cl_object *obj);
3043 int   cl_io_rw_init      (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3044                           enum cl_io_type iot, loff_t pos, size_t count);
3045 int   cl_io_loop         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3046
3047 void  cl_io_fini         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3048 int   cl_io_iter_init    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3049 void  cl_io_iter_fini    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3050 int   cl_io_lock         (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3051 void  cl_io_unlock       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3052 int   cl_io_start       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3053 void  cl_io_end   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io);
3054 int   cl_io_lock_add     (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3055                           struct cl_io_lock_link *link);
3056 int   cl_io_lock_alloc_add(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3057                            struct cl_lock_descr *descr);
3058 int   cl_io_read_page    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3059                           struct cl_page *page);
3060 int   cl_io_prepare_write(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3061                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3062 int   cl_io_commit_write (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3063                           struct cl_page *page, unsigned from, unsigned to);
3064 int   cl_io_submit_rw    (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3065                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue);
3066 int   cl_io_submit_sync  (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3067                           enum cl_req_type iot, struct cl_2queue *queue,
3068                           long timeout);
3069 void  cl_io_rw_advance   (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3070                           size_t nob);
3071 int   cl_io_cancel       (const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3072                           struct cl_page_list *queue);
3073 int   cl_io_is_going     (const struct lu_env *env);
3074
3075 /**
3076  * True, iff \a io is an O_APPEND write(2).
3077  */
3078 static inline int cl_io_is_append(const struct cl_io *io)
3079 {
3080         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_append;
3081 }
3082
3083 static inline int cl_io_is_sync_write(const struct cl_io *io)
3084 {
3085         return io->ci_type == CIT_WRITE && io->u.ci_wr.wr_sync;
3086 }
3087
3088 static inline int cl_io_is_mkwrite(const struct cl_io *io)
3089 {
3090         return io->ci_type == CIT_FAULT && io->u.ci_fault.ft_mkwrite;
3091 }
3092
3093 /**
3094  * True, iff \a io is a truncate(2).
3095  */
3096 static inline int cl_io_is_trunc(const struct cl_io *io)
3097 {
3098         return io->ci_type == CIT_SETATTR &&
3099                 (io->u.ci_setattr.sa_valid & ATTR_SIZE);
3100 }
3101
3102 struct cl_io *cl_io_top(struct cl_io *io);
3103
3104 void cl_io_print(const struct lu_env *env, void *cookie,
3105                  lu_printer_t printer, const struct cl_io *io);
3106
3107 #define CL_IO_SLICE_CLEAN(foo_io, base)                                 \
3108 do {                                                                    \
3109         typeof(foo_io) __foo_io = (foo_io);                             \
3110                                                                         \
3111         CLASSERT(offsetof(typeof(*__foo_io), base) == 0);               \
3112         memset(&__foo_io->base + 1, 0,                                  \
3113                sizeof(*__foo_io) - sizeof(__foo_io->base));             \
3114 } while (0)
3115
3116 /** @} cl_io */
3117
3118 /** \defgroup cl_page_list cl_page_list
3119  * @{ */
3120
3121 /**
3122  * Last page in the page list.
3123  */
3124 static inline struct cl_page *cl_page_list_last(struct cl_page_list *plist)
3125 {
3126         LASSERT(plist->pl_nr > 0);
3127         return list_entry(plist->pl_pages.prev, struct cl_page, cp_batch);
3128 }
3129
3130 /**
3131  * Iterate over pages in a page list.
3132  */
3133 #define cl_page_list_for_each(page, list)                              \
3134         list_for_each_entry((page), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3135
3136 /**
3137  * Iterate over pages in a page list, taking possible removals into account.
3138  */
3139 #define cl_page_list_for_each_safe(page, temp, list)                \
3140         list_for_each_entry_safe((page), (temp), &(list)->pl_pages, cp_batch)
3141
3142 void cl_page_list_init   (struct cl_page_list *plist);
3143 void cl_page_list_add    (struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3144 void cl_page_list_move   (struct cl_page_list *dst, struct cl_page_list *src,
3145                           struct cl_page *page);
3146 void cl_page_list_splice (struct cl_page_list *list,
3147                           struct cl_page_list *head);
3148 void cl_page_list_del    (const struct lu_env *env,
3149                           struct cl_page_list *plist, struct cl_page *page);
3150 void cl_page_list_disown (const struct lu_env *env,
3151                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3152 int  cl_page_list_own    (const struct lu_env *env,
3153                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3154 void cl_page_list_assume (const struct lu_env *env,
3155                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3156 void cl_page_list_discard(const struct lu_env *env,
3157                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3158 int  cl_page_list_unmap  (const struct lu_env *env,
3159                           struct cl_io *io, struct cl_page_list *plist);
3160 void cl_page_list_fini   (const struct lu_env *env, struct cl_page_list *plist);
3161
3162 void cl_2queue_init     (struct cl_2queue *queue);
3163 void cl_2queue_add      (struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3164 void cl_2queue_disown   (const struct lu_env *env,
3165                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3166 void cl_2queue_assume   (const struct lu_env *env,
3167                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3168 void cl_2queue_discard  (const struct lu_env *env,
3169                          struct cl_io *io, struct cl_2queue *queue);
3170 void cl_2queue_fini     (const struct lu_env *env, struct cl_2queue *queue);
3171 void cl_2queue_init_page(struct cl_2queue *queue, struct cl_page *page);
3172
3173 /** @} cl_page_list */
3174
3175 /** \defgroup cl_req cl_req
3176  * @{ */
3177 struct cl_req *cl_req_alloc(const struct lu_env *env, struct cl_page *page,
3178                             enum cl_req_type crt, int nr_objects);
3179
3180 void cl_req_page_add  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3181                        struct cl_page *page);
3182 void cl_req_page_done (const struct lu_env *env, struct cl_page *page);
3183 int  cl_req_prep      (const struct lu_env *env, struct cl_req *req);
3184 void cl_req_attr_set  (const struct lu_env *env, struct cl_req *req,
3185                        struct cl_req_attr *attr, u64 flags);
3186 void cl_req_completion(const struct lu_env *env, struct cl_req *req, int ioret);
3187
3188 /** \defgroup cl_sync_io cl_sync_io
3189  * @{ */
3190
3191 /**
3192  * Anchor for synchronous transfer. This is allocated on a stack by thread
3193  * doing synchronous transfer, and a pointer to this structure is set up in
3194  * every page submitted for transfer. Transfer completion routine updates
3195  * anchor and wakes up waiting thread when transfer is complete.
3196  */
3197 struct cl_sync_io {
3198         /** number of pages yet to be transferred. */
3199         atomic_t                csi_sync_nr;
3200         /** error code. */
3201         int                     csi_sync_rc;
3202         /** barrier of destroy this structure */
3203         atomic_t                csi_barrier;
3204         /** completion to be signaled when transfer is complete. */
3205         wait_queue_head_t               csi_waitq;
3206 };
3207
3208 void cl_sync_io_init(struct cl_sync_io *anchor, int nrpages);
3209 int  cl_sync_io_wait(const struct lu_env *env, struct cl_io *io,
3210                      struct cl_page_list *queue, struct cl_sync_io *anchor,
3211                      long timeout);
3212 void cl_sync_io_note(struct cl_sync_io *anchor, int ioret);
3213
3214 /** @} cl_sync_io */
3215
3216 /** @} cl_req */
3217
3218 /** \defgroup cl_env cl_env
3219  *
3220  * lu_env handling for a client.
3221  *
3222  * lu_env is an environment within which lustre code executes. Its major part
3223  * is lu_context---a fast memory allocation mechanism that is used to conserve
3224  * precious kernel stack space. Originally lu_env was designed for a server,
3225  * where
3226  *
3227  *     - there is a (mostly) fixed number of threads, and
3228  *
3229  *     - call chains have no non-lustre portions inserted between lustre code.
3230  *
3231  * On a client both these assumption fails, because every user thread can
3232  * potentially execute lustre code as part of a system call, and lustre calls
3233  * into VFS or MM that call back into lustre.
3234  *
3235  * To deal with that, cl_env wrapper functions implement the following
3236  * optimizations:
3237  *
3238  *     - allocation and destruction of environment is amortized by caching no
3239  *     longer used environments instead of destroying them;
3240  *
3241  *     - there is a notion of "current" environment, attached to the kernel
3242  *     data structure representing current thread Top-level lustre code
3243  *     allocates an environment and makes it current, then calls into
3244  *     non-lustre code, that in turn calls lustre back. Low-level lustre
3245  *     code thus called can fetch environment created by the top-level code
3246  *     and reuse it, avoiding additional environment allocation.
3247  *       Right now, three interfaces can attach the cl_env to running thread:
3248  *       - cl_env_get
3249  *       - cl_env_implant
3250  *       - cl_env_reexit(cl_env_reenter had to be called priorly)
3251  *
3252  * \see lu_env, lu_context, lu_context_key
3253  * @{ */
3254
3255 struct cl_env_nest {
3256         int   cen_refcheck;
3257         void *cen_cookie;
3258 };
3259
3260 struct lu_env *cl_env_peek       (int *refcheck);
3261 struct lu_env *cl_env_get       (int *refcheck);
3262 struct lu_env *cl_env_alloc      (int *refcheck, __u32 tags);
3263 struct lu_env *cl_env_nested_get (struct cl_env_nest *nest);
3264 void       cl_env_put   (struct lu_env *env, int *refcheck);
3265 void       cl_env_nested_put (struct cl_env_nest *nest, struct lu_env *env);
3266 void      *cl_env_reenter    (void);
3267 void       cl_env_reexit     (void *cookie);
3268 void       cl_env_implant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3269 void       cl_env_unplant    (struct lu_env *env, int *refcheck);
3270
3271 /** @} cl_env */
3272
3273 /*
3274  * Misc
3275  */
3276 void cl_attr2lvb(struct ost_lvb *lvb, const struct cl_attr *attr);
3277 void cl_lvb2attr(struct cl_attr *attr, const struct ost_lvb *lvb);
3278
3279 struct cl_device *cl_type_setup(const struct lu_env *env, struct lu_site *site,
3280                                 struct lu_device_type *ldt,
3281                                 struct lu_device *next);
3282 /** @} clio */
3283
3284 int cl_global_init(void);
3285 void cl_global_fini(void);
3286
3287 #endif /* _LINUX_CL_OBJECT_H */