Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / drivers / md / bcache / bcache.h
diff --git a/kernel/drivers/md/bcache/bcache.h b/kernel/drivers/md/bcache/bcache.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..04f7bc2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,946 @@
+#ifndef _BCACHE_H
+#define _BCACHE_H
+
+/*
+ * SOME HIGH LEVEL CODE DOCUMENTATION:
+ *
+ * Bcache mostly works with cache sets, cache devices, and backing devices.
+ *
+ * Support for multiple cache devices hasn't quite been finished off yet, but
+ * it's about 95% plumbed through. A cache set and its cache devices is sort of
+ * like a md raid array and its component devices. Most of the code doesn't care
+ * about individual cache devices, the main abstraction is the cache set.
+ *
+ * Multiple cache devices is intended to give us the ability to mirror dirty
+ * cached data and metadata, without mirroring clean cached data.
+ *
+ * Backing devices are different, in that they have a lifetime independent of a
+ * cache set. When you register a newly formatted backing device it'll come up
+ * in passthrough mode, and then you can attach and detach a backing device from
+ * a cache set at runtime - while it's mounted and in use. Detaching implicitly
+ * invalidates any cached data for that backing device.
+ *
+ * A cache set can have multiple (many) backing devices attached to it.
+ *
+ * There's also flash only volumes - this is the reason for the distinction
+ * between struct cached_dev and struct bcache_device. A flash only volume
+ * works much like a bcache device that has a backing device, except the
+ * "cached" data is always dirty. The end result is that we get thin
+ * provisioning with very little additional code.
+ *
+ * Flash only volumes work but they're not production ready because the moving
+ * garbage collector needs more work. More on that later.
+ *
+ * BUCKETS/ALLOCATION:
+ *
+ * Bcache is primarily designed for caching, which means that in normal
+ * operation all of our available space will be allocated. Thus, we need an
+ * efficient way of deleting things from the cache so we can write new things to
+ * it.
+ *
+ * To do this, we first divide the cache device up into buckets. A bucket is the
+ * unit of allocation; they're typically around 1 mb - anywhere from 128k to 2M+
+ * works efficiently.
+ *
+ * Each bucket has a 16 bit priority, and an 8 bit generation associated with
+ * it. The gens and priorities for all the buckets are stored contiguously and
+ * packed on disk (in a linked list of buckets - aside from the superblock, all
+ * of bcache's metadata is stored in buckets).
+ *
+ * The priority is used to implement an LRU. We reset a bucket's priority when
+ * we allocate it or on cache it, and every so often we decrement the priority
+ * of each bucket. It could be used to implement something more sophisticated,
+ * if anyone ever gets around to it.
+ *
+ * The generation is used for invalidating buckets. Each pointer also has an 8
+ * bit generation embedded in it; for a pointer to be considered valid, its gen
+ * must match the gen of the bucket it points into.  Thus, to reuse a bucket all
+ * we have to do is increment its gen (and write its new gen to disk; we batch
+ * this up).
+ *
+ * Bcache is entirely COW - we never write twice to a bucket, even buckets that
+ * contain metadata (including btree nodes).
+ *
+ * THE BTREE:
+ *
+ * Bcache is in large part design around the btree.
+ *
+ * At a high level, the btree is just an index of key -> ptr tuples.
+ *
+ * Keys represent extents, and thus have a size field. Keys also have a variable
+ * number of pointers attached to them (potentially zero, which is handy for
+ * invalidating the cache).
+ *
+ * The key itself is an inode:offset pair. The inode number corresponds to a
+ * backing device or a flash only volume. The offset is the ending offset of the
+ * extent within the inode - not the starting offset; this makes lookups
+ * slightly more convenient.
+ *
+ * Pointers contain the cache device id, the offset on that device, and an 8 bit
+ * generation number. More on the gen later.
+ *
+ * Index lookups are not fully abstracted - cache lookups in particular are
+ * still somewhat mixed in with the btree code, but things are headed in that
+ * direction.
+ *
+ * Updates are fairly well abstracted, though. There are two different ways of
+ * updating the btree; insert and replace.
+ *
+ * BTREE_INSERT will just take a list of keys and insert them into the btree -
+ * overwriting (possibly only partially) any extents they overlap with. This is
+ * used to update the index after a write.
+ *
+ * BTREE_REPLACE is really cmpxchg(); it inserts a key into the btree iff it is
+ * overwriting a key that matches another given key. This is used for inserting
+ * data into the cache after a cache miss, and for background writeback, and for
+ * the moving garbage collector.
+ *
+ * There is no "delete" operation; deleting things from the index is
+ * accomplished by either by invalidating pointers (by incrementing a bucket's
+ * gen) or by inserting a key with 0 pointers - which will overwrite anything
+ * previously present at that location in the index.
+ *
+ * This means that there are always stale/invalid keys in the btree. They're
+ * filtered out by the code that iterates through a btree node, and removed when
+ * a btree node is rewritten.
+ *
+ * BTREE NODES:
+ *
+ * Our unit of allocation is a bucket, and we we can't arbitrarily allocate and
+ * free smaller than a bucket - so, that's how big our btree nodes are.
+ *
+ * (If buckets are really big we'll only use part of the bucket for a btree node
+ * - no less than 1/4th - but a bucket still contains no more than a single
+ * btree node. I'd actually like to change this, but for now we rely on the
+ * bucket's gen for deleting btree nodes when we rewrite/split a node.)
+ *
+ * Anyways, btree nodes are big - big enough to be inefficient with a textbook
+ * btree implementation.
+ *
+ * The way this is solved is that btree nodes are internally log structured; we
+ * can append new keys to an existing btree node without rewriting it. This
+ * means each set of keys we write is sorted, but the node is not.
+ *
+ * We maintain this log structure in memory - keeping 1Mb of keys sorted would
+ * be expensive, and we have to distinguish between the keys we have written and
+ * the keys we haven't. So to do a lookup in a btree node, we have to search
+ * each sorted set. But we do merge written sets together lazily, so the cost of
+ * these extra searches is quite low (normally most of the keys in a btree node
+ * will be in one big set, and then there'll be one or two sets that are much
+ * smaller).
+ *
+ * This log structure makes bcache's btree more of a hybrid between a
+ * conventional btree and a compacting data structure, with some of the
+ * advantages of both.
+ *
+ * GARBAGE COLLECTION:
+ *
+ * We can't just invalidate any bucket - it might contain dirty data or
+ * metadata. If it once contained dirty data, other writes might overwrite it
+ * later, leaving no valid pointers into that bucket in the index.
+ *
+ * Thus, the primary purpose of garbage collection is to find buckets to reuse.
+ * It also counts how much valid data it each bucket currently contains, so that
+ * allocation can reuse buckets sooner when they've been mostly overwritten.
+ *
+ * It also does some things that are really internal to the btree
+ * implementation. If a btree node contains pointers that are stale by more than
+ * some threshold, it rewrites the btree node to avoid the bucket's generation
+ * wrapping around. It also merges adjacent btree nodes if they're empty enough.
+ *
+ * THE JOURNAL:
+ *
+ * Bcache's journal is not necessary for consistency; we always strictly
+ * order metadata writes so that the btree and everything else is consistent on
+ * disk in the event of an unclean shutdown, and in fact bcache had writeback
+ * caching (with recovery from unclean shutdown) before journalling was
+ * implemented.
+ *
+ * Rather, the journal is purely a performance optimization; we can't complete a
+ * write until we've updated the index on disk, otherwise the cache would be
+ * inconsistent in the event of an unclean shutdown. This means that without the
+ * journal, on random write workloads we constantly have to update all the leaf
+ * nodes in the btree, and those writes will be mostly empty (appending at most
+ * a few keys each) - highly inefficient in terms of amount of metadata writes,
+ * and it puts more strain on the various btree resorting/compacting code.
+ *
+ * The journal is just a log of keys we've inserted; on startup we just reinsert
+ * all the keys in the open journal entries. That means that when we're updating
+ * a node in the btree, we can wait until a 4k block of keys fills up before
+ * writing them out.
+ *
+ * For simplicity, we only journal updates to leaf nodes; updates to parent
+ * nodes are rare enough (since our leaf nodes are huge) that it wasn't worth
+ * the complexity to deal with journalling them (in particular, journal replay)
+ * - updates to non leaf nodes just happen synchronously (see btree_split()).
+ */
+
+#define pr_fmt(fmt) "bcache: %s() " fmt "\n", __func__
+
+#include <linux/bcache.h>
+#include <linux/bio.h>
+#include <linux/kobject.h>
+#include <linux/list.h>
+#include <linux/mutex.h>
+#include <linux/rbtree.h>
+#include <linux/rwsem.h>
+#include <linux/types.h>
+#include <linux/workqueue.h>
+
+#include "bset.h"
+#include "util.h"
+#include "closure.h"
+
+struct bucket {
+       atomic_t        pin;
+       uint16_t        prio;
+       uint8_t         gen;
+       uint8_t         last_gc; /* Most out of date gen in the btree */
+       uint16_t        gc_mark; /* Bitfield used by GC. See below for field */
+};
+
+/*
+ * I'd use bitfields for these, but I don't trust the compiler not to screw me
+ * as multiple threads touch struct bucket without locking
+ */
+
+BITMASK(GC_MARK,        struct bucket, gc_mark, 0, 2);
+#define GC_MARK_RECLAIMABLE    1
+#define GC_MARK_DIRTY          2
+#define GC_MARK_METADATA       3
+#define GC_SECTORS_USED_SIZE   13
+#define MAX_GC_SECTORS_USED    (~(~0ULL << GC_SECTORS_USED_SIZE))
+BITMASK(GC_SECTORS_USED, struct bucket, gc_mark, 2, GC_SECTORS_USED_SIZE);
+BITMASK(GC_MOVE, struct bucket, gc_mark, 15, 1);
+
+#include "journal.h"
+#include "stats.h"
+struct search;
+struct btree;
+struct keybuf;
+
+struct keybuf_key {
+       struct rb_node          node;
+       BKEY_PADDED(key);
+       void                    *private;
+};
+
+struct keybuf {
+       struct bkey             last_scanned;
+       spinlock_t              lock;
+
+       /*
+        * Beginning and end of range in rb tree - so that we can skip taking
+        * lock and checking the rb tree when we need to check for overlapping
+        * keys.
+        */
+       struct bkey             start;
+       struct bkey             end;
+
+       struct rb_root          keys;
+
+#define KEYBUF_NR              500
+       DECLARE_ARRAY_ALLOCATOR(struct keybuf_key, freelist, KEYBUF_NR);
+};
+
+struct bio_split_pool {
+       struct bio_set          *bio_split;
+       mempool_t               *bio_split_hook;
+};
+
+struct bio_split_hook {
+       struct closure          cl;
+       struct bio_split_pool   *p;
+       struct bio              *bio;
+       bio_end_io_t            *bi_end_io;
+       void                    *bi_private;
+};
+
+struct bcache_device {
+       struct closure          cl;
+
+       struct kobject          kobj;
+
+       struct cache_set        *c;
+       unsigned                id;
+#define BCACHEDEVNAME_SIZE     12
+       char                    name[BCACHEDEVNAME_SIZE];
+
+       struct gendisk          *disk;
+
+       unsigned long           flags;
+#define BCACHE_DEV_CLOSING     0
+#define BCACHE_DEV_DETACHING   1
+#define BCACHE_DEV_UNLINK_DONE 2
+
+       unsigned                nr_stripes;
+       unsigned                stripe_size;
+       atomic_t                *stripe_sectors_dirty;
+       unsigned long           *full_dirty_stripes;
+
+       unsigned long           sectors_dirty_last;
+       long                    sectors_dirty_derivative;
+
+       struct bio_set          *bio_split;
+
+       unsigned                data_csum:1;
+
+       int (*cache_miss)(struct btree *, struct search *,
+                         struct bio *, unsigned);
+       int (*ioctl) (struct bcache_device *, fmode_t, unsigned, unsigned long);
+
+       struct bio_split_pool   bio_split_hook;
+};
+
+struct io {
+       /* Used to track sequential IO so it can be skipped */
+       struct hlist_node       hash;
+       struct list_head        lru;
+
+       unsigned long           jiffies;
+       unsigned                sequential;
+       sector_t                last;
+};
+
+struct cached_dev {
+       struct list_head        list;
+       struct bcache_device    disk;
+       struct block_device     *bdev;
+
+       struct cache_sb         sb;
+       struct bio              sb_bio;
+       struct bio_vec          sb_bv[1];
+       struct closure          sb_write;
+       struct semaphore        sb_write_mutex;
+
+       /* Refcount on the cache set. Always nonzero when we're caching. */
+       atomic_t                count;
+       struct work_struct      detach;
+
+       /*
+        * Device might not be running if it's dirty and the cache set hasn't
+        * showed up yet.
+        */
+       atomic_t                running;
+
+       /*
+        * Writes take a shared lock from start to finish; scanning for dirty
+        * data to refill the rb tree requires an exclusive lock.
+        */
+       struct rw_semaphore     writeback_lock;
+
+       /*
+        * Nonzero, and writeback has a refcount (d->count), iff there is dirty
+        * data in the cache. Protected by writeback_lock; must have an
+        * shared lock to set and exclusive lock to clear.
+        */
+       atomic_t                has_dirty;
+
+       struct bch_ratelimit    writeback_rate;
+       struct delayed_work     writeback_rate_update;
+
+       /*
+        * Internal to the writeback code, so read_dirty() can keep track of
+        * where it's at.
+        */
+       sector_t                last_read;
+
+       /* Limit number of writeback bios in flight */
+       struct semaphore        in_flight;
+       struct task_struct      *writeback_thread;
+
+       struct keybuf           writeback_keys;
+
+       /* For tracking sequential IO */
+#define RECENT_IO_BITS 7
+#define RECENT_IO      (1 << RECENT_IO_BITS)
+       struct io               io[RECENT_IO];
+       struct hlist_head       io_hash[RECENT_IO + 1];
+       struct list_head        io_lru;
+       spinlock_t              io_lock;
+
+       struct cache_accounting accounting;
+
+       /* The rest of this all shows up in sysfs */
+       unsigned                sequential_cutoff;
+       unsigned                readahead;
+
+       unsigned                verify:1;
+       unsigned                bypass_torture_test:1;
+
+       unsigned                partial_stripes_expensive:1;
+       unsigned                writeback_metadata:1;
+       unsigned                writeback_running:1;
+       unsigned char           writeback_percent;
+       unsigned                writeback_delay;
+
+       uint64_t                writeback_rate_target;
+       int64_t                 writeback_rate_proportional;
+       int64_t                 writeback_rate_derivative;
+       int64_t                 writeback_rate_change;
+
+       unsigned                writeback_rate_update_seconds;
+       unsigned                writeback_rate_d_term;
+       unsigned                writeback_rate_p_term_inverse;
+};
+
+enum alloc_reserve {
+       RESERVE_BTREE,
+       RESERVE_PRIO,
+       RESERVE_MOVINGGC,
+       RESERVE_NONE,
+       RESERVE_NR,
+};
+
+struct cache {
+       struct cache_set        *set;
+       struct cache_sb         sb;
+       struct bio              sb_bio;
+       struct bio_vec          sb_bv[1];
+
+       struct kobject          kobj;
+       struct block_device     *bdev;
+
+       struct task_struct      *alloc_thread;
+
+       struct closure          prio;
+       struct prio_set         *disk_buckets;
+
+       /*
+        * When allocating new buckets, prio_write() gets first dibs - since we
+        * may not be allocate at all without writing priorities and gens.
+        * prio_buckets[] contains the last buckets we wrote priorities to (so
+        * gc can mark them as metadata), prio_next[] contains the buckets
+        * allocated for the next prio write.
+        */
+       uint64_t                *prio_buckets;
+       uint64_t                *prio_last_buckets;
+
+       /*
+        * free: Buckets that are ready to be used
+        *
+        * free_inc: Incoming buckets - these are buckets that currently have
+        * cached data in them, and we can't reuse them until after we write
+        * their new gen to disk. After prio_write() finishes writing the new
+        * gens/prios, they'll be moved to the free list (and possibly discarded
+        * in the process)
+        */
+       DECLARE_FIFO(long, free)[RESERVE_NR];
+       DECLARE_FIFO(long, free_inc);
+
+       size_t                  fifo_last_bucket;
+
+       /* Allocation stuff: */
+       struct bucket           *buckets;
+
+       DECLARE_HEAP(struct bucket *, heap);
+
+       /*
+        * If nonzero, we know we aren't going to find any buckets to invalidate
+        * until a gc finishes - otherwise we could pointlessly burn a ton of
+        * cpu
+        */
+       unsigned                invalidate_needs_gc:1;
+
+       bool                    discard; /* Get rid of? */
+
+       struct journal_device   journal;
+
+       /* The rest of this all shows up in sysfs */
+#define IO_ERROR_SHIFT         20
+       atomic_t                io_errors;
+       atomic_t                io_count;
+
+       atomic_long_t           meta_sectors_written;
+       atomic_long_t           btree_sectors_written;
+       atomic_long_t           sectors_written;
+
+       struct bio_split_pool   bio_split_hook;
+};
+
+struct gc_stat {
+       size_t                  nodes;
+       size_t                  key_bytes;
+
+       size_t                  nkeys;
+       uint64_t                data;   /* sectors */
+       unsigned                in_use; /* percent */
+};
+
+/*
+ * Flag bits, for how the cache set is shutting down, and what phase it's at:
+ *
+ * CACHE_SET_UNREGISTERING means we're not just shutting down, we're detaching
+ * all the backing devices first (their cached data gets invalidated, and they
+ * won't automatically reattach).
+ *
+ * CACHE_SET_STOPPING always gets set first when we're closing down a cache set;
+ * we'll continue to run normally for awhile with CACHE_SET_STOPPING set (i.e.
+ * flushing dirty data).
+ *
+ * CACHE_SET_RUNNING means all cache devices have been registered and journal
+ * replay is complete.
+ */
+#define CACHE_SET_UNREGISTERING                0
+#define        CACHE_SET_STOPPING              1
+#define        CACHE_SET_RUNNING               2
+
+struct cache_set {
+       struct closure          cl;
+
+       struct list_head        list;
+       struct kobject          kobj;
+       struct kobject          internal;
+       struct dentry           *debug;
+       struct cache_accounting accounting;
+
+       unsigned long           flags;
+
+       struct cache_sb         sb;
+
+       struct cache            *cache[MAX_CACHES_PER_SET];
+       struct cache            *cache_by_alloc[MAX_CACHES_PER_SET];
+       int                     caches_loaded;
+
+       struct bcache_device    **devices;
+       struct list_head        cached_devs;
+       uint64_t                cached_dev_sectors;
+       struct closure          caching;
+
+       struct closure          sb_write;
+       struct semaphore        sb_write_mutex;
+
+       mempool_t               *search;
+       mempool_t               *bio_meta;
+       struct bio_set          *bio_split;
+
+       /* For the btree cache */
+       struct shrinker         shrink;
+
+       /* For the btree cache and anything allocation related */
+       struct mutex            bucket_lock;
+
+       /* log2(bucket_size), in sectors */
+       unsigned short          bucket_bits;
+
+       /* log2(block_size), in sectors */
+       unsigned short          block_bits;
+
+       /*
+        * Default number of pages for a new btree node - may be less than a
+        * full bucket
+        */
+       unsigned                btree_pages;
+
+       /*
+        * Lists of struct btrees; lru is the list for structs that have memory
+        * allocated for actual btree node, freed is for structs that do not.
+        *
+        * We never free a struct btree, except on shutdown - we just put it on
+        * the btree_cache_freed list and reuse it later. This simplifies the
+        * code, and it doesn't cost us much memory as the memory usage is
+        * dominated by buffers that hold the actual btree node data and those
+        * can be freed - and the number of struct btrees allocated is
+        * effectively bounded.
+        *
+        * btree_cache_freeable effectively is a small cache - we use it because
+        * high order page allocations can be rather expensive, and it's quite
+        * common to delete and allocate btree nodes in quick succession. It
+        * should never grow past ~2-3 nodes in practice.
+        */
+       struct list_head        btree_cache;
+       struct list_head        btree_cache_freeable;
+       struct list_head        btree_cache_freed;
+
+       /* Number of elements in btree_cache + btree_cache_freeable lists */
+       unsigned                btree_cache_used;
+
+       /*
+        * If we need to allocate memory for a new btree node and that
+        * allocation fails, we can cannibalize another node in the btree cache
+        * to satisfy the allocation - lock to guarantee only one thread does
+        * this at a time:
+        */
+       wait_queue_head_t       btree_cache_wait;
+       struct task_struct      *btree_cache_alloc_lock;
+
+       /*
+        * When we free a btree node, we increment the gen of the bucket the
+        * node is in - but we can't rewrite the prios and gens until we
+        * finished whatever it is we were doing, otherwise after a crash the
+        * btree node would be freed but for say a split, we might not have the
+        * pointers to the new nodes inserted into the btree yet.
+        *
+        * This is a refcount that blocks prio_write() until the new keys are
+        * written.
+        */
+       atomic_t                prio_blocked;
+       wait_queue_head_t       bucket_wait;
+
+       /*
+        * For any bio we don't skip we subtract the number of sectors from
+        * rescale; when it hits 0 we rescale all the bucket priorities.
+        */
+       atomic_t                rescale;
+       /*
+        * When we invalidate buckets, we use both the priority and the amount
+        * of good data to determine which buckets to reuse first - to weight
+        * those together consistently we keep track of the smallest nonzero
+        * priority of any bucket.
+        */
+       uint16_t                min_prio;
+
+       /*
+        * max(gen - last_gc) for all buckets. When it gets too big we have to gc
+        * to keep gens from wrapping around.
+        */
+       uint8_t                 need_gc;
+       struct gc_stat          gc_stats;
+       size_t                  nbuckets;
+
+       struct task_struct      *gc_thread;
+       /* Where in the btree gc currently is */
+       struct bkey             gc_done;
+
+       /*
+        * The allocation code needs gc_mark in struct bucket to be correct, but
+        * it's not while a gc is in progress. Protected by bucket_lock.
+        */
+       int                     gc_mark_valid;
+
+       /* Counts how many sectors bio_insert has added to the cache */
+       atomic_t                sectors_to_gc;
+
+       wait_queue_head_t       moving_gc_wait;
+       struct keybuf           moving_gc_keys;
+       /* Number of moving GC bios in flight */
+       struct semaphore        moving_in_flight;
+
+       struct workqueue_struct *moving_gc_wq;
+
+       struct btree            *root;
+
+#ifdef CONFIG_BCACHE_DEBUG
+       struct btree            *verify_data;
+       struct bset             *verify_ondisk;
+       struct mutex            verify_lock;
+#endif
+
+       unsigned                nr_uuids;
+       struct uuid_entry       *uuids;
+       BKEY_PADDED(uuid_bucket);
+       struct closure          uuid_write;
+       struct semaphore        uuid_write_mutex;
+
+       /*
+        * A btree node on disk could have too many bsets for an iterator to fit
+        * on the stack - have to dynamically allocate them
+        */
+       mempool_t               *fill_iter;
+
+       struct bset_sort_state  sort;
+
+       /* List of buckets we're currently writing data to */
+       struct list_head        data_buckets;
+       spinlock_t              data_bucket_lock;
+
+       struct journal          journal;
+
+#define CONGESTED_MAX          1024
+       unsigned                congested_last_us;
+       atomic_t                congested;
+
+       /* The rest of this all shows up in sysfs */
+       unsigned                congested_read_threshold_us;
+       unsigned                congested_write_threshold_us;
+
+       struct time_stats       btree_gc_time;
+       struct time_stats       btree_split_time;
+       struct time_stats       btree_read_time;
+
+       atomic_long_t           cache_read_races;
+       atomic_long_t           writeback_keys_done;
+       atomic_long_t           writeback_keys_failed;
+
+       enum                    {
+               ON_ERROR_UNREGISTER,
+               ON_ERROR_PANIC,
+       }                       on_error;
+       unsigned                error_limit;
+       unsigned                error_decay;
+
+       unsigned short          journal_delay_ms;
+       bool                    expensive_debug_checks;
+       unsigned                verify:1;
+       unsigned                key_merging_disabled:1;
+       unsigned                gc_always_rewrite:1;
+       unsigned                shrinker_disabled:1;
+       unsigned                copy_gc_enabled:1;
+
+#define BUCKET_HASH_BITS       12
+       struct hlist_head       bucket_hash[1 << BUCKET_HASH_BITS];
+};
+
+struct bbio {
+       unsigned                submit_time_us;
+       union {
+               struct bkey     key;
+               uint64_t        _pad[3];
+               /*
+                * We only need pad = 3 here because we only ever carry around a
+                * single pointer - i.e. the pointer we're doing io to/from.
+                */
+       };
+       struct bio              bio;
+};
+
+#define BTREE_PRIO             USHRT_MAX
+#define INITIAL_PRIO           32768U
+
+#define btree_bytes(c)         ((c)->btree_pages * PAGE_SIZE)
+#define btree_blocks(b)                                                        \
+       ((unsigned) (KEY_SIZE(&b->key) >> (b)->c->block_bits))
+
+#define btree_default_blocks(c)                                                \
+       ((unsigned) ((PAGE_SECTORS * (c)->btree_pages) >> (c)->block_bits))
+
+#define bucket_pages(c)                ((c)->sb.bucket_size / PAGE_SECTORS)
+#define bucket_bytes(c)                ((c)->sb.bucket_size << 9)
+#define block_bytes(c)         ((c)->sb.block_size << 9)
+
+#define prios_per_bucket(c)                            \
+       ((bucket_bytes(c) - sizeof(struct prio_set)) /  \
+        sizeof(struct bucket_disk))
+#define prio_buckets(c)                                        \
+       DIV_ROUND_UP((size_t) (c)->sb.nbuckets, prios_per_bucket(c))
+
+static inline size_t sector_to_bucket(struct cache_set *c, sector_t s)
+{
+       return s >> c->bucket_bits;
+}
+
+static inline sector_t bucket_to_sector(struct cache_set *c, size_t b)
+{
+       return ((sector_t) b) << c->bucket_bits;
+}
+
+static inline sector_t bucket_remainder(struct cache_set *c, sector_t s)
+{
+       return s & (c->sb.bucket_size - 1);
+}
+
+static inline struct cache *PTR_CACHE(struct cache_set *c,
+                                     const struct bkey *k,
+                                     unsigned ptr)
+{
+       return c->cache[PTR_DEV(k, ptr)];
+}
+
+static inline size_t PTR_BUCKET_NR(struct cache_set *c,
+                                  const struct bkey *k,
+                                  unsigned ptr)
+{
+       return sector_to_bucket(c, PTR_OFFSET(k, ptr));
+}
+
+static inline struct bucket *PTR_BUCKET(struct cache_set *c,
+                                       const struct bkey *k,
+                                       unsigned ptr)
+{
+       return PTR_CACHE(c, k, ptr)->buckets + PTR_BUCKET_NR(c, k, ptr);
+}
+
+static inline uint8_t gen_after(uint8_t a, uint8_t b)
+{
+       uint8_t r = a - b;
+       return r > 128U ? 0 : r;
+}
+
+static inline uint8_t ptr_stale(struct cache_set *c, const struct bkey *k,
+                               unsigned i)
+{
+       return gen_after(PTR_BUCKET(c, k, i)->gen, PTR_GEN(k, i));
+}
+
+static inline bool ptr_available(struct cache_set *c, const struct bkey *k,
+                                unsigned i)
+{
+       return (PTR_DEV(k, i) < MAX_CACHES_PER_SET) && PTR_CACHE(c, k, i);
+}
+
+/* Btree key macros */
+
+/*
+ * This is used for various on disk data structures - cache_sb, prio_set, bset,
+ * jset: The checksum is _always_ the first 8 bytes of these structs
+ */
+#define csum_set(i)                                                    \
+       bch_crc64(((void *) (i)) + sizeof(uint64_t),                    \
+                 ((void *) bset_bkey_last(i)) -                        \
+                 (((void *) (i)) + sizeof(uint64_t)))
+
+/* Error handling macros */
+
+#define btree_bug(b, ...)                                              \
+do {                                                                   \
+       if (bch_cache_set_error((b)->c, __VA_ARGS__))                   \
+               dump_stack();                                           \
+} while (0)
+
+#define cache_bug(c, ...)                                              \
+do {                                                                   \
+       if (bch_cache_set_error(c, __VA_ARGS__))                        \
+               dump_stack();                                           \
+} while (0)
+
+#define btree_bug_on(cond, b, ...)                                     \
+do {                                                                   \
+       if (cond)                                                       \
+               btree_bug(b, __VA_ARGS__);                              \
+} while (0)
+
+#define cache_bug_on(cond, c, ...)                                     \
+do {                                                                   \
+       if (cond)                                                       \
+               cache_bug(c, __VA_ARGS__);                              \
+} while (0)
+
+#define cache_set_err_on(cond, c, ...)                                 \
+do {                                                                   \
+       if (cond)                                                       \
+               bch_cache_set_error(c, __VA_ARGS__);                    \
+} while (0)
+
+/* Looping macros */
+
+#define for_each_cache(ca, cs, iter)                                   \
+       for (iter = 0; ca = cs->cache[iter], iter < (cs)->sb.nr_in_set; iter++)
+
+#define for_each_bucket(b, ca)                                         \
+       for (b = (ca)->buckets + (ca)->sb.first_bucket;                 \
+            b < (ca)->buckets + (ca)->sb.nbuckets; b++)
+
+static inline void cached_dev_put(struct cached_dev *dc)
+{
+       if (atomic_dec_and_test(&dc->count))
+               schedule_work(&dc->detach);
+}
+
+static inline bool cached_dev_get(struct cached_dev *dc)
+{
+       if (!atomic_inc_not_zero(&dc->count))
+               return false;
+
+       /* Paired with the mb in cached_dev_attach */
+       smp_mb__after_atomic();
+       return true;
+}
+
+/*
+ * bucket_gc_gen() returns the difference between the bucket's current gen and
+ * the oldest gen of any pointer into that bucket in the btree (last_gc).
+ */
+
+static inline uint8_t bucket_gc_gen(struct bucket *b)
+{
+       return b->gen - b->last_gc;
+}
+
+#define BUCKET_GC_GEN_MAX      96U
+
+#define kobj_attribute_write(n, fn)                                    \
+       static struct kobj_attribute ksysfs_##n = __ATTR(n, S_IWUSR, NULL, fn)
+
+#define kobj_attribute_rw(n, show, store)                              \
+       static struct kobj_attribute ksysfs_##n =                       \
+               __ATTR(n, S_IWUSR|S_IRUSR, show, store)
+
+static inline void wake_up_allocators(struct cache_set *c)
+{
+       struct cache *ca;
+       unsigned i;
+
+       for_each_cache(ca, c, i)
+               wake_up_process(ca->alloc_thread);
+}
+
+/* Forward declarations */
+
+void bch_count_io_errors(struct cache *, int, const char *);
+void bch_bbio_count_io_errors(struct cache_set *, struct bio *,
+                             int, const char *);
+void bch_bbio_endio(struct cache_set *, struct bio *, int, const char *);
+void bch_bbio_free(struct bio *, struct cache_set *);
+struct bio *bch_bbio_alloc(struct cache_set *);
+
+void bch_generic_make_request(struct bio *, struct bio_split_pool *);
+void __bch_submit_bbio(struct bio *, struct cache_set *);
+void bch_submit_bbio(struct bio *, struct cache_set *, struct bkey *, unsigned);
+
+uint8_t bch_inc_gen(struct cache *, struct bucket *);
+void bch_rescale_priorities(struct cache_set *, int);
+
+bool bch_can_invalidate_bucket(struct cache *, struct bucket *);
+void __bch_invalidate_one_bucket(struct cache *, struct bucket *);
+
+void __bch_bucket_free(struct cache *, struct bucket *);
+void bch_bucket_free(struct cache_set *, struct bkey *);
+
+long bch_bucket_alloc(struct cache *, unsigned, bool);
+int __bch_bucket_alloc_set(struct cache_set *, unsigned,
+                          struct bkey *, int, bool);
+int bch_bucket_alloc_set(struct cache_set *, unsigned,
+                        struct bkey *, int, bool);
+bool bch_alloc_sectors(struct cache_set *, struct bkey *, unsigned,
+                      unsigned, unsigned, bool);
+
+__printf(2, 3)
+bool bch_cache_set_error(struct cache_set *, const char *, ...);
+
+void bch_prio_write(struct cache *);
+void bch_write_bdev_super(struct cached_dev *, struct closure *);
+
+extern struct workqueue_struct *bcache_wq;
+extern const char * const bch_cache_modes[];
+extern struct mutex bch_register_lock;
+extern struct list_head bch_cache_sets;
+
+extern struct kobj_type bch_cached_dev_ktype;
+extern struct kobj_type bch_flash_dev_ktype;
+extern struct kobj_type bch_cache_set_ktype;
+extern struct kobj_type bch_cache_set_internal_ktype;
+extern struct kobj_type bch_cache_ktype;
+
+void bch_cached_dev_release(struct kobject *);
+void bch_flash_dev_release(struct kobject *);
+void bch_cache_set_release(struct kobject *);
+void bch_cache_release(struct kobject *);
+
+int bch_uuid_write(struct cache_set *);
+void bcache_write_super(struct cache_set *);
+
+int bch_flash_dev_create(struct cache_set *c, uint64_t size);
+
+int bch_cached_dev_attach(struct cached_dev *, struct cache_set *);
+void bch_cached_dev_detach(struct cached_dev *);
+void bch_cached_dev_run(struct cached_dev *);
+void bcache_device_stop(struct bcache_device *);
+
+void bch_cache_set_unregister(struct cache_set *);
+void bch_cache_set_stop(struct cache_set *);
+
+struct cache_set *bch_cache_set_alloc(struct cache_sb *);
+void bch_btree_cache_free(struct cache_set *);
+int bch_btree_cache_alloc(struct cache_set *);
+void bch_moving_init_cache_set(struct cache_set *);
+int bch_open_buckets_alloc(struct cache_set *);
+void bch_open_buckets_free(struct cache_set *);
+
+int bch_cache_allocator_start(struct cache *ca);
+
+void bch_debug_exit(void);
+int bch_debug_init(struct kobject *);
+void bch_request_exit(void);
+int bch_request_init(void);
+
+#endif /* _BCACHE_H */