kernel - B_IODEBUG -> B_IOISSUED
[dragonfly.git] / sys / sys / buf.h
1 /*
2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  * (c) UNIX System Laboratories, Inc.
5  * All or some portions of this file are derived from material licensed
6  * to the University of California by American Telephone and Telegraph
7  * Co. or Unix System Laboratories, Inc. and are reproduced herein with
8  * the permission of UNIX System Laboratories, Inc.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      @(#)buf.h       8.9 (Berkeley) 3/30/95
35  * $FreeBSD: src/sys/sys/buf.h,v 1.88.2.10 2003/01/25 19:02:23 dillon Exp $
36  * $DragonFly: src/sys/sys/buf.h,v 1.54 2008/08/29 20:08:37 dillon Exp $
37  */
38
39 #ifndef _SYS_BUF_H_
40 #define _SYS_BUF_H_
41
42 #if defined(_KERNEL) || defined(_KERNEL_STRUCTURES)
43
44 #ifndef _SYS_QUEUE_H_
45 #include <sys/queue.h>
46 #endif
47 #ifndef _SYS_LOCK_H_
48 #include <sys/lock.h>
49 #endif
50 #ifndef _SYS_DEVICE_H_
51 #include <sys/device.h>
52 #endif
53
54 #ifndef _SYS_XIO_H_
55 #include <sys/xio.h>
56 #endif
57 #ifndef _SYS_TREE_H_
58 #include <sys/tree.h>
59 #endif
60 #ifndef _SYS_BIO_H_
61 #include <sys/bio.h>
62 #endif
63 #ifndef _SYS_SPINLOCK_H_
64 #include <sys/spinlock.h>
65 #endif
66
67 struct buf;
68 struct bio;
69 struct mount;
70 struct vnode;
71 struct xio;
72
73 #define NBUF_BIO        6
74
75 struct buf_rb_tree;
76 struct buf_rb_hash;
77 RB_PROTOTYPE2(buf_rb_tree, buf, b_rbnode, rb_buf_compare, off_t);
78 RB_PROTOTYPE2(buf_rb_hash, buf, b_rbhash, rb_buf_compare, off_t);
79
80 /*
81  * To avoid including <ufs/ffs/softdep.h> 
82  */   
83 LIST_HEAD(workhead, worklist);
84
85 #endif
86
87 typedef enum buf_cmd {
88         BUF_CMD_DONE = 0,
89         BUF_CMD_READ,
90         BUF_CMD_WRITE,
91         BUF_CMD_FREEBLKS,
92         BUF_CMD_FORMAT,
93         BUF_CMD_FLUSH
94 } buf_cmd_t;
95
96 #if defined(_KERNEL) || defined(_KERNEL_STRUCTURES)
97
98 /*
99  * The buffer header describes an I/O operation in the kernel.
100  *
101  * NOTES:
102  *      b_bufsize represents the filesystem block size (for this particular
103  *      block) and/or the allocation size or original request size.  This
104  *      field is NOT USED by lower device layers.  VNode and device
105  *      strategy routines WILL NEVER ACCESS THIS FIELD.
106  *
107  *      b_bcount represents the I/O request size.  Unless B_NOBCLIP is set,
108  *      the device chain is allowed to clip b_bcount to accomodate the device
109  *      EOF.  Note that this is different from the byte oriented file EOF.
110  *      If B_NOBCLIP is set, the device chain is required to generate an
111  *      error if it would othrewise have to clip the request.  Buffers 
112  *      obtained via getblk() automatically set B_NOBCLIP.  It is important
113  *      to note that EOF clipping via b_bcount is different from EOF clipping
114  *      via returning a b_actual < b_bcount.  B_NOBCLIP only effects block
115  *      oriented EOF clipping (b_bcount modifications).
116  *
117  *      b_actual represents the number of bytes of I/O that actually occured,
118  *      whether an error occured or not.  b_actual must be initialized to 0
119  *      prior to initiating I/O as the device drivers will assume it to
120  *      start at 0.
121  *
122  *      b_dirtyoff, b_dirtyend.  Buffers support piecemeal, unaligned
123  *      ranges of dirty data that need to be written to backing store.
124  *      The range is typically clipped at b_bcount (not b_bufsize).
125  *
126  *      b_bio1 and b_bio2 represent the two primary I/O layers.  Additional
127  *      I/O layers are allocated out of the object cache and may also exist.
128  *
129  *      b_bio1 is the logical layer and contains offset or block number 
130  *      data for the primary vnode, b_vp.  I/O operations are almost
131  *      universally initiated from the logical layer, so you will often
132  *      see things like:  vn_strategy(bp->b_vp, &bp->b_bio1).
133  *
134  *      b_bio2 is the first physical layer (typically the slice-relative
135  *      layer) and contains the translated offset or block number for
136  *      the block device underlying a filesystem.   Filesystems such as UFS
137  *      will maintain cached translations and you may see them initiate
138  *      a 'physical' I/O using vn_strategy(devvp, &bp->b_bio2).  BUT, 
139  *      remember that the layering is relative to bp->b_vp, so the
140  *      device-relative block numbers for buffer cache operations that occur
141  *      directly on a block device will be in the first BIO layer.
142  *
143  *      b_ops - initialized if a buffer has a bio_ops
144  *
145  *      NOTE!!! Only the BIO subsystem accesses b_bio1 and b_bio2 directly.
146  *      ALL STRATEGY LAYERS FOR BOTH VNODES AND DEVICES ONLY ACCESS THE BIO
147  *      PASSED TO THEM, AND WILL PUSH ANOTHER BIO LAYER IF FORWARDING THE
148  *      I/O DEEPER.  In particular, a vn_strategy() or dev_dstrategy()
149  *      call should not ever access buf->b_vp as this vnode may be totally
150  *      unrelated to the vnode/device whos strategy routine was called.
151  */
152 struct buf {
153         RB_ENTRY(buf) b_rbnode;         /* RB node in vnode clean/dirty tree */
154         RB_ENTRY(buf) b_rbhash;         /* RB node in vnode hash tree */
155         TAILQ_ENTRY(buf) b_freelist;    /* Free list position if not active. */
156         struct buf *b_cluster_next;     /* Next buffer (cluster code) */
157         struct vnode *b_vp;             /* (vp, loffset) index */
158         struct bio b_bio_array[NBUF_BIO]; /* BIO translation layers */ 
159         u_int32_t b_flags;              /* B_* flags. */
160         unsigned int b_qindex;          /* buffer queue index */
161         unsigned int b_qcpu;            /* buffer queue cpu */
162         unsigned char b_act_count;      /* similar to vm_page act_count */
163         unsigned char b_unused01;
164         struct lock b_lock;             /* Buffer lock */
165         buf_cmd_t b_cmd;                /* I/O command */
166         int     b_bufsize;              /* Allocated buffer size. */
167         int     b_runningbufspace;      /* when I/O is running, pipelining */
168         int     b_bcount;               /* Valid bytes in buffer. */
169         int     b_resid;                /* Remaining I/O */
170         int     b_error;                /* Error return */
171         caddr_t b_data;                 /* Memory, superblocks, indirect etc. */
172         caddr_t b_kvabase;              /* base kva for buffer */
173         int     b_kvasize;              /* size of kva for buffer */
174         int     b_dirtyoff;             /* Offset in buffer of dirty region. */
175         int     b_dirtyend;             /* Offset of end of dirty region. */
176         int     b_refs;                 /* FINDBLK_REF/bqhold()/bqdrop() */
177         struct  xio b_xio;              /* data buffer page list management */
178         struct  bio_ops *b_ops;         /* bio_ops used w/ b_dep */
179         struct  workhead b_dep;         /* List of filesystem dependencies. */
180 };
181
182 /*
183  * XXX temporary
184  */
185 #define b_bio1          b_bio_array[0]  /* logical layer */
186 #define b_bio2          b_bio_array[1]  /* (typically) the disk layer */
187 #define b_loffset       b_bio1.bio_offset
188
189
190 /*
191  * Flags passed to getblk()
192  *
193  * GETBLK_PCATCH - Allow signals to be caught.  getblk() is allowed to return
194  *                 NULL if this flag is passed.
195  *
196  * GETBLK_BHEAVY - This is a heavy weight buffer, meaning that resolving
197  *                 writes can require additional buffers.
198  *
199  * GETBLK_SZMATCH- blksize must match pre-existing b_bcount.  getblk() can
200  *                 return NULL.
201  *
202  * GETBLK_NOWAIT - Do not use a blocking lock.  getblk() can return NULL.
203  */
204 #define GETBLK_PCATCH   0x0001  /* catch signals */
205 #define GETBLK_BHEAVY   0x0002  /* heavy weight buffer */
206 #define GETBLK_SZMATCH  0x0004  /* pre-existing buffer must match */
207 #define GETBLK_NOWAIT   0x0008  /* non-blocking */
208
209 #define FINDBLK_TEST    0x0010  /* test only, do not lock */
210 #define FINDBLK_NBLOCK  0x0020  /* use non-blocking lock, can return NULL */
211 #define FINDBLK_REF     0x0040  /* ref the buf to prevent reuse */
212
213 /*
214  * These flags are kept in b_flags.
215  *
216  * Notes:
217  *
218  *      B_PAGING        Indicates that bp is being used by the paging system or
219  *                      some paging system and that the bp is not linked into
220  *                      the b_vp's clean/dirty linked lists or ref counts.
221  *                      Buffer vp reassignments are illegal in this case.
222  *
223  *      B_CACHE         This may only be set if the buffer is entirely valid.
224  *                      The situation where B_DELWRI is set and B_CACHE is
225  *                      clear MUST be committed to disk by getblk() so 
226  *                      B_DELWRI can also be cleared.  See the comments for
227  *                      getblk() in kern/vfs_bio.c.  If B_CACHE is clear,
228  *                      the caller is expected to clear B_ERROR|B_INVAL,
229  *                      set BUF_CMD_READ, and initiate an I/O.
230  *
231  *                      The 'entire buffer' is defined to be the range from
232  *                      0 through b_bcount.
233  *
234  *      B_MALLOC        Request that the buffer be allocated from the malloc
235  *                      pool, DEV_BSIZE aligned instead of PAGE_SIZE aligned.
236  *
237  *      B_CLUSTEROK     This flag is typically set for B_DELWRI buffers
238  *                      by filesystems that allow clustering when the buffer
239  *                      is fully dirty and indicates that it may be clustered
240  *                      with other adjacent dirty buffers.  Note the clustering
241  *                      may not be used with the stage 1 data write under NFS
242  *                      but may be used for the commit rpc portion.
243  *
244  *      B_VMIO          Indicates that the buffer is tied into an VM object.
245  *                      The buffer's data is always PAGE_SIZE aligned even
246  *                      if b_bufsize and b_bcount are not.  ( b_bufsize is 
247  *                      always at least DEV_BSIZE aligned, though ).
248  *      
249  *      B_DIRECT        Hint that we should attempt to completely free
250  *                      the pages underlying the buffer.   B_DIRECT is 
251  *                      sticky until the buffer is released and typically
252  *                      only has an effect when B_RELBUF is also set.
253  *
254  *      B_LOCKED        The buffer will be released to the locked queue
255  *                      regardless of its current state.  Note that
256  *                      if B_DELWRI is set, no I/O occurs until the caller
257  *                      acquires the buffer, clears B_LOCKED, then releases
258  *                      it again.
259  *
260  *      B_AGE           When allocating a new buffer any buffer encountered
261  *                      with B_AGE set will be reallocated more quickly then
262  *                      buffers encountered without it set.  B_AGE is set
263  *                      as part of the loop so idle buffers should eventually
264  *                      wind up with B_AGE set.  B_AGE explicitly does NOT
265  *                      cause the buffer to be instantly reallocated for
266  *                      other purposes.
267  *
268  *                      Standard buffer flushing routines leave B_AGE intact
269  *                      through the DIRTY queue and into the CLEAN queue.
270  *                      Setting B_AGE on a dirty buffer will not cause it
271  *                      to be flushed more quickly but will cause it to be
272  *                      reallocated more quickly after having been flushed.
273  *
274  *      B_NOCACHE       Request that the buffer and backing store be
275  *                      destroyed on completion.  If B_DELWRI is set and the
276  *                      write fails, the buffer remains intact.
277  *
278  *      B_NOTMETA       May be set on block device buffers representing
279  *                      file data (i.e. which aren't really meta-data),
280  *                      which will cause the buffer cache to set PG_NOTMETA
281  *                      in the VM pages when releasing them and the
282  *                      swapcache to not try to cache them.
283  *
284  *      B_MARKER        Special marker buf, always skip.
285  */
286
287 #define B_AGE           0x00000001      /* Reuse more quickly */
288 #define B_NEEDCOMMIT    0x00000002      /* Append-write in progress. */
289 #define B_NOTMETA       0x00000004      /* This really isn't metadata */
290 #define B_DIRECT        0x00000008      /* direct I/O flag (pls free vmio) */
291 #define B_DEFERRED      0x00000010      /* vfs-controlled deferment */
292 #define B_CACHE         0x00000020      /* Bread found us in the cache. */
293 #define B_HASHED        0x00000040      /* Indexed via v_rbhash_tree */
294 #define B_DELWRI        0x00000080      /* Delay I/O until buffer reused. */
295 #define B_BNOCLIP       0x00000100      /* EOF clipping b_bcount not allowed */
296 #define B_HASBOGUS      0x00000200      /* Contains bogus pages */
297 #define B_EINTR         0x00000400      /* I/O was interrupted */
298 #define B_ERROR         0x00000800      /* I/O error occurred. */
299 #define B_IOISSUED      0x00001000      /* Flag when I/O issued (vfs can clr) */
300 #define B_INVAL         0x00002000      /* Does not contain valid info. */
301 #define B_LOCKED        0x00004000      /* Locked in core (not reusable). */
302 #define B_NOCACHE       0x00008000      /* Destroy buffer AND backing store */
303 #define B_MALLOC        0x00010000      /* malloced b_data */
304 #define B_CLUSTEROK     0x00020000      /* Pagein op, so swap() can count it. */
305 #define B_MARKER        0x00040000      /* Special marker buf in queue */
306 #define B_RAW           0x00080000      /* Set by physio for raw transfers. */
307 #define B_HEAVY         0x00100000      /* Heavy-weight buffer */
308 #define B_DIRTY         0x00200000      /* Needs writing later. */
309 #define B_RELBUF        0x00400000      /* Release VMIO buffer. */
310 #define B_FAILONDIS     0x00800000      /* Fail on disconnect */
311 #define B_VNCLEAN       0x01000000      /* On vnode clean list */
312 #define B_VNDIRTY       0x02000000      /* On vnode dirty list */
313 #define B_PAGING        0x04000000      /* volatile paging I/O -- bypass VMIO */
314 #define B_ORDERED       0x08000000      /* Must guarantee I/O ordering */
315 #define B_RAM           0x10000000      /* Read ahead mark (flag) */
316 #define B_VMIO          0x20000000      /* VMIO flag */
317 #define B_CLUSTER       0x40000000      /* pagein op, so swap() can count it */
318 #define B_VFSFLAG1      0x80000000      /* VFSs can set this flag */
319
320 #define PRINT_BUF_FLAGS "\20"   \
321         "\40unused31\37cluster\36vmio\35ram\34ordered" \
322         "\33paging\32vndirty\31vnclean\30unused23\27relbuf\26dirty" \
323         "\25unused20\24raw\23unused18\22clusterok\21malloc\20nocache" \
324         "\17locked\16inval\15unused12\14error\13eintr\12unused9\11bnoclip" \
325         "\10delwri\7hashed\6cache\5deferred\4direct\3unused2\2needcommit\1age"
326
327 #define NOOFFSET        (-1LL)          /* No buffer offset calculated yet */
328
329 #ifdef _KERNEL
330 /*
331  * Buffer locking.  See sys/buf2.h for inline functions.
332  */
333 extern char *buf_wmesg;                 /* Default buffer lock message */
334 #define BUF_WMESG "bufwait"
335
336 #endif /* _KERNEL */
337
338 struct bio_queue_head {
339         TAILQ_HEAD(bio_queue, bio) queue;
340         off_t   off_unused;
341         int     reorder;
342         struct  bio *transition;
343         struct  bio *bio_unused;
344 };
345
346 /*
347  * This structure describes a clustered I/O.
348  */
349 struct cluster_save {
350         int     bs_nchildren;           /* Number of associated buffers. */
351         struct buf **bs_children;       /* List of associated buffers. */
352 };
353
354 /*
355  * Zero out the buffer's data area.
356  */
357 #define clrbuf(bp) {                                                    \
358         bzero((bp)->b_data, (u_int)(bp)->b_bcount);                     \
359         (bp)->b_resid = 0;                                              \
360 }
361
362 /*
363  * Flags to low-level bitmap allocation routines (balloc).
364  *
365  * Note: sequential_heuristic() in kern/vfs_vnops.c limits the count
366  * to 127.
367  */
368 #define B_SEQMASK       0x7F000000      /* Sequential heuristic mask. */
369 #define B_SEQSHIFT      24              /* Sequential heuristic shift. */
370 #define B_SEQMAX        0x7F
371 #define B_CLRBUF        0x01            /* Cleared invalid areas of buffer. */
372 #define B_SYNC          0x02            /* Do all allocations synchronously. */
373
374 #ifdef _KERNEL
375 extern long     nbuf;                   /* The number of buffer headers */
376 extern long     maxswzone;              /* Max KVA for swap structures */
377 extern long     maxbcache;              /* Max KVA for buffer cache */
378 extern long     hidirtybufspace;
379 extern int      buf_maxio;              /* nominal maximum I/O for buffer */
380 extern struct buf *buf;                 /* The buffer headers. */
381 extern char     *buffers;               /* The buffer contents. */
382 extern int      bufpages;               /* Number of memory pages in the buffer pool. */
383 extern struct   buf *swbuf;             /* Swap I/O buffer headers. */
384 extern long     nswbuf;                 /* Number of swap I/O buffer headers. */
385 extern int      bioq_reorder_burst_interval;
386 extern int      bioq_reorder_burst_bytes;
387 extern int      bioq_reorder_minor_interval;
388 extern int      bioq_reorder_minor_bytes;
389
390 struct uio;
391 struct devstat;
392
393 long    bd_heatup (void);
394 void    bd_wait (long count);
395 void    waitrunningbufspace(void);
396 int     buf_dirty_count_severe (void);
397 int     buf_runningbufspace_severe (void);
398 void    initbufbio(struct buf *);
399 void    uninitbufbio(struct buf *);
400 void    reinitbufbio(struct buf *);
401 void    clearbiocache(struct bio *);
402 void    bremfree (struct buf *);
403 int     breadx (struct vnode *, off_t, int, struct buf **);
404 int     breadnx (struct vnode *, off_t, int, off_t *, int *, int,
405                 struct buf **);
406 void    breadcb(struct vnode *, off_t, int,
407                 void (*)(struct bio *), void *);
408 int     bwrite (struct buf *);
409 void    bdwrite (struct buf *);
410 void    buwrite (struct buf *);
411 void    bawrite (struct buf *);
412 void    bdirty (struct buf *);
413 void    bheavy (struct buf *);
414 void    bundirty (struct buf *);
415 int     bowrite (struct buf *);
416 void    brelse (struct buf *);
417 void    bqrelse (struct buf *);
418 int     cluster_awrite (struct buf *);
419 struct buf *getpbuf (int *);
420 struct buf *getpbuf_kva (int *);
421 int     inmem (struct vnode *, off_t);
422 struct buf *findblk (struct vnode *, off_t, int);
423 struct buf *getblk (struct vnode *, off_t, int, int, int);
424 struct buf *getcacheblk (struct vnode *, off_t, int, int);
425 struct buf *geteblk (int);
426 struct buf *getnewbuf(int, int, int, int);
427 void    bqhold(struct buf *bp);
428 void    bqdrop(struct buf *bp);
429 void    regetblk(struct buf *bp);
430 struct bio *push_bio(struct bio *);
431 struct bio *pop_bio(struct bio *);
432 int     biowait (struct bio *, const char *);
433 int     biowait_timeout (struct bio *, const char *, int);
434 void    bpdone (struct buf *, int);
435 void    biodone (struct bio *);
436 void    biodone_sync (struct bio *);
437 void    pbuf_adjcount(int *pfreecnt, int n);
438
439 void    cluster_append(struct bio *, struct buf *);
440 int     cluster_readx (struct vnode *, off_t, off_t, int,
441             size_t, size_t, struct buf **);
442 void    cluster_readcb (struct vnode *, off_t, off_t, int,
443             size_t, size_t, void (*func)(struct bio *), void *arg);
444 void    cluster_write (struct buf *, off_t, int, int);
445 int     physread (struct dev_read_args *);
446 int     physwrite (struct dev_write_args *);
447 void    vfs_bio_clrbuf (struct buf *);
448 void    vfs_busy_pages (struct vnode *, struct buf *);
449 void    vfs_unbusy_pages (struct buf *);
450 int     vmapbuf (struct buf *, caddr_t, int);
451 void    vunmapbuf (struct buf *);
452 void    relpbuf (struct buf *, int *);
453 void    brelvp (struct buf *);
454 int     bgetvp (struct vnode *, struct buf *, int);
455 void    bsetrunningbufspace(struct buf *, int);
456 int     allocbuf (struct buf *bp, int size);
457 int     scan_all_buffers (int (*)(struct buf *, void *), void *);
458 void    reassignbuf (struct buf *);
459 struct  buf *trypbuf (int *);
460 struct  buf *trypbuf_kva (int *);
461 void    bio_ops_sync(struct mount *mp);
462 void    vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to);
463 void    vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to);
464 void    nestiobuf_done(struct bio *mbio, int donebytes, int error, struct devstat *stats);
465 void    nestiobuf_init(struct bio *mbio);
466 void    nestiobuf_add(struct bio *mbio, struct buf *bp, int off, size_t size, struct devstat *stats);
467 void    nestiobuf_start(struct bio *mbio);
468 void    nestiobuf_error(struct bio *mbio, int error);
469 #endif  /* _KERNEL */
470 #endif  /* _KERNEL || _KERNEL_STRUCTURES */
471 #endif  /* !_SYS_BUF_H_ */