Merge from vendor branch LIBARCHIVE:
[dragonfly.git] / sys / vfs / hammer / hammer_io.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2007-2008 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * $DragonFly: src/sys/vfs/hammer/hammer_io.c,v 1.48 2008/06/29 07:50:40 dillon Exp $
35  */
36 /*
37  * IO Primitives and buffer cache management
38  *
39  * All major data-tracking structures in HAMMER contain a struct hammer_io
40  * which is used to manage their backing store.  We use filesystem buffers
41  * for backing store and we leave them passively associated with their
42  * HAMMER structures.
43  *
44  * If the kernel tries to destroy a passively associated buf which we cannot
45  * yet let go we set B_LOCKED in the buffer and then actively released it
46  * later when we can.
47  */
48
49 #include "hammer.h"
50 #include <sys/fcntl.h>
51 #include <sys/nlookup.h>
52 #include <sys/buf.h>
53 #include <sys/buf2.h>
54
55 static void hammer_io_modify(hammer_io_t io, int count);
56 static void hammer_io_deallocate(struct buf *bp);
57 static int hammer_io_direct_uncache_callback(hammer_inode_t ip, void *data);
58
59 /*
60  * Initialize a new, already-zero'd hammer_io structure, or reinitialize
61  * an existing hammer_io structure which may have switched to another type.
62  */
63 void
64 hammer_io_init(hammer_io_t io, hammer_mount_t hmp, enum hammer_io_type type)
65 {
66         io->hmp = hmp;
67         io->type = type;
68 }
69
70 /*
71  * Helper routine to disassociate a buffer cache buffer from an I/O
72  * structure.  The buffer is unlocked and marked appropriate for reclamation.
73  *
74  * The io may have 0 or 1 references depending on who called us.  The
75  * caller is responsible for dealing with the refs.
76  *
77  * This call can only be made when no action is required on the buffer.
78  *
79  * The caller must own the buffer and the IO must indicate that the
80  * structure no longer owns it (io.released != 0).
81  */
82 static void
83 hammer_io_disassociate(hammer_io_structure_t iou)
84 {
85         struct buf *bp = iou->io.bp;
86
87         KKASSERT(iou->io.released);
88         KKASSERT(iou->io.modified == 0);
89         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == (void *)iou);
90         buf_dep_init(bp);
91         iou->io.bp = NULL;
92
93         /*
94          * If the buffer was locked someone wanted to get rid of it.
95          */
96         if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
97                 --hammer_count_io_locked;
98                 bp->b_flags &= ~B_LOCKED;
99         }
100         if (iou->io.reclaim) {
101                 bp->b_flags |= B_NOCACHE|B_RELBUF;
102                 iou->io.reclaim = 0;
103         }
104
105         switch(iou->io.type) {
106         case HAMMER_STRUCTURE_VOLUME:
107                 iou->volume.ondisk = NULL;
108                 break;
109         case HAMMER_STRUCTURE_DATA_BUFFER:
110         case HAMMER_STRUCTURE_META_BUFFER:
111         case HAMMER_STRUCTURE_UNDO_BUFFER:
112                 iou->buffer.ondisk = NULL;
113                 break;
114         }
115 }
116
117 /*
118  * Wait for any physical IO to complete
119  */
120 static void
121 hammer_io_wait(hammer_io_t io)
122 {
123         if (io->running) {
124                 crit_enter();
125                 tsleep_interlock(io);
126                 io->waiting = 1;
127                 for (;;) {
128                         tsleep(io, 0, "hmrflw", 0);
129                         if (io->running == 0)
130                                 break;
131                         tsleep_interlock(io);
132                         io->waiting = 1;
133                         if (io->running == 0)
134                                 break;
135                 }
136                 crit_exit();
137         }
138 }
139
140 /*
141  * Wait for all hammer_io-initated write I/O's to complete.  This is not
142  * supposed to count direct I/O's but some can leak through (for
143  * non-full-sized direct I/Os).
144  */
145 void
146 hammer_io_wait_all(hammer_mount_t hmp, const char *ident)
147 {
148         crit_enter();
149         while (hmp->io_running_space)
150                 tsleep(&hmp->io_running_space, 0, ident, 0);
151         crit_exit();
152 }
153
154 #define HAMMER_MAXRA    4
155
156 /*
157  * Load bp for a HAMMER structure.  The io must be exclusively locked by
158  * the caller.
159  *
160  * This routine is mostly used on meta-data and small-data blocks.  Generally
161  * speaking HAMMER assumes some locality of reference and will cluster 
162  * a 64K read.
163  *
164  * Note that clustering occurs at the device layer, not the logical layer.
165  * If the buffers do not apply to the current operation they may apply to
166  * some other.
167  */
168 int
169 hammer_io_read(struct vnode *devvp, struct hammer_io *io, hammer_off_t limit)
170 {
171         struct buf *bp;
172         int   error;
173
174         if ((bp = io->bp) == NULL) {
175                 hammer_count_io_running_read += io->bytes;
176 #if 1
177                 error = cluster_read(devvp, limit, io->offset, io->bytes,
178                                      HAMMER_CLUSTER_SIZE,
179                                      HAMMER_CLUSTER_BUFS, &io->bp);
180 #else
181                 error = bread(devvp, io->offset, io->bytes, &io->bp);
182 #endif
183                 hammer_count_io_running_read -= io->bytes;
184                 if (error == 0) {
185                         bp = io->bp;
186                         bp->b_ops = &hammer_bioops;
187                         KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
188                         LIST_INSERT_HEAD(&bp->b_dep, &io->worklist, node);
189                         BUF_KERNPROC(bp);
190                 }
191                 KKASSERT(io->modified == 0);
192                 KKASSERT(io->running == 0);
193                 KKASSERT(io->waiting == 0);
194                 io->released = 0;       /* we hold an active lock on bp */
195         } else {
196                 error = 0;
197         }
198         return(error);
199 }
200
201 /*
202  * Similar to hammer_io_read() but returns a zero'd out buffer instead.
203  * Must be called with the IO exclusively locked.
204  *
205  * vfs_bio_clrbuf() is kinda nasty, enforce serialization against background
206  * I/O by forcing the buffer to not be in a released state before calling
207  * it.
208  *
209  * This function will also mark the IO as modified but it will not
210  * increment the modify_refs count.
211  */
212 int
213 hammer_io_new(struct vnode *devvp, struct hammer_io *io)
214 {
215         struct buf *bp;
216
217         if ((bp = io->bp) == NULL) {
218                 io->bp = getblk(devvp, io->offset, io->bytes, 0, 0);
219                 bp = io->bp;
220                 bp->b_ops = &hammer_bioops;
221                 KKASSERT(LIST_FIRST(&bp->b_dep) == NULL);
222                 LIST_INSERT_HEAD(&bp->b_dep, &io->worklist, node);
223                 io->released = 0;
224                 KKASSERT(io->running == 0);
225                 io->waiting = 0;
226                 BUF_KERNPROC(bp);
227         } else {
228                 if (io->released) {
229                         regetblk(bp);
230                         BUF_KERNPROC(bp);
231                         io->released = 0;
232                 }
233         }
234         hammer_io_modify(io, 0);
235         vfs_bio_clrbuf(bp);
236         return(0);
237 }
238
239 /*
240  * Remove potential device level aliases against buffers managed by high level
241  * vnodes.
242  */
243 void
244 hammer_io_inval(hammer_volume_t volume, hammer_off_t zone2_offset)
245 {
246         hammer_io_structure_t iou;
247         hammer_off_t phys_offset;
248         struct buf *bp;
249
250         phys_offset = volume->ondisk->vol_buf_beg +
251                       (zone2_offset & HAMMER_OFF_SHORT_MASK);
252         crit_enter();
253         if ((bp = findblk(volume->devvp, phys_offset)) != NULL) {
254                 bp = getblk(volume->devvp, phys_offset, bp->b_bufsize, 0, 0);
255                 if ((iou = (void *)LIST_FIRST(&bp->b_dep)) != NULL) {
256                         hammer_io_clear_modify(&iou->io, 1);
257                         bundirty(bp);
258                         iou->io.reclaim = 1;
259                         hammer_io_deallocate(bp);
260                 } else {
261                         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0);
262                         bundirty(bp);
263                         bp->b_flags |= B_NOCACHE|B_RELBUF;
264                 }
265                 brelse(bp);
266         }
267         crit_exit();
268 }
269
270 /*
271  * This routine is called on the last reference to a hammer structure.
272  * The io is usually interlocked with io.loading and io.refs must be 1.
273  *
274  * This routine may return a non-NULL bp to the caller for dispoal.  Disposal
275  * simply means the caller finishes decrementing the ref-count on the 
276  * IO structure then brelse()'s the bp.  The bp may or may not still be
277  * passively associated with the IO.
278  * 
279  * The only requirement here is that modified meta-data and volume-header
280  * buffer may NOT be disassociated from the IO structure, and consequently
281  * we also leave such buffers actively associated with the IO if they already
282  * are (since the kernel can't do anything with them anyway).  Only the
283  * flusher is allowed to write such buffers out.  Modified pure-data and
284  * undo buffers are returned to the kernel but left passively associated
285  * so we can track when the kernel writes the bp out.
286  */
287 struct buf *
288 hammer_io_release(struct hammer_io *io, int flush)
289 {
290         union hammer_io_structure *iou = (void *)io;
291         struct buf *bp;
292
293         if ((bp = io->bp) == NULL)
294                 return(NULL);
295
296         /*
297          * Try to flush a dirty IO to disk if asked to by the
298          * caller or if the kernel tried to flush the buffer in the past.
299          *
300          * Kernel-initiated flushes are only allowed for pure-data buffers.
301          * meta-data and volume buffers can only be flushed explicitly
302          * by HAMMER.
303          */
304         if (io->modified) {
305                 if (flush) {
306                         hammer_io_flush(io);
307                 } else if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
308                         switch(io->type) {
309                         case HAMMER_STRUCTURE_DATA_BUFFER:
310                         case HAMMER_STRUCTURE_UNDO_BUFFER:
311                                 hammer_io_flush(io);
312                                 break;
313                         default:
314                                 break;
315                         }
316                 } /* else no explicit request to flush the buffer */
317         }
318
319         /*
320          * Wait for the IO to complete if asked to.
321          */
322         if (io->waitdep && io->running) {
323                 hammer_io_wait(io);
324         }
325
326         /*
327          * Return control of the buffer to the kernel (with the provisio
328          * that our bioops can override kernel decisions with regards to
329          * the buffer).
330          */
331         if ((flush || io->reclaim) && io->modified == 0 && io->running == 0) {
332                 /*
333                  * Always disassociate the bp if an explicit flush
334                  * was requested and the IO completed with no error
335                  * (so unmount can really clean up the structure).
336                  */
337                 if (io->released) {
338                         regetblk(bp);
339                         BUF_KERNPROC(bp);
340                 } else {
341                         io->released = 1;
342                 }
343                 hammer_io_disassociate((hammer_io_structure_t)io);
344                 /* return the bp */
345         } else if (io->modified) {
346                 /*
347                  * Only certain IO types can be released to the kernel if
348                  * the buffer has been modified.
349                  *
350                  * volume and meta-data IO types may only be explicitly
351                  * flushed by HAMMER.
352                  */
353                 switch(io->type) {
354                 case HAMMER_STRUCTURE_DATA_BUFFER:
355                 case HAMMER_STRUCTURE_UNDO_BUFFER:
356                         if (io->released == 0) {
357                                 io->released = 1;
358                                 bdwrite(bp);
359                         }
360                         break;
361                 default:
362                         break;
363                 }
364                 bp = NULL;      /* bp left associated */
365         } else if (io->released == 0) {
366                 /*
367                  * Clean buffers can be generally released to the kernel.
368                  * We leave the bp passively associated with the HAMMER
369                  * structure and use bioops to disconnect it later on
370                  * if the kernel wants to discard the buffer.
371                  *
372                  * We can steal the structure's ownership of the bp.
373                  */
374                 io->released = 1;
375                 if (bp->b_flags & B_LOCKED) {
376                         hammer_io_disassociate(iou);
377                         /* return the bp */
378                 } else {
379                         if (io->reclaim) {
380                                 hammer_io_disassociate(iou);
381                                 /* return the bp */
382                         } else {
383                                 /* return the bp (bp passively associated) */
384                         }
385                 }
386         } else {
387                 /*
388                  * A released buffer is passively associate with our
389                  * hammer_io structure.  The kernel cannot destroy it
390                  * without making a bioops call.  If the kernel (B_LOCKED)
391                  * or we (reclaim) requested that the buffer be destroyed
392                  * we destroy it, otherwise we do a quick get/release to
393                  * reset its position in the kernel's LRU list.
394                  *
395                  * Leaving the buffer passively associated allows us to
396                  * use the kernel's LRU buffer flushing mechanisms rather
397                  * then rolling our own.
398                  *
399                  * XXX there are two ways of doing this.  We can re-acquire
400                  * and passively release to reset the LRU, or not.
401                  */
402                 if (io->running == 0) {
403                         regetblk(bp);
404                         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) || io->reclaim) {
405                                 hammer_io_disassociate(iou);
406                                 /* return the bp */
407                         } else {
408                                 /* return the bp (bp passively associated) */
409                         }
410                 } else {
411                         /*
412                          * bp is left passively associated but we do not
413                          * try to reacquire it.  Interactions with the io
414                          * structure will occur on completion of the bp's
415                          * I/O.
416                          */
417                         bp = NULL;
418                 }
419         }
420         return(bp);
421 }
422
423 /*
424  * This routine is called with a locked IO when a flush is desired and
425  * no other references to the structure exists other then ours.  This
426  * routine is ONLY called when HAMMER believes it is safe to flush a
427  * potentially modified buffer out.
428  */
429 void
430 hammer_io_flush(struct hammer_io *io)
431 {
432         struct buf *bp;
433
434         /*
435          * Degenerate case - nothing to flush if nothing is dirty.
436          */
437         if (io->modified == 0) {
438                 return;
439         }
440
441         KKASSERT(io->bp);
442         KKASSERT(io->modify_refs <= 0);
443
444         /*
445          * Acquire ownership of the bp, particularly before we clear our
446          * modified flag.
447          *
448          * We are going to bawrite() this bp.  Don't leave a window where
449          * io->released is set, we actually own the bp rather then our
450          * buffer.
451          */
452         bp = io->bp;
453         if (io->released) {
454                 regetblk(bp);
455                 /* BUF_KERNPROC(io->bp); */
456                 /* io->released = 0; */
457                 KKASSERT(io->released);
458                 KKASSERT(io->bp == bp);
459         }
460         io->released = 1;
461
462         /*
463          * Acquire exclusive access to the bp and then clear the modified
464          * state of the buffer prior to issuing I/O to interlock any
465          * modifications made while the I/O is in progress.  This shouldn't
466          * happen anyway but losing data would be worse.  The modified bit
467          * will be rechecked after the IO completes.
468          *
469          * NOTE: This call also finalizes the buffer's content (inval == 0).
470          *
471          * This is only legal when lock.refs == 1 (otherwise we might clear
472          * the modified bit while there are still users of the cluster
473          * modifying the data).
474          *
475          * Do this before potentially blocking so any attempt to modify the
476          * ondisk while we are blocked blocks waiting for us.
477          */
478         hammer_io_clear_modify(io, 0);
479
480         /*
481          * Transfer ownership to the kernel and initiate I/O.
482          */
483         io->running = 1;
484         io->hmp->io_running_space += io->bytes;
485         hammer_count_io_running_write += io->bytes;
486         bawrite(bp);
487 }
488
489 /************************************************************************
490  *                              BUFFER DIRTYING                         *
491  ************************************************************************
492  *
493  * These routines deal with dependancies created when IO buffers get
494  * modified.  The caller must call hammer_modify_*() on a referenced
495  * HAMMER structure prior to modifying its on-disk data.
496  *
497  * Any intent to modify an IO buffer acquires the related bp and imposes
498  * various write ordering dependancies.
499  */
500
501 /*
502  * Mark a HAMMER structure as undergoing modification.  Meta-data buffers
503  * are locked until the flusher can deal with them, pure data buffers
504  * can be written out.
505  */
506 static
507 void
508 hammer_io_modify(hammer_io_t io, int count)
509 {
510         struct hammer_mount *hmp = io->hmp;
511
512         /*
513          * io->modify_refs must be >= 0
514          */
515         while (io->modify_refs < 0) {
516                 io->waitmod = 1;
517                 tsleep(io, 0, "hmrmod", 0);
518         }
519
520         /*
521          * Shortcut if nothing to do.
522          */
523         KKASSERT(io->lock.refs != 0 && io->bp != NULL);
524         io->modify_refs += count;
525         if (io->modified && io->released == 0)
526                 return;
527
528         hammer_lock_ex(&io->lock);
529         if (io->modified == 0) {
530                 KKASSERT(io->mod_list == NULL);
531                 switch(io->type) {
532                 case HAMMER_STRUCTURE_VOLUME:
533                         io->mod_list = &hmp->volu_list;
534                         hmp->locked_dirty_space += io->bytes;
535                         hammer_count_dirtybufspace += io->bytes;
536                         break;
537                 case HAMMER_STRUCTURE_META_BUFFER:
538                         io->mod_list = &hmp->meta_list;
539                         hmp->locked_dirty_space += io->bytes;
540                         hammer_count_dirtybufspace += io->bytes;
541                         break;
542                 case HAMMER_STRUCTURE_UNDO_BUFFER:
543                         io->mod_list = &hmp->undo_list;
544                         break;
545                 case HAMMER_STRUCTURE_DATA_BUFFER:
546                         io->mod_list = &hmp->data_list;
547                         break;
548                 }
549                 TAILQ_INSERT_TAIL(io->mod_list, io, mod_entry);
550                 io->modified = 1;
551         }
552         if (io->released) {
553                 regetblk(io->bp);
554                 BUF_KERNPROC(io->bp);
555                 io->released = 0;
556                 KKASSERT(io->modified != 0);
557         }
558         hammer_unlock(&io->lock);
559 }
560
561 static __inline
562 void
563 hammer_io_modify_done(hammer_io_t io)
564 {
565         KKASSERT(io->modify_refs > 0);
566         --io->modify_refs;
567         if (io->modify_refs == 0 && io->waitmod) {
568                 io->waitmod = 0;
569                 wakeup(io);
570         }
571 }
572
573 void
574 hammer_io_write_interlock(hammer_io_t io)
575 {
576         while (io->modify_refs != 0) {
577                 io->waitmod = 1;
578                 tsleep(io, 0, "hmrmod", 0);
579         }
580         io->modify_refs = -1;
581 }
582
583 void
584 hammer_io_done_interlock(hammer_io_t io)
585 {
586         KKASSERT(io->modify_refs == -1);
587         io->modify_refs = 0;
588         if (io->waitmod) {
589                 io->waitmod = 0;
590                 wakeup(io);
591         }
592 }
593
594 /*
595  * Caller intends to modify a volume's ondisk structure.
596  *
597  * This is only allowed if we are the flusher or we have a ref on the
598  * sync_lock.
599  */
600 void
601 hammer_modify_volume(hammer_transaction_t trans, hammer_volume_t volume,
602                      void *base, int len)
603 {
604         KKASSERT (trans == NULL || trans->sync_lock_refs > 0);
605
606         hammer_io_modify(&volume->io, 1);
607         if (len) {
608                 intptr_t rel_offset = (intptr_t)base - (intptr_t)volume->ondisk;
609                 KKASSERT((rel_offset & ~(intptr_t)HAMMER_BUFMASK) == 0);
610                 hammer_generate_undo(trans, &volume->io,
611                          HAMMER_ENCODE_RAW_VOLUME(volume->vol_no, rel_offset),
612                          base, len);
613         }
614 }
615
616 /*
617  * Caller intends to modify a buffer's ondisk structure.
618  *
619  * This is only allowed if we are the flusher or we have a ref on the
620  * sync_lock.
621  */
622 void
623 hammer_modify_buffer(hammer_transaction_t trans, hammer_buffer_t buffer,
624                      void *base, int len)
625 {
626         KKASSERT (trans == NULL || trans->sync_lock_refs > 0);
627
628         hammer_io_modify(&buffer->io, 1);
629         if (len) {
630                 intptr_t rel_offset = (intptr_t)base - (intptr_t)buffer->ondisk;
631                 KKASSERT((rel_offset & ~(intptr_t)HAMMER_BUFMASK) == 0);
632                 hammer_generate_undo(trans, &buffer->io,
633                                      buffer->zone2_offset + rel_offset,
634                                      base, len);
635         }
636 }
637
638 void
639 hammer_modify_volume_done(hammer_volume_t volume)
640 {
641         hammer_io_modify_done(&volume->io);
642 }
643
644 void
645 hammer_modify_buffer_done(hammer_buffer_t buffer)
646 {
647         hammer_io_modify_done(&buffer->io);
648 }
649
650 /*
651  * Mark an entity as not being dirty any more and finalize any
652  * delayed adjustments to the buffer.
653  *
654  * Delayed adjustments are an important performance enhancement, allowing
655  * us to avoid recalculating B-Tree node CRCs over and over again when
656  * making bulk-modifications to the B-Tree.
657  *
658  * If inval is non-zero delayed adjustments are ignored.
659  */
660 void
661 hammer_io_clear_modify(struct hammer_io *io, int inval)
662 {
663         if (io->modified == 0)
664                 return;
665
666         /*
667          * Take us off the mod-list and clear the modified bit.
668          */
669         KKASSERT(io->mod_list != NULL);
670         if (io->mod_list == &io->hmp->volu_list ||
671             io->mod_list == &io->hmp->meta_list) {
672                 io->hmp->locked_dirty_space -= io->bytes;
673                 hammer_count_dirtybufspace -= io->bytes;
674         }
675         TAILQ_REMOVE(io->mod_list, io, mod_entry);
676         io->mod_list = NULL;
677         io->modified = 0;
678
679         /*
680          * If this bit is not set there are no delayed adjustments.
681          */
682         if (io->gencrc == 0)
683                 return;
684         io->gencrc = 0;
685
686         /*
687          * Finalize requested CRCs.  The NEEDSCRC flag also holds a reference
688          * on the node (& underlying buffer).  Release the node after clearing
689          * the flag.
690          */
691         if (io->type == HAMMER_STRUCTURE_META_BUFFER) {
692                 hammer_buffer_t buffer = (void *)io;
693                 hammer_node_t node;
694
695 restart:
696                 TAILQ_FOREACH(node, &buffer->clist, entry) {
697                         if ((node->flags & HAMMER_NODE_NEEDSCRC) == 0)
698                                 continue;
699                         node->flags &= ~HAMMER_NODE_NEEDSCRC;
700                         KKASSERT(node->ondisk);
701                         if (inval == 0)
702                                 node->ondisk->crc = crc32(&node->ondisk->crc + 1, HAMMER_BTREE_CRCSIZE);
703                         hammer_rel_node(node);
704                         goto restart;
705                 }
706         }
707
708 }
709
710 /*
711  * Clear the IO's modify list.  Even though the IO is no longer modified
712  * it may still be on the lose_list.  This routine is called just before
713  * the governing hammer_buffer is destroyed.
714  */
715 void
716 hammer_io_clear_modlist(struct hammer_io *io)
717 {
718         KKASSERT(io->modified == 0);
719         if (io->mod_list) {
720                 crit_enter();   /* biodone race against list */
721                 KKASSERT(io->mod_list == &io->hmp->lose_list);
722                 TAILQ_REMOVE(io->mod_list, io, mod_entry);
723                 io->mod_list = NULL;
724                 crit_exit();
725         }
726 }
727
728 /************************************************************************
729  *                              HAMMER_BIOOPS                           *
730  ************************************************************************
731  *
732  */
733
734 /*
735  * Pre-IO initiation kernel callback - cluster build only
736  */
737 static void
738 hammer_io_start(struct buf *bp)
739 {
740 }
741
742 /*
743  * Post-IO completion kernel callback - MAY BE CALLED FROM INTERRUPT!
744  *
745  * NOTE: HAMMER may modify a buffer after initiating I/O.  The modified bit
746  * may also be set if we were marking a cluster header open.  Only remove
747  * our dependancy if the modified bit is clear.
748  */
749 static void
750 hammer_io_complete(struct buf *bp)
751 {
752         union hammer_io_structure *iou = (void *)LIST_FIRST(&bp->b_dep);
753
754         KKASSERT(iou->io.released == 1);
755
756         /*
757          * Deal with people waiting for I/O to drain
758          */
759         if (iou->io.running) {
760                 hammer_count_io_running_write -= iou->io.bytes;
761                 iou->io.hmp->io_running_space -= iou->io.bytes;
762                 if (iou->io.hmp->io_running_space == 0)
763                         wakeup(&iou->io.hmp->io_running_space);
764                 KKASSERT(iou->io.hmp->io_running_space >= 0);
765                 iou->io.running = 0;
766         }
767
768         if (iou->io.waiting) {
769                 iou->io.waiting = 0;
770                 wakeup(iou);
771         }
772
773         /*
774          * If B_LOCKED is set someone wanted to deallocate the bp at some
775          * point, do it now if refs has become zero.
776          */
777         if ((bp->b_flags & B_LOCKED) && iou->io.lock.refs == 0) {
778                 KKASSERT(iou->io.modified == 0);
779                 --hammer_count_io_locked;
780                 bp->b_flags &= ~B_LOCKED;
781                 hammer_io_deallocate(bp);
782                 /* structure may be dead now */
783         }
784 }
785
786 /*
787  * Callback from kernel when it wishes to deallocate a passively
788  * associated structure.  This mostly occurs with clean buffers
789  * but it may be possible for a holding structure to be marked dirty
790  * while its buffer is passively associated.  The caller owns the bp.
791  *
792  * If we cannot disassociate we set B_LOCKED to prevent the buffer
793  * from getting reused.
794  *
795  * WARNING: Because this can be called directly by getnewbuf we cannot
796  * recurse into the tree.  If a bp cannot be immediately disassociated
797  * our only recourse is to set B_LOCKED.
798  *
799  * WARNING: This may be called from an interrupt via hammer_io_complete()
800  */
801 static void
802 hammer_io_deallocate(struct buf *bp)
803 {
804         hammer_io_structure_t iou = (void *)LIST_FIRST(&bp->b_dep);
805
806         KKASSERT((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0 && iou->io.running == 0);
807         if (iou->io.lock.refs > 0 || iou->io.modified) {
808                 /*
809                  * It is not legal to disassociate a modified buffer.  This
810                  * case really shouldn't ever occur.
811                  */
812                 bp->b_flags |= B_LOCKED;
813                 ++hammer_count_io_locked;
814         } else {
815                 /*
816                  * Disassociate the BP.  If the io has no refs left we
817                  * have to add it to the loose list.
818                  */
819                 hammer_io_disassociate(iou);
820                 if (iou->io.type != HAMMER_STRUCTURE_VOLUME) {
821                         KKASSERT(iou->io.bp == NULL);
822                         KKASSERT(iou->io.mod_list == NULL);
823                         crit_enter();   /* biodone race against list */
824                         iou->io.mod_list = &iou->io.hmp->lose_list;
825                         TAILQ_INSERT_TAIL(iou->io.mod_list, &iou->io, mod_entry);
826                         crit_exit();
827                 }
828         }
829 }
830
831 static int
832 hammer_io_fsync(struct vnode *vp)
833 {
834         return(0);
835 }
836
837 /*
838  * NOTE: will not be called unless we tell the kernel about the
839  * bioops.  Unused... we use the mount's VFS_SYNC instead.
840  */
841 static int
842 hammer_io_sync(struct mount *mp)
843 {
844         return(0);
845 }
846
847 static void
848 hammer_io_movedeps(struct buf *bp1, struct buf *bp2)
849 {
850 }
851
852 /*
853  * I/O pre-check for reading and writing.  HAMMER only uses this for
854  * B_CACHE buffers so checkread just shouldn't happen, but if it does
855  * allow it.
856  *
857  * Writing is a different case.  We don't want the kernel to try to write
858  * out a buffer that HAMMER may be modifying passively or which has a
859  * dependancy.  In addition, kernel-demanded writes can only proceed for
860  * certain types of buffers (i.e. UNDO and DATA types).  Other dirty
861  * buffer types can only be explicitly written by the flusher.
862  *
863  * checkwrite will only be called for bdwrite()n buffers.  If we return
864  * success the kernel is guaranteed to initiate the buffer write.
865  */
866 static int
867 hammer_io_checkread(struct buf *bp)
868 {
869         return(0);
870 }
871
872 static int
873 hammer_io_checkwrite(struct buf *bp)
874 {
875         hammer_io_t io = (void *)LIST_FIRST(&bp->b_dep);
876
877         /*
878          * This shouldn't happen under normal operation.
879          */
880         if (io->type == HAMMER_STRUCTURE_VOLUME ||
881             io->type == HAMMER_STRUCTURE_META_BUFFER) {
882                 if (!panicstr)
883                         panic("hammer_io_checkwrite: illegal buffer");
884                 if ((bp->b_flags & B_LOCKED) == 0) {
885                         bp->b_flags |= B_LOCKED;
886                         ++hammer_count_io_locked;
887                 }
888                 return(1);
889         }
890
891         /*
892          * We can only clear the modified bit if the IO is not currently
893          * undergoing modification.  Otherwise we may miss changes.
894          */
895         if (io->modify_refs == 0 && io->modified)
896                 hammer_io_clear_modify(io, 0);
897
898         /*
899          * The kernel is going to start the IO, set io->running.
900          */
901         KKASSERT(io->running == 0);
902         io->running = 1;
903         io->hmp->io_running_space += io->bytes;
904         hammer_count_io_running_write += io->bytes;
905         return(0);
906 }
907
908 /*
909  * Return non-zero if we wish to delay the kernel's attempt to flush
910  * this buffer to disk.
911  */
912 static int
913 hammer_io_countdeps(struct buf *bp, int n)
914 {
915         return(0);
916 }
917
918 struct bio_ops hammer_bioops = {
919         .io_start       = hammer_io_start,
920         .io_complete    = hammer_io_complete,
921         .io_deallocate  = hammer_io_deallocate,
922         .io_fsync       = hammer_io_fsync,
923         .io_sync        = hammer_io_sync,
924         .io_movedeps    = hammer_io_movedeps,
925         .io_countdeps   = hammer_io_countdeps,
926         .io_checkread   = hammer_io_checkread,
927         .io_checkwrite  = hammer_io_checkwrite,
928 };
929
930 /************************************************************************
931  *                              DIRECT IO OPS                           *
932  ************************************************************************
933  *
934  * These functions operate directly on the buffer cache buffer associated
935  * with a front-end vnode rather then a back-end device vnode.
936  */
937
938 /*
939  * Read a buffer associated with a front-end vnode directly from the
940  * disk media.  The bio may be issued asynchronously.
941  *
942  * A second-level bio already resolved to a zone-2 offset (typically by
943  * the BMAP code, or by a previous hammer_io_direct_write()), is passed. 
944  */
945 int
946 hammer_io_direct_read(hammer_mount_t hmp, struct bio *bio)
947 {
948         hammer_off_t zone2_offset;
949         hammer_volume_t volume;
950         struct buf *bp;
951         struct bio *nbio;
952         int vol_no;
953         int error;
954
955         zone2_offset = bio->bio_offset;
956
957         KKASSERT((zone2_offset & HAMMER_OFF_ZONE_MASK) ==
958                  HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER);
959
960         vol_no = HAMMER_VOL_DECODE(zone2_offset);
961         volume = hammer_get_volume(hmp, vol_no, &error);
962         if (error == 0 && zone2_offset >= volume->maxbuf_off)
963                 error = EIO;
964
965         /*
966          * Third level bio - raw offset specific to the
967          * correct volume.
968          */
969         if (error == 0) {
970                 zone2_offset &= HAMMER_OFF_SHORT_MASK;
971
972                 nbio = push_bio(bio);
973                 nbio->bio_offset = volume->ondisk->vol_buf_beg +
974                                    zone2_offset;
975                 vn_strategy(volume->devvp, nbio);
976         }
977         hammer_rel_volume(volume, 0);
978
979         if (error) {
980                 kprintf("hammer_direct_read: failed @ %016llx\n",
981                         zone2_offset);
982                 bp = bio->bio_buf;
983                 bp->b_error = error;
984                 bp->b_flags |= B_ERROR;
985                 biodone(bio);
986         }
987         return(error);
988 }
989
990 /*
991  * Write a buffer associated with a front-end vnode directly to the
992  * disk media.  The bio may be issued asynchronously.
993  */
994 int
995 hammer_io_direct_write(hammer_mount_t hmp, hammer_btree_leaf_elm_t leaf,
996                        struct bio *bio)
997 {
998         hammer_off_t buf_offset;
999         hammer_off_t zone2_offset;
1000         hammer_volume_t volume;
1001         hammer_buffer_t buffer;
1002         struct buf *bp;
1003         struct bio *nbio;
1004         char *ptr;
1005         int vol_no;
1006         int error;
1007
1008         buf_offset = leaf->data_offset;
1009
1010         KKASSERT(buf_offset > HAMMER_ZONE_BTREE);
1011         KKASSERT(bio->bio_buf->b_cmd == BUF_CMD_WRITE);
1012
1013         if ((buf_offset & HAMMER_BUFMASK) == 0 &&
1014             leaf->data_len >= HAMMER_BUFSIZE) {
1015                 /*
1016                  * We are using the vnode's bio to write directly to the
1017                  * media, any hammer_buffer at the same zone-X offset will
1018                  * now have stale data.
1019                  */
1020                 zone2_offset = hammer_blockmap_lookup(hmp, buf_offset, &error);
1021                 vol_no = HAMMER_VOL_DECODE(zone2_offset);
1022                 volume = hammer_get_volume(hmp, vol_no, &error);
1023
1024                 if (error == 0 && zone2_offset >= volume->maxbuf_off)
1025                         error = EIO;
1026                 if (error == 0) {
1027                         bp = bio->bio_buf;
1028                         KKASSERT((bp->b_bufsize & HAMMER_BUFMASK) == 0);
1029                         hammer_del_buffers(hmp, buf_offset,
1030                                            zone2_offset, bp->b_bufsize);
1031                         /*
1032                          * Second level bio - cached zone2 offset.
1033                          */
1034                         nbio = push_bio(bio);
1035                         nbio->bio_offset = zone2_offset;
1036
1037                         /*
1038                          * Third level bio - raw offset specific to the
1039                          * correct volume.
1040                          */
1041                         zone2_offset &= HAMMER_OFF_SHORT_MASK;
1042                         nbio = push_bio(nbio);
1043                         nbio->bio_offset = volume->ondisk->vol_buf_beg +
1044                                            zone2_offset;
1045                         vn_strategy(volume->devvp, nbio);
1046                 }
1047                 hammer_rel_volume(volume, 0);
1048         } else {
1049                 /* must fit in a standard HAMMER buffer */
1050                 KKASSERT(((buf_offset ^ (buf_offset + leaf->data_len - 1)) & ~HAMMER_BUFMASK64) == 0);
1051                 buffer = NULL;
1052                 ptr = hammer_bread(hmp, buf_offset, &error, &buffer);
1053                 if (error == 0) {
1054                         bp = bio->bio_buf;
1055                         bp->b_flags |= B_AGE;
1056                         hammer_io_modify(&buffer->io, 1);
1057                         bcopy(bp->b_data, ptr, leaf->data_len);
1058                         hammer_io_modify_done(&buffer->io);
1059                         hammer_rel_buffer(buffer, 0);
1060                         bp->b_resid = 0;
1061                         biodone(bio);
1062                 }
1063         }
1064         if (error) {
1065                 kprintf("hammer_direct_write: failed @ %016llx\n",
1066                         leaf->data_offset);
1067                 bp = bio->bio_buf;
1068                 bp->b_resid = 0;
1069                 bp->b_error = EIO;
1070                 bp->b_flags |= B_ERROR;
1071                 biodone(bio);
1072         }
1073         return(error);
1074 }
1075
1076 /*
1077  * This is called to remove the second-level cached zone-2 offset from
1078  * frontend buffer cache buffers, now stale due to a data relocation.
1079  * These offsets are generated by cluster_read() via VOP_BMAP, or directly
1080  * by hammer_vop_strategy_read().
1081  *
1082  * This is rather nasty because here we have something like the reblocker
1083  * scanning the raw B-Tree with no held references on anything, really,
1084  * other then a shared lock on the B-Tree node, and we have to access the
1085  * frontend's buffer cache to check for and clean out the association.
1086  * Specifically, if the reblocker is moving data on the disk, these cached
1087  * offsets will become invalid.
1088  *
1089  * Only data record types associated with the large-data zone are subject
1090  * to direct-io and need to be checked.
1091  *
1092  */
1093 void
1094 hammer_io_direct_uncache(hammer_mount_t hmp, hammer_btree_leaf_elm_t leaf)
1095 {
1096         struct hammer_inode_info iinfo;
1097         int zone;
1098
1099         if (leaf->base.rec_type != HAMMER_RECTYPE_DATA)
1100                 return;
1101         zone = HAMMER_ZONE_DECODE(leaf->data_offset);
1102         if (zone != HAMMER_ZONE_LARGE_DATA_INDEX)
1103                 return;
1104         iinfo.obj_id = leaf->base.obj_id;
1105         iinfo.obj_asof = 0;     /* unused */
1106         iinfo.obj_localization = leaf->base.localization &
1107                                  HAMMER_LOCALIZE_PSEUDOFS_MASK;
1108         iinfo.u.leaf = leaf;
1109         hammer_scan_inode_snapshots(hmp, &iinfo,
1110                                     hammer_io_direct_uncache_callback,
1111                                     leaf);
1112 }
1113
1114 static int
1115 hammer_io_direct_uncache_callback(hammer_inode_t ip, void *data)
1116 {
1117         hammer_inode_info_t iinfo = data;
1118         hammer_off_t data_offset;
1119         hammer_off_t file_offset;
1120         struct vnode *vp;
1121         struct buf *bp;
1122         int blksize;
1123
1124         if (ip->vp == NULL)
1125                 return(0);
1126         data_offset = iinfo->u.leaf->data_offset;
1127         file_offset = iinfo->u.leaf->base.key - iinfo->u.leaf->data_len;
1128         blksize = iinfo->u.leaf->data_len;
1129         KKASSERT((blksize & HAMMER_BUFMASK) == 0);
1130
1131         hammer_ref(&ip->lock);
1132         if (hammer_get_vnode(ip, &vp) == 0) {
1133                 if ((bp = findblk(ip->vp, file_offset)) != NULL &&
1134                     bp->b_bio2.bio_offset != NOOFFSET) {
1135                         bp = getblk(ip->vp, file_offset, blksize, 0, 0);
1136                         bp->b_bio2.bio_offset = NOOFFSET;
1137                         brelse(bp);
1138                 }
1139                 vput(vp);
1140         }
1141         hammer_rel_inode(ip, 0);
1142         return(0);
1143 }
1144