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. All advertising materials mentioning features or use of this software
  19  *    must display the following acknowledgement:
  20  *      This product includes software developed by the University of
  21  *      California, Berkeley and its contributors.
  22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24  *    without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  *
  38  *      @(#)buf.h       8.9 (Berkeley) 3/30/95
  39  * $FreeBSD: src/sys/sys/buf.h,v 1.88.2.10 2003/01/25 19:02:23 dillon Exp $
  40  * $DragonFly: src/sys/sys/buf.h,v 1.8 2004/02/16 19:09:31 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #ifndef _SYS_BUF_H_
  44 #define _SYS_BUF_H_
  45
  46 #ifndef _SYS_QUEUE_H_
  47 #include <sys/queue.h>
  48 #endif
  49 #ifndef _SYS_LOCK_H_
  50 #include <sys/lock.h>
  51 #endif
  52 #ifndef _SYS_DEVICE_H_
  53 #include <sys/device.h>
  54 #endif
  55
  56 struct buf;
  57 struct mount;
  58 struct vnode;
  59
  60 /*
  61  * To avoid including <ufs/ffs/softdep.h>
  62  */
  63 LIST_HEAD(workhead, worklist);
  64 /*
  65  * These are currently used only by the soft dependency code, hence
  66  * are stored once in a global variable. If other subsystems wanted
  67  * to use these hooks, a pointer to a set of bio_ops could be added
  68  * to each buffer.
  69  */
  70 extern struct bio_ops {
  71         void    (*io_start) (struct buf *);
  72         void    (*io_complete) (struct buf *);
  73         void    (*io_deallocate) (struct buf *);
  74         int     (*io_fsync) (struct vnode *);
  75         int     (*io_sync) (struct mount *);
  76         void    (*io_movedeps) (struct buf *, struct buf *);
  77         int     (*io_countdeps) (struct buf *, int);
  78 } bioops;
  79
  80 struct iodone_chain {
  81         long    ic_prev_flags;
  82         void    (*ic_prev_iodone) (struct buf *);
  83         void    *ic_prev_iodone_chain;
  84         struct {
  85                 long    ia_long;
  86                 void    *ia_ptr;
  87         }       ic_args[5];
  88 };
  89
  90 /*
  91  * The buffer header describes an I/O operation in the kernel.
  92  *
  93  * NOTES:
  94  *      b_bufsize, b_bcount.  b_bufsize is the allocation size of the
  95  *      buffer, either DEV_BSIZE or PAGE_SIZE aligned.  b_bcount is the
  96  *      originally requested buffer size and can serve as a bounds check
  97  *      against EOF.  For most, but not all uses, b_bcount == b_bufsize.
  98  *
  99  *      b_dirtyoff, b_dirtyend.  Buffers support piecemeal, unaligned
 100  *      ranges of dirty data that need to be written to backing store.
 101  *      The range is typically clipped at b_bcount ( not b_bufsize ).
 102  *
 103  *      b_resid.  Number of bytes remaining in I/O.  After an I/O operation
 104  *      completes, b_resid is usually 0 indicating 100% success.
 105  */
 106 struct buf {
 107         LIST_ENTRY(buf) b_hash;         /* Hash chain. */
 108         TAILQ_ENTRY(buf) b_vnbufs;      /* Buffer's associated vnode. */
 109         TAILQ_ENTRY(buf) b_freelist;    /* Free list position if not active. */
 110         TAILQ_ENTRY(buf) b_act;         /* Device driver queue when active. *new* */
 111         long    b_flags;                /* B_* flags. */
 112         unsigned short b_qindex;        /* buffer queue index */
 113         unsigned char b_xflags;         /* extra flags */
 114         struct lock b_lock;             /* Buffer lock */
 115         int     b_error;                /* Errno value. */
 116         long    b_bufsize;              /* Allocated buffer size. */
 117         long    b_runningbufspace;      /* when I/O is running, pipelining */
 118         long    b_bcount;               /* Valid bytes in buffer. */
 119         long    b_resid;                /* Remaining I/O. */
 120         dev_t   b_dev;                  /* Device associated with buffer. */
 121         caddr_t b_data;                 /* Memory, superblocks, indirect etc. */
 122         caddr_t b_kvabase;              /* base kva for buffer */
 123         int     b_kvasize;              /* size of kva for buffer */
 124         daddr_t b_lblkno;               /* Logical block number. */
 125         daddr_t b_blkno;                /* Underlying physical block number. */
 126         off_t   b_offset;               /* Offset into file */
 127                                         /* Function to call upon completion. */
 128         void    (*b_iodone) (struct buf *);
 129                                         /* For nested b_iodone's. */
 130         struct  iodone_chain *b_iodone_chain;
 131         struct  vnode *b_vp;            /* Device vnode. */
 132         int     b_dirtyoff;             /* Offset in buffer of dirty region. */
 133         int     b_dirtyend;             /* Offset of end of dirty region. */
 134         daddr_t b_pblkno;               /* physical block number */
 135         void    *b_saveaddr;            /* Original b_addr for physio. */
 136         void    *b_driver1;             /* for private use by the driver */
 137         void    *b_driver2;             /* for private use by the driver */
 138         void    *b_caller1;             /* for private use by the caller */
 139         void    *b_caller2;             /* for private use by the caller */
 140         union   pager_info {
 141                 void    *pg_spc;
 142                 int     pg_reqpage;
 143         } b_pager;
 144         union   cluster_info {
 145                 TAILQ_HEAD(cluster_list_head, buf) cluster_head;
 146                 TAILQ_ENTRY(buf) cluster_entry;
 147         } b_cluster;
 148         struct  vm_page *b_pages[btoc(MAXPHYS)];
 149         int             b_npages;
 150         struct  workhead b_dep;         /* List of filesystem dependencies. */
 151         struct chain_info {             /* buffer chaining */
 152                 struct buf *parent;
 153                 int count;
 154         } b_chain;
 155 };
 156
 157 #define b_spc   b_pager.pg_spc
 158
 159 /*
 160  * These flags are kept in b_flags.
 161  *
 162  * Notes:
 163  *
 164  *      B_ASYNC         VOP calls on bp's are usually async whether or not
 165  *                      B_ASYNC is set, but some subsystems, such as NFS, like
 166  *                      to know what is best for the caller so they can
 167  *                      optimize the I/O.
 168  *
 169  *      B_PAGING        Indicates that bp is being used by the paging system or
 170  *                      some paging system and that the bp is not linked into
 171  *                      the b_vp's clean/dirty linked lists or ref counts.
 172  *                      Buffer vp reassignments are illegal in this case.
 173  *
 174  *      B_CACHE         This may only be set if the buffer is entirely valid.
 175  *                      The situation where B_DELWRI is set and B_CACHE is
 176  *                      clear MUST be committed to disk by getblk() so
 177  *                      B_DELWRI can also be cleared.  See the comments for
 178  *                      getblk() in kern/vfs_bio.c.  If B_CACHE is clear,
 179  *                      the caller is expected to clear B_ERROR|B_INVAL,
 180  *                      set B_READ, and initiate an I/O.
 181  *
 182  *                      The 'entire buffer' is defined to be the range from
 183  *                      0 through b_bcount.
 184  *
 185  *      B_MALLOC        Request that the buffer be allocated from the malloc
 186  *                      pool, DEV_BSIZE aligned instead of PAGE_SIZE aligned.
 187  *
 188  *      B_CLUSTEROK     This flag is typically set for B_DELWRI buffers
 189  *                      by filesystems that allow clustering when the buffer
 190  *                      is fully dirty and indicates that it may be clustered
 191  *                      with other adjacent dirty buffers.  Note the clustering
 192  *                      may not be used with the stage 1 data write under NFS
 193  *                      but may be used for the commit rpc portion.
 194  *
 195  *      B_VMIO          Indicates that the buffer is tied into an VM object.
 196  *                      The buffer's data is always PAGE_SIZE aligned even
 197  *                      if b_bufsize and b_bcount are not.  ( b_bufsize is
 198  *                      always at least DEV_BSIZE aligned, though ).
 199  *
 200  *      B_DIRECT        Hint that we should attempt to completely free
 201  *                      the pages underlying the buffer.   B_DIRECT is
 202  *                      sticky until the buffer is released and typically
 203  *                      only has an effect when B_RELBUF is also set.
 204  *
 205  *      B_NOWDRAIN      This flag should be set when a device (like VN)
 206  *                      does a turn-around VOP_WRITE from its strategy
 207  *                      routine.  This flag prevents bwrite() from blocking
 208  *                      in wdrain, avoiding a deadlock situation.
 209  */
 210
 211 #define B_AGE           0x00000001      /* Move to age queue when I/O done. */
 212 #define B_NEEDCOMMIT    0x00000002      /* Append-write in progress. */
 213 #define B_ASYNC         0x00000004      /* Start I/O, do not wait. */
 214 #define B_DIRECT        0x00000008      /* direct I/O flag (pls free vmio) */
 215 #define B_DEFERRED      0x00000010      /* Skipped over for cleaning */
 216 #define B_CACHE         0x00000020      /* Bread found us in the cache. */
 217 #define B_CALL          0x00000040      /* Call b_iodone from biodone. */
 218 #define B_DELWRI        0x00000080      /* Delay I/O until buffer reused. */
 219 #define B_FREEBUF       0x00000100      /* Instruct driver: free blocks */
 220 #define B_DONE          0x00000200      /* I/O completed. */
 221 #define B_EINTR         0x00000400      /* I/O was interrupted */
 222 #define B_ERROR         0x00000800      /* I/O error occurred. */
 223 #define B_SCANNED       0x00001000      /* VOP_FSYNC funcs mark written bufs */
 224 #define B_INVAL         0x00002000      /* Does not contain valid info. */
 225 #define B_LOCKED        0x00004000      /* Locked in core (not reusable). */
 226 #define B_NOCACHE       0x00008000      /* Do not cache block after use. */
 227 #define B_MALLOC        0x00010000      /* malloced b_data */
 228 #define B_CLUSTEROK     0x00020000      /* Pagein op, so swap() can count it. */
 229 #define B_PHYS          0x00040000      /* I/O to user memory. */
 230 #define B_RAW           0x00080000      /* Set by physio for raw transfers. */
 231 #define B_READ          0x00100000      /* Read buffer. */
 232 #define B_DIRTY         0x00200000      /* Needs writing later. */
 233 #define B_RELBUF        0x00400000      /* Release VMIO buffer. */
 234 #define B_WANT          0x00800000      /* Used by vm_pager.c */
 235 #define B_WRITE         0x00000000      /* Write buffer (pseudo flag). */
 236 #define B_WRITEINPROG   0x01000000      /* Write in progress. */
 237 #define B_XXX           0x02000000      /* Debugging flag. */
 238 #define B_PAGING        0x04000000      /* volatile paging I/O -- bypass VMIO */
 239 #define B_ORDERED       0x08000000      /* Must guarantee I/O ordering */
 240 #define B_RAM           0x10000000      /* Read ahead mark (flag) */
 241 #define B_VMIO          0x20000000      /* VMIO flag */
 242 #define B_CLUSTER       0x40000000      /* pagein op, so swap() can count it */
 243 #define B_NOWDRAIN      0x80000000      /* Avoid wdrain deadlock */
 244
 245 #define PRINT_BUF_FLAGS "\20\40nowdrain\37cluster\36vmio\35ram\34ordered" \
 246         "\33paging\32xxx\31writeinprog\30want\27relbuf\26dirty" \
 247         "\25read\24raw\23phys\22clusterok\21malloc\20nocache" \
 248         "\17locked\16inval\15scanned\14error\13eintr\12done\11freebuf" \
 249         "\10delwri\7call\6cache\4direct\3async\2needcommit\1age"
 250
 251 /*
 252  * These flags are kept in b_xflags.
 253  */
 254 #define BX_VNDIRTY      0x00000001      /* On vnode dirty list */
 255 #define BX_VNCLEAN      0x00000002      /* On vnode clean list */
 256 #define BX_BKGRDWRITE   0x00000004      /* Do writes in background */
 257 #define BX_BKGRDINPROG  0x00000008      /* Background write in progress */
 258 #define BX_BKGRDWAIT    0x00000010      /* Background write waiting */
 259 #define BX_AUTOCHAINDONE 0x00000020     /* pager I/O chain auto mode */
 260
 261 #define NOOFFSET        (-1LL)          /* No buffer offset calculated yet */
 262
 263 #ifdef _KERNEL
 264 /*
 265  * Buffer locking.  See sys/buf2.h for inline functions.
 266  */
 267 extern struct lwkt_token buftimetoken;  /* Interlock on setting prio and timo */
 268 extern char *buf_wmesg;                 /* Default buffer lock message */
 269 #define BUF_WMESG "bufwait"
 270
 271 #endif /* _KERNEL */
 272
 273 struct buf_queue_head {
 274         TAILQ_HEAD(buf_queue, buf) queue;
 275         daddr_t last_pblkno;
 276         struct  buf *insert_point;
 277         struct  buf *switch_point;
 278 };
 279
 280 /*
 281  * This structure describes a clustered I/O.  It is stored in the b_saveaddr
 282  * field of the buffer on which I/O is done.  At I/O completion, cluster
 283  * callback uses the structure to parcel I/O's to individual buffers, and
 284  * then free's this structure.
 285  */
 286 struct cluster_save {
 287         long    bs_bcount;              /* Saved b_bcount. */
 288         long    bs_bufsize;             /* Saved b_bufsize. */
 289         void    *bs_saveaddr;           /* Saved b_addr. */
 290         int     bs_nchildren;           /* Number of associated buffers. */
 291         struct buf **bs_children;       /* List of associated buffers. */
 292 };
 293
 294 /*
 295  * Definitions for the buffer free lists.
 296  */
 297 #define BUFFER_QUEUES   6       /* number of free buffer queues */
 298
 299 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
 300 #define QUEUE_LOCKED    1       /* locked buffers */
 301 #define QUEUE_CLEAN     2       /* non-B_DELWRI buffers */
 302 #define QUEUE_DIRTY     3       /* B_DELWRI buffers */
 303 #define QUEUE_EMPTYKVA  4       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
 304 #define QUEUE_EMPTY     5       /* empty buffer headers */
 305
 306 /*
 307  * Zero out the buffer's data area.
 308  */
 309 #define clrbuf(bp) {                                                    \
 310         bzero((bp)->b_data, (u_int)(bp)->b_bcount);                     \
 311         (bp)->b_resid = 0;                                              \
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Flags to low-level bitmap allocation routines (balloc).
 316  *
 317  * Note: sequential_heuristic() in kern/vfs_vnops.c limits the count
 318  * to 127.
 319  */
 320 #define B_SEQMASK       0x7F000000      /* Sequential heuristic mask. */
 321 #define B_SEQSHIFT      24              /* Sequential heuristic shift. */
 322 #define B_SEQMAX        0x7F
 323 #define B_CLRBUF        0x01            /* Cleared invalid areas of buffer. */
 324 #define B_SYNC          0x02            /* Do all allocations synchronously. */
 325
 326 #ifdef _KERNEL
 327 extern int      nbuf;                   /* The number of buffer headers */
 328 extern int      maxswzone;              /* Max KVA for swap structures */
 329 extern int      maxbcache;              /* Max KVA for buffer cache */
 330 extern int      runningbufspace;
 331 extern int      buf_maxio;              /* nominal maximum I/O for buffer */
 332 extern struct   buf *buf;               /* The buffer headers. */
 333 extern char     *buffers;               /* The buffer contents. */
 334 extern int      bufpages;               /* Number of memory pages in the buffer pool. */
 335 extern struct   buf *swbuf;             /* Swap I/O buffer headers. */
 336 extern int      nswbuf;                 /* Number of swap I/O buffer headers. */
 337 extern TAILQ_HEAD(swqueue, buf) bswlist;
 338 extern TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
 339
 340 struct uio;
 341
 342 caddr_t bufhashinit (caddr_t);
 343 void    bufinit (void);
 344 void    bwillwrite (void);
 345 int     buf_dirty_count_severe (void);
 346 void    bremfree (struct buf *);
 347 int     bread (struct vnode *, daddr_t, int, struct buf **);
 348 int     breadn (struct vnode *, daddr_t, int, daddr_t *, int *, int,
 349             struct buf **);
 350 int     bwrite (struct buf *);
 351 void    bdwrite (struct buf *);
 352 void    bawrite (struct buf *);
 353 void    bdirty (struct buf *);
 354 void    bundirty (struct buf *);
 355 int     bowrite (struct buf *);
 356 void    brelse (struct buf *);
 357 void    bqrelse (struct buf *);
 358 int     vfs_bio_awrite (struct buf *);
 359 struct buf *     getpbuf (int *);
 360 struct buf *incore (struct vnode *, daddr_t);
 361 struct buf *gbincore (struct vnode *, daddr_t);
 362 int     inmem (struct vnode *, daddr_t);
 363 struct buf *getblk (struct vnode *, daddr_t, int, int, int);
 364 struct buf *geteblk (int);
 365 int     biowait (struct buf *);
 366 void    biodone (struct buf *);
 367
 368 void    cluster_callback (struct buf *);
 369 int     cluster_read (struct vnode *, u_quad_t, daddr_t, long,
 370             long, int, struct buf **);
 371 int     cluster_wbuild (struct vnode *, long, daddr_t, int);
 372 void    cluster_write (struct buf *, u_quad_t, int);
 373 int     physio (dev_t dev, struct uio *uio, int ioflag);
 374 #define physread physio
 375 #define physwrite physio
 376 void    vfs_bio_set_validclean (struct buf *, int base, int size);
 377 void    vfs_bio_clrbuf (struct buf *);
 378 void    vfs_busy_pages (struct buf *, int clear_modify);
 379 void    vfs_unbusy_pages (struct buf *);
 380 void    vwakeup (struct buf *);
 381 int     vmapbuf (struct buf *);
 382 void    vunmapbuf (struct buf *);
 383 void    relpbuf (struct buf *, int *);
 384 void    brelvp (struct buf *);
 385 void    bgetvp (struct vnode *, struct buf *);
 386 void    pbgetvp (struct vnode *, struct buf *);
 387 void    pbrelvp (struct buf *);
 388 int     allocbuf (struct buf *bp, int size);
 389 void    reassignbuf (struct buf *, struct vnode *);
 390 void    pbreassignbuf (struct buf *, struct vnode *);
 391 struct  buf *trypbuf (int *);
 392
 393 #endif /* _KERNEL */
 394
 395 #endif /* !_SYS_BUF_H_ */