ef16b89f0a5d8162984f50a882ffde3d504db29e
[dragonfly.git] / sys / vfs / hammer / hammer_disk.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2007 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_disk.h,v 1.55 2008/11/13 02:18:43 dillon Exp $
35  */
36
37 #ifndef VFS_HAMMER_DISK_H_
38 #define VFS_HAMMER_DISK_H_
39
40 #include <sys/endian.h>
41
42 #ifndef _SYS_UUID_H_
43 #include <sys/uuid.h>
44 #endif
45
46 /*
47  * The structures below represent the on-disk format for a HAMMER
48  * filesystem.  Note that all fields for on-disk structures are naturally
49  * aligned.  HAMMER uses little endian for fields in on-disk structures.
50  * HAMMER doesn't support big endian arch, but is planned.
51  *
52  * Most of HAMMER revolves around the concept of an object identifier.  An
53  * obj_id is a 64 bit quantity which uniquely identifies a filesystem object
54  * FOR THE ENTIRE LIFE OF THE FILESYSTEM.  This uniqueness allows backups
55  * and mirrors to retain varying amounts of filesystem history by removing
56  * any possibility of conflict through identifier reuse.
57  *
58  * A HAMMER filesystem may span multiple volumes.
59  *
60  * A HAMMER filesystem uses a 16K filesystem buffer size.  All filesystem
61  * I/O is done in multiples of 16K.
62  *
63  * 64K X-bufs are used for blocks >= a file's 1MB mark.
64  *
65  * Per-volume storage limit: 52 bits            4096 TB
66  * Per-Zone storage limit: 60 bits              1 MTB
67  * Per-filesystem storage limit: 60 bits        1 MTB
68  */
69 #define HAMMER_BUFSIZE          16384
70 #define HAMMER_XBUFSIZE         65536
71 #define HAMMER_HBUFSIZE         (HAMMER_BUFSIZE / 2)
72 #define HAMMER_XDEMARC          (1024 * 1024)
73 #define HAMMER_BUFMASK          (HAMMER_BUFSIZE - 1)
74 #define HAMMER_XBUFMASK         (HAMMER_XBUFSIZE - 1)
75
76 #define HAMMER_BUFSIZE64        ((uint64_t)HAMMER_BUFSIZE)
77 #define HAMMER_BUFMASK64        ((uint64_t)HAMMER_BUFMASK)
78
79 #define HAMMER_XBUFSIZE64       ((uint64_t)HAMMER_XBUFSIZE)
80 #define HAMMER_XBUFMASK64       ((uint64_t)HAMMER_XBUFMASK)
81
82 #define HAMMER_OFF_ZONE_MASK    0xF000000000000000ULL /* zone portion */
83 #define HAMMER_OFF_VOL_MASK     0x0FF0000000000000ULL /* volume portion */
84 #define HAMMER_OFF_SHORT_MASK   0x000FFFFFFFFFFFFFULL /* offset portion */
85 #define HAMMER_OFF_LONG_MASK    0x0FFFFFFFFFFFFFFFULL /* offset portion */
86
87 #define HAMMER_OFF_BAD          ((hammer_off_t)-1)
88
89 #define HAMMER_BUFSIZE_DOALIGN(offset)                          \
90         (((offset) + HAMMER_BUFMASK) & ~HAMMER_BUFMASK)
91 #define HAMMER_BUFSIZE64_DOALIGN(offset)                        \
92         (((offset) + HAMMER_BUFMASK64) & ~HAMMER_BUFMASK64)
93
94 #define HAMMER_XBUFSIZE_DOALIGN(offset)                         \
95         (((offset) + HAMMER_XBUFMASK) & ~HAMMER_XBUFMASK)
96 #define HAMMER_XBUFSIZE64_DOALIGN(offset)                       \
97         (((offset) + HAMMER_XBUFMASK64) & ~HAMMER_XBUFMASK64)
98
99 /*
100  * The current limit of volumes that can make up a HAMMER FS
101  */
102 #define HAMMER_MAX_VOLUMES      256
103
104 /*
105  * Reserved space for (future) header junk after the volume header.
106  */
107 #define HAMMER_MIN_VOL_JUNK     (HAMMER_BUFSIZE * 16)   /* 256 KB */
108 #define HAMMER_MAX_VOL_JUNK     HAMMER_MIN_VOL_JUNK
109 #define HAMMER_VOL_JUNK_SIZE    HAMMER_MIN_VOL_JUNK
110
111 /*
112  * Hammer transaction ids are 64 bit unsigned integers and are usually
113  * synchronized with the time of day in nanoseconds.
114  *
115  * Hammer offsets are used for FIFO indexing and embed a cycle counter
116  * and volume number in addition to the offset.  Most offsets are required
117  * to be 16 KB aligned.
118  */
119 typedef uint64_t hammer_tid_t;
120 typedef uint64_t hammer_off_t;
121 typedef uint32_t hammer_crc_t;
122
123 #define HAMMER_MIN_TID          0ULL                    /* unsigned */
124 #define HAMMER_MAX_TID          0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL   /* unsigned */
125 #define HAMMER_MIN_KEY          -0x8000000000000000LL   /* signed */
126 #define HAMMER_MAX_KEY          0x7FFFFFFFFFFFFFFFLL    /* signed */
127 #define HAMMER_MIN_OBJID        HAMMER_MIN_KEY          /* signed */
128 #define HAMMER_MAX_OBJID        HAMMER_MAX_KEY          /* signed */
129 #define HAMMER_MIN_RECTYPE      0x0U                    /* unsigned */
130 #define HAMMER_MAX_RECTYPE      0xFFFFU                 /* unsigned */
131 #define HAMMER_MIN_OFFSET       0ULL                    /* unsigned */
132 #define HAMMER_MAX_OFFSET       0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL   /* unsigned */
133
134 /*
135  * hammer_off_t has several different encodings.  Note that not all zones
136  * encode a vol_no.  Zone bits are not a part of filesystem capacity as
137  * the zone bits aren't directly or indirectly mapped to physical volumes.
138  *
139  * In other words, HAMMER's logical filesystem offset consists of 64 bits,
140  * but the filesystem is considered 60 bits filesystem, not 64 bits.
141  * The maximum filesystem capacity is 1EB, not 16EB.
142  *
143  * zone 0:              available, a big-block that contains the offset is unused
144  * zone 1 (z,v,o):      raw volume relative (offset 0 is the volume header)
145  * zone 2 (z,v,o):      raw buffer relative (offset 0 is the first buffer)
146  * zone 3 (z,o):        undo/redo fifo  - fixed zone-2 offset array in volume header
147  * zone 4 (z,v,o):      freemap         - only real blockmap
148  * zone 8 (z,v,o):      B-Tree          - actually zone-2 address
149  * zone 9 (z,v,o):      meta            - actually zone-2 address
150  * zone 10 (z,v,o):     large-data      - actually zone-2 address
151  * zone 11 (z,v,o):     small-data      - actually zone-2 address
152  * zone 15:             unavailable, usually the offset is beyond volume size
153  *
154  * layer1/layer2 direct map:
155  *           Maximum HAMMER filesystem capacity from volume aspect
156  *           2^8(max volumes) * 2^52(max volume size) = 2^60 = 1EB (long offset)
157  *          <------------------------------------------------------------->
158  *           8bits   52bits (short offset)
159  *          <------><----------------------------------------------------->
160  *      zzzzvvvvvvvvoooo oooooooooooooooo oooooooooooooooo oooooooooooooooo
161  *      ----111111111111 1111112222222222 222222222ooooooo oooooooooooooooo
162  *          <-----------------><------------------><---------------------->
163  *           18bits             19bits              23bits
164  *          <------------------------------------------------------------->
165  *           2^18(layer1) * 2^19(layer2) * 2^23(big-block) = 2^60 = 1EB
166  *           Maximum HAMMER filesystem capacity from blockmap aspect
167  *
168  * volume#0 layout
169  *      +-------------------------> offset 0 of a device/partition
170  *      | volume header (1928 bytes)
171  *      | the rest of header junk space (HAMMER_BUFSIZE aligned)
172  *      +-------------------------> vol_bot_beg
173  *      | boot area (HAMMER_BUFSIZE aligned)
174  *      +-------------------------> vol_mem_beg
175  *      | memory log (HAMMER_BUFSIZE aligned)
176  *      +-------------------------> vol_buf_beg (physical offset of zone-2)
177  *      | zone-4 big-block for layer1
178  *      +-------------------------> vol_buf_beg + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE
179  *      | zone-4 big-blocks for layer2
180  *      | ... (1 big-block per 4TB space)
181  *      +-------------------------> vol_buf_beg + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE * ...
182  *      | zone-3 big-blocks for UNDO/REDO FIFO
183  *      | ... (max 128 big-blocks)
184  *      +-------------------------> vol_buf_beg + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE * ...
185  *      | zone-8 big-block for root B-Tree node/etc
186  *      +-------------------------> vol_buf_beg + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE * ...
187  *      | zone-9 big-block for root inode/PFS/etc
188  *      +-------------------------> vol_buf_beg + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE * ...
189  *      | zone-X big-blocks
190  *      | ... (big-blocks for new zones after newfs_hammer)
191  *      | ...
192  *      | ...
193  *      | ...
194  *      | ...
195  *      +-------------------------> vol_buf_end (HAMMER_BUFSIZE aligned)
196  *      +-------------------------> end of a device/partition
197  *
198  * volume#N layout (0<N<256)
199  *      +-------------------------> offset 0 of a device/partition
200  *      | volume header (1928 bytes)
201  *      | the rest of header junk space (HAMMER_BUFSIZE aligned)
202  *      +-------------------------> vol_bot_beg
203  *      | boot area (HAMMER_BUFSIZE aligned)
204  *      +-------------------------> vol_mem_beg
205  *      | memory log (HAMMER_BUFSIZE aligned)
206  *      +-------------------------> vol_buf_beg (physical offset of zone-2)
207  *      | zone-4 big-blocks for layer2
208  *      | ... (1 big-block per 4TB space)
209  *      +-------------------------> vol_buf_beg + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE * ...
210  *      | zone-X big-blocks
211  *      | ... (unused until volume#(N-1) runs out of space)
212  *      | ...
213  *      | ...
214  *      | ...
215  *      | ...
216  *      +-------------------------> vol_buf_end (HAMMER_BUFSIZE aligned)
217  *      +-------------------------> end of a device/partition
218  */
219
220 #define HAMMER_ZONE_RAW_VOLUME          0x1000000000000000ULL
221 #define HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER          0x2000000000000000ULL
222 #define HAMMER_ZONE_UNDO                0x3000000000000000ULL
223 #define HAMMER_ZONE_FREEMAP             0x4000000000000000ULL
224 #define HAMMER_ZONE_RESERVED05          0x5000000000000000ULL  /* not used */
225 #define HAMMER_ZONE_RESERVED06          0x6000000000000000ULL  /* not used */
226 #define HAMMER_ZONE_RESERVED07          0x7000000000000000ULL  /* not used */
227 #define HAMMER_ZONE_BTREE               0x8000000000000000ULL
228 #define HAMMER_ZONE_META                0x9000000000000000ULL
229 #define HAMMER_ZONE_LARGE_DATA          0xA000000000000000ULL
230 #define HAMMER_ZONE_SMALL_DATA          0xB000000000000000ULL
231 #define HAMMER_ZONE_RESERVED0C          0xC000000000000000ULL  /* not used */
232 #define HAMMER_ZONE_RESERVED0D          0xD000000000000000ULL  /* not used */
233 #define HAMMER_ZONE_RESERVED0E          0xE000000000000000ULL  /* not used */
234 #define HAMMER_ZONE_UNAVAIL             0xF000000000000000ULL
235
236 #define HAMMER_ZONE_RAW_VOLUME_INDEX    1
237 #define HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER_INDEX    2
238 #define HAMMER_ZONE_UNDO_INDEX          3
239 #define HAMMER_ZONE_FREEMAP_INDEX       4
240 #define HAMMER_ZONE_BTREE_INDEX         8
241 #define HAMMER_ZONE_META_INDEX          9
242 #define HAMMER_ZONE_LARGE_DATA_INDEX    10
243 #define HAMMER_ZONE_SMALL_DATA_INDEX    11
244 #define HAMMER_ZONE_UNAVAIL_INDEX       15
245
246 #define HAMMER_MAX_ZONES                16
247
248 #define HAMMER_ZONE(offset)             ((offset) & HAMMER_OFF_ZONE_MASK)
249
250 #define hammer_is_zone_raw_volume(offset)               \
251         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_RAW_VOLUME)
252 #define hammer_is_zone_raw_buffer(offset)               \
253         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER)
254 #define hammer_is_zone_undo(offset)                     \
255         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_UNDO)
256 #define hammer_is_zone_freemap(offset)                  \
257         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_FREEMAP)
258 #define hammer_is_zone_btree(offset)                    \
259         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_BTREE)
260 #define hammer_is_zone_meta(offset)                     \
261         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_META)
262 #define hammer_is_zone_large_data(offset)               \
263         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_LARGE_DATA)
264 #define hammer_is_zone_small_data(offset)               \
265         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_SMALL_DATA)
266 #define hammer_is_zone_unavail(offset)                  \
267         (HAMMER_ZONE(offset) == HAMMER_ZONE_UNAVAIL)
268 #define hammer_is_zone_data(offset)                     \
269         (hammer_is_zone_large_data(offset) || hammer_is_zone_small_data(offset))
270
271 #define hammer_is_index_record(zone)                    \
272         ((zone) >= HAMMER_ZONE_BTREE_INDEX &&           \
273          (zone) < HAMMER_MAX_ZONES)
274
275 #define hammer_is_zone_record(offset)                   \
276         hammer_is_index_record(HAMMER_ZONE_DECODE(offset))
277
278 #define hammer_is_index_direct_xlated(zone)             \
279         (((zone) == HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER_INDEX) ||    \
280          ((zone) == HAMMER_ZONE_FREEMAP_INDEX) ||       \
281          hammer_is_index_record(zone))
282
283 #define hammer_is_zone_direct_xlated(offset)            \
284         hammer_is_index_direct_xlated(HAMMER_ZONE_DECODE(offset))
285
286 #define HAMMER_ZONE_ENCODE(zone, ham_off)               \
287         (((hammer_off_t)(zone) << 60) | (ham_off))
288 #define HAMMER_ZONE_DECODE(ham_off)                     \
289         ((int)(((hammer_off_t)(ham_off) >> 60)))
290
291 #define HAMMER_VOL_ENCODE(vol_no)                       \
292         ((hammer_off_t)((vol_no) & 255) << 52)
293 #define HAMMER_VOL_DECODE(ham_off)                      \
294         ((int)(((hammer_off_t)(ham_off) >> 52) & 255))
295
296 #define HAMMER_OFF_SHORT_ENCODE(offset)                 \
297         ((hammer_off_t)(offset) & HAMMER_OFF_SHORT_MASK)
298 #define HAMMER_OFF_LONG_ENCODE(offset)                  \
299         ((hammer_off_t)(offset) & HAMMER_OFF_LONG_MASK)
300
301 #define HAMMER_ENCODE(zone, vol_no, offset)             \
302         (((hammer_off_t)(zone) << 60) |                 \
303         HAMMER_VOL_ENCODE(vol_no) |                     \
304         HAMMER_OFF_SHORT_ENCODE(offset))
305 #define HAMMER_ENCODE_RAW_VOLUME(vol_no, offset)        \
306         HAMMER_ENCODE(HAMMER_ZONE_RAW_VOLUME_INDEX, vol_no, offset)
307 #define HAMMER_ENCODE_RAW_BUFFER(vol_no, offset)        \
308         HAMMER_ENCODE(HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER_INDEX, vol_no, offset)
309 #define HAMMER_ENCODE_UNDO(offset)                      \
310         HAMMER_ENCODE(HAMMER_ZONE_UNDO_INDEX, HAMMER_ROOT_VOLNO, offset)
311 #define HAMMER_ENCODE_FREEMAP(vol_no, offset)           \
312         HAMMER_ENCODE(HAMMER_ZONE_FREEMAP_INDEX, vol_no, offset)
313
314 /*
315  * Translate a zone address to zone-X address.
316  */
317 #define hammer_xlate_to_zoneX(zone, offset)             \
318         HAMMER_ZONE_ENCODE((zone), (offset) & ~HAMMER_OFF_ZONE_MASK)
319 #define hammer_xlate_to_zone2(offset)                   \
320         hammer_xlate_to_zoneX(HAMMER_ZONE_RAW_BUFFER_INDEX, (offset))
321
322 #define hammer_data_zone(data_len)                      \
323         (((data_len) >= HAMMER_BUFSIZE) ?               \
324          HAMMER_ZONE_LARGE_DATA :                       \
325          HAMMER_ZONE_SMALL_DATA)
326 #define hammer_data_zone_index(data_len)                \
327         (((data_len) >= HAMMER_BUFSIZE) ?               \
328          HAMMER_ZONE_LARGE_DATA_INDEX :                 \
329          HAMMER_ZONE_SMALL_DATA_INDEX)
330
331 /*
332  * Big-Block backing store
333  *
334  * A blockmap is a two-level map which translates a blockmap-backed zone
335  * offset into a raw zone 2 offset.  The layer 1 handles 18 bits and the
336  * layer 2 handles 19 bits.  The 8M big-block size is 23 bits so two
337  * layers gives us 18+19+23 = 60 bits of address space.
338  *
339  * When using hinting for a blockmap lookup, the hint is lost when the
340  * scan leaves the HINTBLOCK, which is typically several BIGBLOCK's.
341  * HINTBLOCK is a heuristic.
342  */
343 #define HAMMER_HINTBLOCK_SIZE           (HAMMER_BIGBLOCK_SIZE * 4)
344 #define HAMMER_HINTBLOCK_MASK64         ((uint64_t)HAMMER_HINTBLOCK_SIZE - 1)
345 #define HAMMER_BIGBLOCK_SIZE            (8192 * 1024)
346 #define HAMMER_BIGBLOCK_SIZE64          ((uint64_t)HAMMER_BIGBLOCK_SIZE)
347 #define HAMMER_BIGBLOCK_MASK            (HAMMER_BIGBLOCK_SIZE - 1)
348 #define HAMMER_BIGBLOCK_MASK64          ((uint64_t)HAMMER_BIGBLOCK_SIZE - 1)
349 #define HAMMER_BIGBLOCK_BITS            23
350 #if 0
351 #define HAMMER_BIGBLOCK_OVERFILL        (6144 * 1024)
352 #endif
353 #if (1 << HAMMER_BIGBLOCK_BITS) != HAMMER_BIGBLOCK_SIZE
354 #error "HAMMER_BIGBLOCK_BITS BROKEN"
355 #endif
356
357 #define HAMMER_BUFFERS_PER_BIGBLOCK                     \
358         (HAMMER_BIGBLOCK_SIZE / HAMMER_BUFSIZE)
359 #define HAMMER_BUFFERS_PER_BIGBLOCK_MASK                \
360         (HAMMER_BUFFERS_PER_BIGBLOCK - 1)
361 #define HAMMER_BUFFERS_PER_BIGBLOCK_MASK64              \
362         ((hammer_off_t)HAMMER_BUFFERS_PER_BIGBLOCK_MASK)
363
364 #define HAMMER_BIGBLOCK_DOALIGN(offset)                         \
365         (((offset) + HAMMER_BIGBLOCK_MASK64) & ~HAMMER_BIGBLOCK_MASK64)
366
367 /*
368  * Maximum number of mirrors operating in master mode (multi-master
369  * clustering and mirroring). Note that HAMMER1 does not support
370  * multi-master clustering as of 2015.
371  */
372 #define HAMMER_MAX_MASTERS              16
373
374 /*
375  * The blockmap is somewhat of a degenerate structure.  HAMMER only actually
376  * uses it in its original incarnation to implement the freemap.
377  *
378  * zone:1       raw volume (no blockmap)
379  * zone:2       raw buffer (no blockmap)
380  * zone:3       undomap    (direct layer2 array in volume header)
381  * zone:4       freemap    (the only real blockmap)
382  * zone:8-15    zone id used to classify big-block only, address is actually
383  *              a zone-2 address.
384  */
385 typedef struct hammer_blockmap {
386         hammer_off_t    phys_offset;  /* zone-2 offset only used by zone-4 */
387         hammer_off_t    first_offset; /* zone-X offset only used by zone-3 */
388         hammer_off_t    next_offset;  /* zone-X offset for allocation */
389         hammer_off_t    alloc_offset; /* zone-X offset only used by zone-3 */
390         uint32_t        reserved01;
391         hammer_crc_t    entry_crc;
392 } *hammer_blockmap_t;
393
394 #define HAMMER_BLOCKMAP_CRCSIZE \
395         offsetof(struct hammer_blockmap, entry_crc)
396
397 /*
398  * The blockmap is a 2-layer entity made up of big-blocks.  The first layer
399  * contains 262144 32-byte entries (18 bits), the second layer contains
400  * 524288 16-byte entries (19 bits), representing 8MB (23 bit) blockmaps.
401  * 18+19+23 = 60 bits.  The top four bits are the zone id.
402  *
403  * Currently only the freemap utilizes both layers in all their glory.
404  * All primary data/meta-data zones actually encode a zone-2 address
405  * requiring no real blockmap translation.
406  *
407  * The freemap uses the upper 8 bits of layer-1 to identify the volume,
408  * thus any space allocated via the freemap can be directly translated
409  * to a zone:2 (or zone:8-15) address.
410  *
411  * zone-X blockmap offset: [zone:4][layer1:18][layer2:19][big-block:23]
412  */
413
414 /*
415  * 32 bytes layer1 entry for 8MB big-block.
416  * A big-block can hold 2^23 / 2^5 = 2^18 layer1 entries,
417  * which equals bits assigned for layer1 in zone-2 address.
418  */
419 typedef struct hammer_blockmap_layer1 {
420         hammer_off_t    blocks_free;    /* big-blocks free */
421         hammer_off_t    phys_offset;    /* UNAVAIL or zone-2 */
422         hammer_off_t    reserved01;
423         hammer_crc_t    layer2_crc;     /* xor'd crc's of HAMMER_BLOCKSIZE */
424                                         /* (not yet used) */
425         hammer_crc_t    layer1_crc;     /* MUST BE LAST FIELD OF STRUCTURE*/
426 } *hammer_blockmap_layer1_t;
427
428 #define HAMMER_LAYER1_CRCSIZE   \
429         offsetof(struct hammer_blockmap_layer1, layer1_crc)
430
431 /*
432  * 16 bytes layer2 entry for 8MB big-blocks.
433  * A big-block can hold 2^23 / 2^4 = 2^19 layer2 entries,
434  * which equals bits assigned for layer2 in zone-2 address.
435  *
436  * NOTE: bytes_free is signed and can legally go negative if/when data
437  *       de-dup occurs.  This field will never go higher than
438  *       HAMMER_BIGBLOCK_SIZE.  If exactly HAMMER_BIGBLOCK_SIZE
439  *       the big-block is completely free.
440  */
441 typedef struct hammer_blockmap_layer2 {
442         uint8_t         zone;           /* typed allocation zone */
443         uint8_t         reserved01;
444         uint16_t        reserved02;
445         uint32_t        append_off;     /* allocatable space index */
446         int32_t         bytes_free;     /* bytes free within this big-block */
447         hammer_crc_t    entry_crc;
448 } *hammer_blockmap_layer2_t;
449
450 #define HAMMER_LAYER2_CRCSIZE   \
451         offsetof(struct hammer_blockmap_layer2, entry_crc)
452
453 #define HAMMER_BLOCKMAP_UNAVAIL ((hammer_off_t)-1LL)
454
455 #define HAMMER_BLOCKMAP_RADIX1  /* 2^18 = 262144 */     \
456         ((int)(HAMMER_BIGBLOCK_SIZE / sizeof(struct hammer_blockmap_layer1)))
457 #define HAMMER_BLOCKMAP_RADIX2  /* 2^19 = 524288 */     \
458         ((int)(HAMMER_BIGBLOCK_SIZE / sizeof(struct hammer_blockmap_layer2)))
459
460 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1  /* 2^(18+19+23) = 1EB */        \
461         (HAMMER_BLOCKMAP_RADIX1 * HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2)
462 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2  /* 2^(19+23) = 4TB */           \
463         (HAMMER_BLOCKMAP_RADIX2 * HAMMER_BIGBLOCK_SIZE64)
464
465 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1_MASK     (HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1 - 1)
466 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_MASK     (HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2 - 1)
467
468 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_DOALIGN(offset)                  \
469         (((offset) + HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_MASK) &             \
470          ~HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_MASK)
471
472 /*
473  * Index within layer1 or layer2 big-block for the entry representing
474  * a zone-2 physical offset.
475  */
476 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1_INDEX(zone2_offset)              \
477         ((int)(((zone2_offset) & HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1_MASK) / \
478          HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2))
479
480 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_INDEX(zone2_offset)              \
481         ((int)(((zone2_offset) & HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_MASK) / \
482         HAMMER_BIGBLOCK_SIZE64))
483
484 /*
485  * Byte offset within layer1 or layer2 big-block for the entry representing
486  * a zone-2 physical offset.  Multiply the index by sizeof(blockmap_layer).
487  */
488 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1_OFFSET(zone2_offset)             \
489         (HAMMER_BLOCKMAP_LAYER1_INDEX(zone2_offset) *           \
490          sizeof(struct hammer_blockmap_layer1))
491
492 #define HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_OFFSET(zone2_offset)             \
493         (HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_INDEX(zone2_offset) *           \
494          sizeof(struct hammer_blockmap_layer2))
495
496 /*
497  * Move on to offset 0 of the next layer1 or layer2.
498  */
499 #define HAMMER_ZONE_LAYER1_NEXT_OFFSET(offset)                  \
500         (((offset) + HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2) & ~HAMMER_BLOCKMAP_LAYER2_MASK)
501
502 #define HAMMER_ZONE_LAYER2_NEXT_OFFSET(offset)                  \
503         (((offset) + HAMMER_BIGBLOCK_SIZE) & ~HAMMER_BIGBLOCK_MASK64)
504
505 /*
506  * HAMMER UNDO parameters.  The UNDO fifo is mapped directly in the volume
507  * header with an array of zone-2 offsets.  A maximum of (128x8MB) = 1GB,
508  * and minimum of (64x8MB) = 512MB may be reserved.  The size of the undo
509  * fifo is usually set a newfs time.
510  */
511 #define HAMMER_MIN_UNDO_BIGBLOCKS               64
512 #define HAMMER_MAX_UNDO_BIGBLOCKS               128
513
514 /*
515  * All on-disk HAMMER structures which make up elements of the UNDO FIFO
516  * contain a hammer_fifo_head and hammer_fifo_tail structure.  This structure
517  * contains all the information required to validate the fifo element
518  * and to scan the fifo in either direction.  The head is typically embedded
519  * in higher level hammer on-disk structures while the tail is typically
520  * out-of-band.  hdr_size is the size of the whole mess, including the tail.
521  *
522  * All undo structures are guaranteed to not cross a 16K filesystem
523  * buffer boundary.  Most undo structures are fairly small.  Data spaces
524  * are not immediately reused by HAMMER so file data is not usually recorded
525  * as part of an UNDO.
526  *
527  * PAD elements are allowed to take up only 8 bytes of space as a special
528  * case, containing only hdr_signature, hdr_type, and hdr_size fields,
529  * and with the tail overloaded onto the head structure for 8 bytes total.
530  *
531  * Every undo record has a sequence number.  This number is unrelated to
532  * transaction ids and instead collects the undo transactions associated
533  * with a single atomic operation.  A larger transactional operation, such
534  * as a remove(), may consist of several smaller atomic operations
535  * representing raw meta-data operations.
536  *
537  *                              HAMMER VERSION 4 CHANGES
538  *
539  * In HAMMER version 4 the undo structure alignment is reduced from 16384
540  * to 512 bytes in order to ensure that each 512 byte sector begins with
541  * a header.  The hdr_seq field in the header is a 32 bit sequence number
542  * which allows the recovery code to detect missing sectors
543  * without relying on the 32-bit crc and to definitively identify the current
544  * undo sequence space without having to rely on information from the volume
545  * header.  In addition, new REDO entries in the undo space are used to
546  * record write, write/extend, and transaction id updates.
547  *
548  * The grand result is:
549  *
550  * (1) The volume header no longer needs to be synchronized for most
551  *     flush and fsync operations.
552  *
553  * (2) Most fsync operations need only lay down REDO records
554  *
555  * (3) Data overwrite for nohistory operations covered by REDO records
556  *     can be supported (instead of rolling a new block allocation),
557  *     by rolling UNDO for the prior contents of the data.
558  *
559  *                              HAMMER VERSION 5 CHANGES
560  *
561  * Hammer version 5 contains a minor adjustment making layer2's bytes_free
562  * field signed, allowing dedup to push it into the negative domain.
563  */
564 #define HAMMER_HEAD_ALIGN               8
565 #define HAMMER_HEAD_ALIGN_MASK          (HAMMER_HEAD_ALIGN - 1)
566 #define HAMMER_HEAD_DOALIGN(bytes)      \
567         (((bytes) + HAMMER_HEAD_ALIGN_MASK) & ~HAMMER_HEAD_ALIGN_MASK)
568
569 #define HAMMER_UNDO_ALIGN               512
570 #define HAMMER_UNDO_ALIGN64             ((uint64_t)512)
571 #define HAMMER_UNDO_MASK                (HAMMER_UNDO_ALIGN - 1)
572 #define HAMMER_UNDO_MASK64              (HAMMER_UNDO_ALIGN64 - 1)
573 #define HAMMER_UNDO_DOALIGN(offset)     \
574         (((offset) + HAMMER_UNDO_MASK) & ~HAMMER_UNDO_MASK64)
575
576 typedef struct hammer_fifo_head {
577         uint16_t hdr_signature;
578         uint16_t hdr_type;
579         uint32_t hdr_size;      /* Aligned size of the whole mess */
580         uint32_t hdr_seq;       /* Sequence number */
581         hammer_crc_t hdr_crc;   /* XOR crc up to field w/ crc after field */
582 } *hammer_fifo_head_t;
583
584 #define HAMMER_FIFO_HEAD_CRCOFF offsetof(struct hammer_fifo_head, hdr_crc)
585
586 typedef struct hammer_fifo_tail {
587         uint16_t tail_signature;
588         uint16_t tail_type;
589         uint32_t tail_size;     /* aligned size of the whole mess */
590 } *hammer_fifo_tail_t;
591
592 /*
593  * Fifo header types.
594  *
595  * NOTE: 0x8000U part of HAMMER_HEAD_TYPE_PAD can be removed if the HAMMER
596  * version ever gets bumped again. It exists only to keep compatibility with
597  * older versions.
598  */
599 #define HAMMER_HEAD_TYPE_PAD    (0x0040U | 0x8000U)
600 #define HAMMER_HEAD_TYPE_DUMMY  0x0041U         /* dummy entry w/seqno */
601 #define HAMMER_HEAD_TYPE_UNDO   0x0043U         /* random UNDO information */
602 #define HAMMER_HEAD_TYPE_REDO   0x0044U         /* data REDO / fast fsync */
603
604 #define HAMMER_HEAD_SIGNATURE   0xC84EU
605 #define HAMMER_TAIL_SIGNATURE   0xC74FU
606
607 /*
608  * Misc FIFO structures.
609  *
610  * UNDO - Raw meta-data media updates.
611  */
612 typedef struct hammer_fifo_undo {
613         struct hammer_fifo_head head;
614         hammer_off_t            undo_offset;    /* zone-1,2 offset */
615         int32_t                 undo_data_bytes;
616         int32_t                 undo_reserved01;
617         /* followed by data */
618 } *hammer_fifo_undo_t;
619
620 /*
621  * REDO (HAMMER version 4+) - Logical file writes/truncates.
622  *
623  * REDOs contain information which will be duplicated in a later meta-data
624  * update, allowing fast write()+fsync() operations.  REDOs can be ignored
625  * without harming filesystem integrity but must be processed if fsync()
626  * semantics are desired.
627  *
628  * Unlike UNDOs which are processed backwards within the recovery span,
629  * REDOs must be processed forwards starting further back (starting outside
630  * the recovery span).
631  *
632  *      WRITE   - Write logical file (with payload).  Executed both
633  *                out-of-span and in-span.  Out-of-span WRITEs may be
634  *                filtered out by TERMs.
635  *
636  *      TRUNC   - Truncate logical file (no payload).  Executed both
637  *                out-of-span and in-span.  Out-of-span WRITEs may be
638  *                filtered out by TERMs.
639  *
640  *      TERM_*  - Indicates meta-data was committed (if out-of-span) or
641  *                will be rolled-back (in-span).  Any out-of-span TERMs
642  *                matching earlier WRITEs remove those WRITEs from
643  *                consideration as they might conflict with a later data
644  *                commit (which is not being rolled-back).
645  *
646  *      SYNC    - The earliest in-span SYNC (the last one when scanning
647  *                backwards) tells the recovery code how far out-of-span
648  *                it must go to run REDOs.
649  *
650  * NOTE: WRITEs do not always have matching TERMs even under
651  *       perfect conditions because truncations might remove the
652  *       buffers from consideration.  I/O problems can also remove
653  *       buffers from consideration.
654  *
655  *       TRUNCSs do not always have matching TERMs because several
656  *       truncations may be aggregated together into a single TERM.
657  */
658 typedef struct hammer_fifo_redo {
659         struct hammer_fifo_head head;
660         int64_t                 redo_objid;     /* file being written */
661         hammer_off_t            redo_offset;    /* logical offset in file */
662         int32_t                 redo_data_bytes;
663         uint32_t                redo_flags;
664         uint32_t                redo_localization;
665         uint32_t                redo_reserved01;
666         uint64_t                redo_reserved02;
667         /* followed by data */
668 } *hammer_fifo_redo_t;
669
670 #define HAMMER_REDO_WRITE       0x00000001
671 #define HAMMER_REDO_TRUNC       0x00000002
672 #define HAMMER_REDO_TERM_WRITE  0x00000004
673 #define HAMMER_REDO_TERM_TRUNC  0x00000008
674 #define HAMMER_REDO_SYNC        0x00000010
675
676 typedef union hammer_fifo_any {
677         struct hammer_fifo_head head;
678         struct hammer_fifo_undo undo;
679         struct hammer_fifo_redo redo;
680 } *hammer_fifo_any_t;
681
682 /*
683  * Volume header types
684  */
685 #define HAMMER_FSBUF_VOLUME     0xC8414D4DC5523031ULL   /* HAMMER01 */
686 #define HAMMER_FSBUF_VOLUME_REV 0x313052C54D4D41C8ULL   /* (reverse endian) */
687
688 /*
689  * HAMMER Volume header
690  *
691  * A HAMMER filesystem can be built from 1-256 block devices, each block
692  * device contains a volume header followed by however many buffers fit
693  * into the volume.
694  *
695  * One of the volumes making up a HAMMER filesystem is the root volume.
696  * The root volume is always volume #0 which is the first block device path
697  * specified by newfs_hammer(8).  All HAMMER volumes have a volume header,
698  * however the root volume may be the only volume that has valid values for
699  * some fields in the header.
700  *
701  * Special field notes:
702  *
703  *      vol_bot_beg - offset of boot area (mem_beg - bot_beg bytes)
704  *      vol_mem_beg - offset of memory log (buf_beg - mem_beg bytes)
705  *      vol_buf_beg - offset of the first buffer in volume
706  *      vol_buf_end - offset of volume EOF (on buffer boundary)
707  *
708  *      The memory log area allows a kernel to cache new records and data
709  *      in memory without allocating space in the actual filesystem to hold
710  *      the records and data.  In the event that a filesystem becomes full,
711  *      any records remaining in memory can be flushed to the memory log
712  *      area.  This allows the kernel to immediately return success.
713  *
714  *      The buffer offset is a physical offset of zone-2 offset. The lower
715  *      52 bits of the zone-2 offset is added to the buffer offset of each
716  *      volume to generate an actual I/O offset within the block device.
717  *
718  *      NOTE: boot area and memory log are currently not used.
719  */
720
721 /*
722  * Filesystem type string
723  */
724 #define HAMMER_FSTYPE_STRING            "DragonFly HAMMER"
725
726 /*
727  * These macros are only used by userspace when userspace commands either
728  * initialize or add a new HAMMER volume.
729  */
730 #define HAMMER_BOOT_MINBYTES            (32*1024)
731 #define HAMMER_BOOT_NOMBYTES            (64LL*1024*1024)
732 #define HAMMER_BOOT_MAXBYTES            (256LL*1024*1024)
733
734 #define HAMMER_MEM_MINBYTES             (256*1024)
735 #define HAMMER_MEM_NOMBYTES             (1LL*1024*1024*1024)
736 #define HAMMER_MEM_MAXBYTES             (64LL*1024*1024*1024)
737
738 typedef struct hammer_volume_ondisk {
739         uint64_t vol_signature; /* HAMMER_FSBUF_VOLUME for a valid header */
740
741         /*
742          * These are relative to block device offset, not zone offsets.
743          */
744         int64_t vol_bot_beg;    /* offset of boot area */
745         int64_t vol_mem_beg;    /* offset of memory log */
746         int64_t vol_buf_beg;    /* offset of the first buffer in volume */
747         int64_t vol_buf_end;    /* offset of volume EOF (on buffer boundary) */
748         int64_t vol_reserved01;
749
750         uuid_t    vol_fsid;     /* identify filesystem */
751         uuid_t    vol_fstype;   /* identify filesystem type */
752         char vol_label[64];     /* filesystem label */
753
754         int32_t vol_no;         /* volume number within filesystem */
755         int32_t vol_count;      /* number of volumes making up filesystem */
756
757         uint32_t vol_version;   /* version control information */
758         hammer_crc_t vol_crc;   /* header crc */
759         uint32_t vol_flags;     /* volume flags */
760         uint32_t vol_rootvol;   /* the root volume number (must be 0) */
761
762         uint32_t vol_reserved[8];
763
764         /*
765          * These fields are initialized and space is reserved in every
766          * volume making up a HAMMER filesytem, but only the root volume
767          * contains valid data.  Note that vol0_stat_bigblocks does not
768          * include big-blocks for freemap and undomap initially allocated
769          * by newfs_hammer(8).
770          */
771         int64_t vol0_stat_bigblocks;    /* total big-blocks when fs is empty */
772         int64_t vol0_stat_freebigblocks;/* number of free big-blocks */
773         int64_t vol0_reserved01;
774         int64_t vol0_stat_inodes;       /* for statfs only */
775         int64_t vol0_reserved02;
776         hammer_off_t vol0_btree_root;   /* B-Tree root offset in zone-8 */
777         hammer_tid_t vol0_next_tid;     /* highest partially synchronized TID */
778         hammer_off_t vol0_reserved03;
779
780         /*
781          * Blockmaps for zones.  Not all zones use a blockmap.  Note that
782          * the entire root blockmap is cached in the hammer_mount structure.
783          */
784         struct hammer_blockmap  vol0_blockmap[HAMMER_MAX_ZONES];
785
786         /*
787          * Array of zone-2 addresses for undo FIFO.
788          */
789         hammer_off_t            vol0_undo_array[HAMMER_MAX_UNDO_BIGBLOCKS];
790 } *hammer_volume_ondisk_t;
791
792 #define HAMMER_ROOT_VOLNO               0
793
794 #define HAMMER_VOLF_NEEDFLUSH           0x0004  /* volume needs flush */
795
796 #define HAMMER_VOL_CRCSIZE1     \
797         offsetof(struct hammer_volume_ondisk, vol_crc)
798 #define HAMMER_VOL_CRCSIZE2     \
799         (sizeof(struct hammer_volume_ondisk) - HAMMER_VOL_CRCSIZE1 -    \
800          sizeof(hammer_crc_t))
801
802 #define HAMMER_VOL_VERSION_MIN          1       /* minimum supported version */
803 #define HAMMER_VOL_VERSION_DEFAULT      6       /* newfs default version */
804 #define HAMMER_VOL_VERSION_WIP          7       /* version >= this is WIP */
805 #define HAMMER_VOL_VERSION_MAX          6       /* maximum supported version */
806
807 #define HAMMER_VOL_VERSION_ONE          1
808 #define HAMMER_VOL_VERSION_TWO          2       /* new dirent layout (2.3+) */
809 #define HAMMER_VOL_VERSION_THREE        3       /* new snapshot layout (2.5+) */
810 #define HAMMER_VOL_VERSION_FOUR         4       /* new undo/flush (2.5+) */
811 #define HAMMER_VOL_VERSION_FIVE         5       /* dedup (2.9+) */
812 #define HAMMER_VOL_VERSION_SIX          6       /* DIRHASH_ALG1 */
813
814 /*
815  * Translate a zone-2 address to physical address
816  */
817 #define hammer_xlate_to_phys(volume, zone2_offset)      \
818         ((volume)->vol_buf_beg + HAMMER_OFF_SHORT_ENCODE(zone2_offset))
819
820 /*
821  * Translate a zone-3 address to zone-2 address
822  */
823 #define HAMMER_UNDO_INDEX(zone3_offset)                 \
824         (HAMMER_OFF_SHORT_ENCODE(zone3_offset) / HAMMER_BIGBLOCK_SIZE)
825
826 #define hammer_xlate_to_undo(volume, zone3_offset)                      \
827         ((volume)->vol0_undo_array[HAMMER_UNDO_INDEX(zone3_offset)] +   \
828          (zone3_offset & HAMMER_BIGBLOCK_MASK64))
829
830 /*
831  * Effective per-volume filesystem capacity including big-blocks for layer1/2
832  */
833 #define HAMMER_VOL_BUF_SIZE(volume)                     \
834         ((volume)->vol_buf_end - (volume)->vol_buf_beg)
835
836 /*
837  * Record types are fairly straightforward.  The B-Tree includes the record
838  * type in its index sort.
839  */
840 #define HAMMER_RECTYPE_UNKNOWN          0x0000
841 #define HAMMER_RECTYPE_INODE            0x0001  /* inode in obj_id space */
842 #define HAMMER_RECTYPE_DATA             0x0010
843 #define HAMMER_RECTYPE_DIRENTRY         0x0011
844 #define HAMMER_RECTYPE_DB               0x0012
845 #define HAMMER_RECTYPE_EXT              0x0013  /* ext attributes */
846 #define HAMMER_RECTYPE_FIX              0x0014  /* fixed attribute */
847 #define HAMMER_RECTYPE_PFS              0x0015  /* PFS management */
848 #define HAMMER_RECTYPE_SNAPSHOT         0x0016  /* Snapshot management */
849 #define HAMMER_RECTYPE_CONFIG           0x0017  /* hammer cleanup config */
850 #define HAMMER_RECTYPE_MAX              0xFFFF
851
852 #define HAMMER_RECTYPE_ENTRY_START      (HAMMER_RECTYPE_INODE + 1)
853 #define HAMMER_RECTYPE_CLEAN_START      HAMMER_RECTYPE_EXT
854
855 #define HAMMER_FIXKEY_SYMLINK           1
856
857 #define HAMMER_OBJTYPE_UNKNOWN          0       /* never exists on-disk as unknown */
858 #define HAMMER_OBJTYPE_DIRECTORY        1
859 #define HAMMER_OBJTYPE_REGFILE          2
860 #define HAMMER_OBJTYPE_DBFILE           3
861 #define HAMMER_OBJTYPE_FIFO             4
862 #define HAMMER_OBJTYPE_CDEV             5
863 #define HAMMER_OBJTYPE_BDEV             6
864 #define HAMMER_OBJTYPE_SOFTLINK         7
865 #define HAMMER_OBJTYPE_PSEUDOFS         8       /* pseudo filesystem obj */
866 #define HAMMER_OBJTYPE_SOCKET           9
867
868 /*
869  * HAMMER inode attribute data
870  *
871  * The data reference for a HAMMER inode points to this structure.  Any
872  * modifications to the contents of this structure will result in a
873  * replacement operation.
874  *
875  * parent_obj_id is only valid for directories (which cannot be hard-linked),
876  * and specifies the parent directory obj_id.  This field will also be set
877  * for non-directory inodes as a recovery aid, but can wind up holding
878  * stale information.  However, since object id's are not reused, the worse
879  * that happens is that the recovery code is unable to use it.
880  * A parent_obj_id of 0 means it's a root inode of root or non-root PFS.
881  *
882  * NOTE: Future note on directory hardlinks.  We can implement a record type
883  * which allows us to point to multiple parent directories.
884  */
885 typedef struct hammer_inode_data {
886         uint16_t version;       /* inode data version */
887         uint16_t mode;          /* basic unix permissions */
888         uint32_t uflags;        /* chflags */
889         uint32_t rmajor;        /* used by device nodes */
890         uint32_t rminor;        /* used by device nodes */
891         uint64_t ctime;
892         int64_t parent_obj_id;  /* parent directory obj_id */
893         uuid_t    uid;
894         uuid_t    gid;
895
896         uint8_t obj_type;
897         uint8_t cap_flags;      /* capability support flags (extension) */
898         uint16_t reserved01;
899         uint32_t reserved02;
900         uint64_t nlinks;        /* hard links */
901         uint64_t size;          /* filesystem object size */
902         union {
903                 char    symlink[24];    /* HAMMER_INODE_BASESYMLEN */
904         } ext;
905         uint64_t mtime; /* mtime must be second-to-last */
906         uint64_t atime; /* atime must be last */
907 } *hammer_inode_data_t;
908
909 /*
910  * Neither mtime nor atime upates are CRCd by the B-Tree element.
911  * mtime updates have UNDO, atime updates do not.
912  */
913 #define HAMMER_INODE_CRCSIZE    \
914         offsetof(struct hammer_inode_data, mtime)
915
916 #define HAMMER_INODE_DATA_VERSION       1
917 #define HAMMER_OBJID_ROOT               1       /* root inodes # */
918 #define HAMMER_INODE_BASESYMLEN         24      /* see ext.symlink */
919
920 /*
921  * Capability & implementation flags.
922  *
923  * HAMMER_INODE_CAP_DIR_LOCAL_INO - Use inode B-Tree localization
924  * for directory entries.  Also see HAMMER_DIR_INODE_LOCALIZATION().
925  */
926 #define HAMMER_INODE_CAP_DIRHASH_MASK   0x03    /* directory: hash algorithm */
927 #define HAMMER_INODE_CAP_DIRHASH_ALG0   0x00
928 #define HAMMER_INODE_CAP_DIRHASH_ALG1   0x01
929 #define HAMMER_INODE_CAP_DIRHASH_ALG2   0x02
930 #define HAMMER_INODE_CAP_DIRHASH_ALG3   0x03
931 #define HAMMER_INODE_CAP_DIR_LOCAL_INO  0x04    /* use inode localization */
932
933 #define HAMMER_DATA_DOALIGN(offset)                             \
934         (((offset) + 15) & ~15)
935 #define HAMMER_DATA_DOALIGN_WITH(type, offset)                  \
936         (((type)(offset) + 15) & (~(type)15))
937
938 /*
939  * A HAMMER directory entry associates a HAMMER filesystem object with a
940  * namespace.  It is hooked into a pseudo-filesystem (with its own inode
941  * numbering space) in the filesystem by setting the high 16 bits of the
942  * localization field.  The low 16 bits must be 0 and are reserved for
943  * future use.
944  *
945  * Directory entries are indexed with a 128 bit namekey rather then an
946  * offset.  A portion of the namekey is an iterator/randomizer to deal
947  * with collisions.
948  *
949  * NOTE: leaf.base.obj_type from the related B-Tree leaf entry holds
950  * the filesystem object type of obj_id, e.g. a den_type equivalent.
951  * It is not stored in hammer_direntry_data.
952  *
953  * NOTE: name field / the filename data reference is NOT terminated with \0.
954  */
955 typedef struct hammer_direntry_data {
956         int64_t obj_id;                 /* object being referenced */
957         uint32_t localization;          /* identify pseudo-filesystem */
958         uint32_t reserved01;
959         char    name[16];               /* name (extended) */
960 } *hammer_direntry_data_t;
961
962 #define HAMMER_ENTRY_NAME_OFF   offsetof(struct hammer_direntry_data, name[0])
963 #define HAMMER_ENTRY_SIZE(nlen) offsetof(struct hammer_direntry_data, name[nlen])
964
965 /*
966  * Symlink data which does not fit in the inode is stored in a separate
967  * FIX type record.
968  */
969 typedef struct hammer_symlink_data {
970         char    name[16];               /* name (extended) */
971 } *hammer_symlink_data_t;
972
973 #define HAMMER_SYMLINK_NAME_OFF offsetof(struct hammer_symlink_data, name[0])
974
975 /*
976  * The root inode for the primary filesystem and root inode for any
977  * pseudo-fs may be tagged with an optional data structure using
978  * HAMMER_RECTYPE_PFS and localization id.  This structure allows
979  * the node to be used as a mirroring master or slave.
980  *
981  * When operating as a slave CD's into the node automatically become read-only
982  * and as-of sync_end_tid.
983  *
984  * When operating as a master the read PFSD info sets sync_end_tid to
985  * the most recently flushed TID.
986  *
987  * sync_low_tid is not yet used but will represent the highest pruning
988  * end-point, after which full history is available.
989  *
990  * We need to pack this structure making it equally sized on both 32-bit and
991  * 64-bit machines as it is part of struct hammer_ioc_mrecord_pfs which is
992  * send over the wire in hammer mirror operations. Only on 64-bit machines
993  * the size of this struct differ when packed or not. This leads us to the
994  * situation where old 64-bit systems (using the non-packed structure),
995  * which were never able to mirror to/from 32-bit systems, are now no longer
996  * able to mirror to/from newer 64-bit systems (using the packed structure).
997  */
998 struct hammer_pseudofs_data {
999         hammer_tid_t    sync_low_tid;   /* full history beyond this point */
1000         hammer_tid_t    sync_beg_tid;   /* earliest tid w/ full history avail */
1001         hammer_tid_t    sync_end_tid;   /* current synchronizatoin point */
1002         uint64_t        sync_beg_ts;    /* real-time of last completed sync */
1003         uint64_t        sync_end_ts;    /* initiation of current sync cycle */
1004         uuid_t          shared_uuid;    /* shared uuid (match required) */
1005         uuid_t          unique_uuid;    /* unique uuid of this master/slave */
1006         int32_t         reserved01;     /* reserved for future master_id */
1007         int32_t         mirror_flags;   /* misc flags */
1008         char            label[64];      /* filesystem space label */
1009         char            snapshots[64];  /* softlink dir for pruning */
1010         int32_t         reserved02;     /* was prune_{time,freq} */
1011         int32_t         reserved03;     /* was reblock_{time,freq} */
1012         int32_t         reserved04;     /* was snapshot_freq */
1013         int32_t         prune_min;      /* do not prune recent history */
1014         int32_t         prune_max;      /* do not retain history beyond here */
1015         int32_t         reserved[16];
1016 } __packed;
1017
1018 typedef struct hammer_pseudofs_data *hammer_pseudofs_data_t;
1019
1020 #define HAMMER_PFSD_SLAVE       0x00000001
1021 #define HAMMER_PFSD_DELETED     0x80000000
1022
1023 #define hammer_is_pfs_slave(pfsd)                       \
1024         (((pfsd)->mirror_flags & HAMMER_PFSD_SLAVE) != 0)
1025 #define hammer_is_pfs_master(pfsd)                      \
1026         (!hammer_is_pfs_slave(pfsd))
1027 #define hammer_is_pfs_deleted(pfsd)                     \
1028         (((pfsd)->mirror_flags & HAMMER_PFSD_DELETED) != 0)
1029
1030 #define HAMMER_MAX_PFS          65536
1031 #define HAMMER_MAX_PFSID        (HAMMER_MAX_PFS - 1)
1032 #define HAMMER_ROOT_PFSID       0
1033
1034 /*
1035  * Snapshot meta-data { Objid = HAMMER_OBJID_ROOT, Key = tid, rectype = SNAPSHOT }.
1036  *
1037  * Snapshot records replace the old <fs>/snapshots/<softlink> methodology.  Snapshot
1038  * records are mirrored but may be independantly managed once they are laid down on
1039  * a slave.
1040  *
1041  * NOTE: The b-tree key is signed, the tid is not, so callers must still sort the
1042  *       results.
1043  *
1044  * NOTE: Reserved fields must be zero (as usual)
1045  */
1046 typedef struct hammer_snapshot_data {
1047         hammer_tid_t    tid;            /* the snapshot TID itself (== key) */
1048         uint64_t        ts;             /* real-time when snapshot was made */
1049         uint64_t        reserved01;
1050         uint64_t        reserved02;
1051         char            label[64];      /* user-supplied description */
1052         uint64_t        reserved03[4];
1053 } *hammer_snapshot_data_t;
1054
1055 /*
1056  * Config meta-data { ObjId = HAMMER_OBJID_ROOT, Key = 0, rectype = CONFIG }.
1057  *
1058  * Used to store the hammer cleanup config.  This data is not mirrored.
1059  */
1060 typedef struct hammer_config_data {
1061         char            text[1024];
1062 } *hammer_config_data_t;
1063
1064 /*
1065  * Rollup various structures embedded as record data
1066  */
1067 typedef union hammer_data_ondisk {
1068         struct hammer_direntry_data entry;
1069         struct hammer_inode_data inode;
1070         struct hammer_symlink_data symlink;
1071         struct hammer_pseudofs_data pfsd;
1072         struct hammer_snapshot_data snap;
1073         struct hammer_config_data config;
1074 } *hammer_data_ondisk_t;
1075
1076 /*
1077  * Ondisk layout of B-Tree related structures
1078  */
1079 #include "hammer_btree.h"
1080
1081 #define HAMMER_DIR_INODE_LOCALIZATION(ino_data)                         \
1082         (((ino_data)->cap_flags & HAMMER_INODE_CAP_DIR_LOCAL_INO) ?     \
1083          HAMMER_LOCALIZE_INODE :                                        \
1084          HAMMER_LOCALIZE_MISC)
1085
1086 #endif /* !VFS_HAMMER_DISK_H_ */