sys/vfs/hammer/hammer_flusher.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 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_flusher.c,v 1.45 2008/07/31 04:42:04 dillon Exp $
  35  */
  36 /*
  37  * HAMMER dependancy flusher thread
  38  *
  39  * Meta data updates create buffer dependancies which are arranged as a
  40  * hierarchy of lists.
  41  */
  42
  43 #include "hammer.h"
  44
  45 static void hammer_flusher_master_thread(void *arg);
  46 static void hammer_flusher_slave_thread(void *arg);
  47 static int hammer_flusher_flush(hammer_mount_t hmp, int *nomorep);
  48 static int hammer_flusher_flush_inode(hammer_inode_t ip, void *data);
  49
  50 RB_GENERATE(hammer_fls_rb_tree, hammer_inode, rb_flsnode,
  51               hammer_ino_rb_compare);
  52
  53 /*
  54  * Support structures for the flusher threads.
  55  */
  56 struct hammer_flusher_info {
  57         TAILQ_ENTRY(hammer_flusher_info) entry;
  58         struct hammer_mount *hmp;
  59         thread_t        td;
  60         int             runstate;
  61         int             count;
  62         hammer_flush_group_t flg;
  63         struct hammer_transaction trans;        /* per-slave transaction */
  64 };
  65
  66 typedef struct hammer_flusher_info *hammer_flusher_info_t;
  67
  68 /*
  69  * Sync all inodes pending on the flusher.
  70  *
  71  * All flush groups will be flushed.  This does not queue dirty inodes
  72  * to the flush groups, it just flushes out what has already been queued!
  73  */
  74 void
  75 hammer_flusher_sync(hammer_mount_t hmp)
  76 {
  77         int seq;
  78
  79         seq = hammer_flusher_async(hmp, NULL);
  80         hammer_flusher_wait(hmp, seq);
  81 }
  82
  83 /*
  84  * Sync all flush groups through to close_flg - return immediately.
  85  * If close_flg is NULL all flush groups are synced.
  86  *
  87  * Returns the sequence number of the last closed flush group,
  88  * which may be close_flg.  When syncing to the end if there
  89  * are no flush groups pending we still cycle the flusher, and
  90  * must allocate a sequence number to placemark the spot even
  91  * though no flush group will ever be associated with it.
  92  */
  93 int
  94 hammer_flusher_async(hammer_mount_t hmp, hammer_flush_group_t close_flg)
  95 {
  96         hammer_flush_group_t flg;
  97         int seq;
  98
  99         /*
 100          * Already closed
 101          */
 102         if (close_flg && close_flg->closed)
 103                 return(close_flg->seq);
 104
 105         /*
 106          * Close flush groups until we hit the end of the list
 107          * or close_flg.
 108          */
 109         while ((flg = hmp->next_flush_group) != NULL) {
 110                 KKASSERT(flg->closed == 0 && flg->running == 0);
 111                 flg->closed = 1;
 112                 hmp->next_flush_group = TAILQ_NEXT(flg, flush_entry);
 113                 if (flg == close_flg)
 114                         break;
 115         }
 116
 117         if (hmp->flusher.td) {
 118                 if (hmp->flusher.signal++ == 0)
 119                         wakeup(&hmp->flusher.signal);
 120                 if (flg) {
 121                         seq = flg->seq;
 122                 } else {
 123                         seq = hmp->flusher.next;
 124                         ++hmp->flusher.next;
 125                 }
 126         } else {
 127                 seq = hmp->flusher.done;
 128         }
 129         return(seq);
 130 }
 131
 132 /*
 133  * Flush the current/next flushable flg.  This function is typically called
 134  * in a loop along with hammer_flusher_wait(hmp, returned_seq) to iterate
 135  * flush groups until specific conditions are met.
 136  *
 137  * If a flush is currently in progress its seq is returned.
 138  *
 139  * If no flush is currently in progress the next available flush group
 140  * will be flushed and its seq returned.
 141  *
 142  * If no flush groups are present a dummy seq will be allocated and
 143  * returned and the flusher will be activated (e.g. to flush the
 144  * undo/redo and the volume header).
 145  */
 146 int
 147 hammer_flusher_async_one(hammer_mount_t hmp)
 148 {
 149         hammer_flush_group_t flg;
 150         int seq;
 151
 152         if (hmp->flusher.td) {
 153                 flg = TAILQ_FIRST(&hmp->flush_group_list);
 154                 seq = hammer_flusher_async(hmp, flg);
 155         } else {
 156                 seq = hmp->flusher.done;
 157         }
 158         return(seq);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Wait for the flusher to finish flushing the specified sequence
 163  * number.  The flush is already running and will signal us on
 164  * each completion.
 165  */
 166 void
 167 hammer_flusher_wait(hammer_mount_t hmp, int seq)
 168 {
 169         while ((int)(seq - hmp->flusher.done) > 0)
 170                 tsleep(&hmp->flusher.done, 0, "hmrfls", 0);
 171 }
 172
 173 /*
 174  * Returns non-zero if the flusher is currently running.  Used for
 175  * time-domain multiplexing of frontend operations in order to avoid
 176  * starving the backend flusher.
 177  */
 178 int
 179 hammer_flusher_running(hammer_mount_t hmp)
 180 {
 181         int seq = hmp->flusher.next - 1;
 182         if ((int)(seq - hmp->flusher.done) > 0)
 183                 return(1);
 184         return (0);
 185 }
 186
 187 void
 188 hammer_flusher_wait_next(hammer_mount_t hmp)
 189 {
 190         int seq;
 191
 192         seq = hammer_flusher_async_one(hmp);
 193         hammer_flusher_wait(hmp, seq);
 194 }
 195
 196 void
 197 hammer_flusher_create(hammer_mount_t hmp)
 198 {
 199         hammer_flusher_info_t info;
 200         int i;
 201
 202         hmp->flusher.signal = 0;
 203         hmp->flusher.done = 0;
 204         hmp->flusher.next = 1;
 205         hammer_ref(&hmp->flusher.finalize_lock);
 206         TAILQ_INIT(&hmp->flusher.run_list);
 207         TAILQ_INIT(&hmp->flusher.ready_list);
 208
 209         lwkt_create(hammer_flusher_master_thread, hmp,
 210                     &hmp->flusher.td, NULL, 0, -1, "hammer-M");
 211         for (i = 0; i < HAMMER_MAX_FLUSHERS; ++i) {
 212                 info = kmalloc(sizeof(*info), hmp->m_misc, M_WAITOK|M_ZERO);
 213                 info->hmp = hmp;
 214                 TAILQ_INSERT_TAIL(&hmp->flusher.ready_list, info, entry);
 215                 lwkt_create(hammer_flusher_slave_thread, info,
 216                             &info->td, NULL, 0, -1, "hammer-S%d", i);
 217         }
 218 }
 219
 220 void
 221 hammer_flusher_destroy(hammer_mount_t hmp)
 222 {
 223         hammer_flusher_info_t info;
 224
 225         /*
 226          * Kill the master
 227          */
 228         hmp->flusher.exiting = 1;
 229         while (hmp->flusher.td) {
 230                 ++hmp->flusher.signal;
 231                 wakeup(&hmp->flusher.signal);
 232                 tsleep(&hmp->flusher.exiting, 0, "hmrwex", hz);
 233         }
 234
 235         /*
 236          * Kill the slaves
 237          */
 238         while ((info = TAILQ_FIRST(&hmp->flusher.ready_list)) != NULL) {
 239                 KKASSERT(info->runstate == 0);
 240                 TAILQ_REMOVE(&hmp->flusher.ready_list, info, entry);
 241                 info->runstate = -1;
 242                 wakeup(&info->runstate);
 243                 while (info->td)
 244                         tsleep(&info->td, 0, "hmrwwc", 0);
 245                 kfree(info, hmp->m_misc);
 246         }
 247 }
 248
 249 /*
 250  * The master flusher thread manages the flusher sequence id and
 251  * synchronization with the slave work threads.
 252  */
 253 static void
 254 hammer_flusher_master_thread(void *arg)
 255 {
 256         hammer_mount_t hmp;
 257         int seq;
 258         int nomore;
 259
 260         hmp = arg;
 261
 262         lwkt_gettoken(&hmp->fs_token);
 263
 264         for (;;) {
 265                 /*
 266                  * Flush all sequence numbers up to but not including .next,
 267                  * or until an open flush group is encountered.
 268                  */
 269                 for (;;) {
 270                         while (hmp->flusher.group_lock)
 271                                 tsleep(&hmp->flusher.group_lock, 0, "hmrhld",0);
 272                         hammer_flusher_clean_loose_ios(hmp);
 273
 274                         seq = hammer_flusher_flush(hmp, &nomore);
 275                         hmp->flusher.done = seq;
 276                         wakeup(&hmp->flusher.done);
 277
 278                         if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR)
 279                                 break;
 280                         if (nomore)
 281                                 break;
 282                 }
 283
 284                 /*
 285                  * Wait for activity.
 286                  */
 287                 if (hmp->flusher.exiting && TAILQ_EMPTY(&hmp->flush_group_list))
 288                         break;
 289                 while (hmp->flusher.signal == 0)
 290                         tsleep(&hmp->flusher.signal, 0, "hmrwwa", 0);
 291                 hmp->flusher.signal = 0;
 292         }
 293
 294         /*
 295          * And we are done.
 296          */
 297         hmp->flusher.td = NULL;
 298         wakeup(&hmp->flusher.exiting);
 299         lwkt_reltoken(&hmp->fs_token);
 300         lwkt_exit();
 301 }
 302
 303 /*
 304  * Flush the next sequence number until an open flush group is encountered
 305  * or we reach (next).  Not all sequence numbers will have flush groups
 306  * associated with them.  These require that the UNDO/REDO FIFO still be
 307  * flushed since it can take at least one additional run to synchronize
 308  * the FIFO, and more to also synchronize the reserve structures.
 309  */
 310 static int
 311 hammer_flusher_flush(hammer_mount_t hmp, int *nomorep)
 312 {
 313         hammer_flusher_info_t info;
 314         hammer_flush_group_t flg;
 315         hammer_reserve_t resv;
 316         int count;
 317         int seq;
 318
 319         /*
 320          * Just in-case there's a flush race on mount.  Seq number
 321          * does not change.
 322          */
 323         if (TAILQ_FIRST(&hmp->flusher.ready_list) == NULL) {
 324                 *nomorep = 1;
 325                 return (hmp->flusher.done);
 326         }
 327         *nomorep = 0;
 328
 329         /*
 330          * Flush the next sequence number.  Sequence numbers can exist
 331          * without an assigned flush group, indicating that just a FIFO flush
 332          * should occur.
 333          */
 334         seq = hmp->flusher.done + 1;
 335         flg = TAILQ_FIRST(&hmp->flush_group_list);
 336         if (flg == NULL) {
 337                 if (seq == hmp->flusher.next) {
 338                         *nomorep = 1;
 339                         return (hmp->flusher.done);
 340                 }
 341         } else if (seq == flg->seq) {
 342                 if (flg->closed) {
 343                         KKASSERT(flg->running == 0);
 344                         flg->running = 1;
 345                         if (hmp->fill_flush_group == flg) {
 346                                 hmp->fill_flush_group =
 347                                         TAILQ_NEXT(flg, flush_entry);
 348                         }
 349                 } else {
 350                         *nomorep = 1;
 351                         return (hmp->flusher.done);
 352                 }
 353         } else {
 354                 /*
 355                  * Sequence number problems can only happen if a critical
 356                  * filesystem error occurred which forced the filesystem into
 357                  * read-only mode.
 358                  */
 359                 KKASSERT((int)(flg->seq - seq) > 0 || hmp->ronly >= 2);
 360                 flg = NULL;
 361         }
 362
 363         /*
 364          * We only do one flg but we may have to loop/retry.
 365          *
 366          * Due to various races it is possible to come across a flush
 367          * group which as not yet been closed.
 368          */
 369         count = 0;
 370         while (flg && flg->running) {
 371                 ++count;
 372                 if (hammer_debug_general & 0x0001) {
 373                         kprintf("hammer_flush %d ttl=%d recs=%d\n",
 374                                 flg->seq, flg->total_count, flg->refs);
 375                 }
 376                 if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR)
 377                         break;
 378                 hammer_start_transaction_fls(&hmp->flusher.trans, hmp);
 379
 380                 /*
 381                  * If the previous flush cycle just about exhausted our
 382                  * UNDO space we may have to do a dummy cycle to move the
 383                  * first_offset up before actually digging into a new cycle,
 384                  * or the new cycle will not have sufficient undo space.
 385                  */
 386                 if (hammer_flusher_undo_exhausted(&hmp->flusher.trans, 3))
 387                         hammer_flusher_finalize(&hmp->flusher.trans, 0);
 388
 389                 KKASSERT(hmp->next_flush_group != flg);
 390
 391                 /*
 392                  * Place the flg in the flusher structure and start the
 393                  * slaves running.  The slaves will compete for inodes
 394                  * to flush.
 395                  *
 396                  * Make a per-thread copy of the transaction.
 397                  */
 398                 while ((info = TAILQ_FIRST(&hmp->flusher.ready_list)) != NULL) {
 399                         TAILQ_REMOVE(&hmp->flusher.ready_list, info, entry);
 400                         info->flg = flg;
 401                         info->runstate = 1;
 402                         info->trans = hmp->flusher.trans;
 403                         TAILQ_INSERT_TAIL(&hmp->flusher.run_list, info, entry);
 404                         wakeup(&info->runstate);
 405                 }
 406
 407                 /*
 408                  * Wait for all slaves to finish running
 409                  */
 410                 while (TAILQ_FIRST(&hmp->flusher.run_list) != NULL)
 411                         tsleep(&hmp->flusher.ready_list, 0, "hmrfcc", 0);
 412
 413                 /*
 414                  * Do the final finalization, clean up
 415                  */
 416                 hammer_flusher_finalize(&hmp->flusher.trans, 1);
 417                 hmp->flusher.tid = hmp->flusher.trans.tid;
 418
 419                 hammer_done_transaction(&hmp->flusher.trans);
 420
 421                 /*
 422                  * Loop up on the same flg.  If the flg is done clean it up
 423                  * and break out.  We only flush one flg.
 424                  */
 425                 if (RB_EMPTY(&flg->flush_tree)) {
 426                         KKASSERT(flg->refs == 0);
 427                         TAILQ_REMOVE(&hmp->flush_group_list, flg, flush_entry);
 428                         kfree(flg, hmp->m_misc);
 429                         break;
 430                 }
 431                 KKASSERT(TAILQ_FIRST(&hmp->flush_group_list) == flg);
 432         }
 433
 434         /*
 435          * We may have pure meta-data to flush, or we may have to finish
 436          * cycling the UNDO FIFO, even if there were no flush groups.
 437          */
 438         if (count == 0 && hammer_flusher_haswork(hmp)) {
 439                 hammer_start_transaction_fls(&hmp->flusher.trans, hmp);
 440                 hammer_flusher_finalize(&hmp->flusher.trans, 1);
 441                 hammer_done_transaction(&hmp->flusher.trans);
 442         }
 443
 444         /*
 445          * Clean up any freed big-blocks (typically zone-2).
 446          * resv->flush_group is typically set several flush groups ahead
 447          * of the free to ensure that the freed block is not reused until
 448          * it can no longer be reused.
 449          */
 450         while ((resv = TAILQ_FIRST(&hmp->delay_list)) != NULL) {
 451                 if ((int)(resv->flush_group - seq) > 0)
 452                         break;
 453                 hammer_reserve_clrdelay(hmp, resv);
 454         }
 455         return (seq);
 456 }
 457
 458
 459 /*
 460  * The slave flusher thread pulls work off the master flush list until no
 461  * work is left.
 462  */
 463 static void
 464 hammer_flusher_slave_thread(void *arg)
 465 {
 466         hammer_flush_group_t flg;
 467         hammer_flusher_info_t info;
 468         hammer_mount_t hmp;
 469
 470         info = arg;
 471         hmp = info->hmp;
 472         lwkt_gettoken(&hmp->fs_token);
 473
 474         for (;;) {
 475                 while (info->runstate == 0)
 476                         tsleep(&info->runstate, 0, "hmrssw", 0);
 477                 if (info->runstate < 0)
 478                         break;
 479                 flg = info->flg;
 480
 481                 RB_SCAN(hammer_fls_rb_tree, &flg->flush_tree, NULL,
 482                         hammer_flusher_flush_inode, info);
 483
 484                 info->count = 0;
 485                 info->runstate = 0;
 486                 info->flg = NULL;
 487                 TAILQ_REMOVE(&hmp->flusher.run_list, info, entry);
 488                 TAILQ_INSERT_TAIL(&hmp->flusher.ready_list, info, entry);
 489                 wakeup(&hmp->flusher.ready_list);
 490         }
 491         info->td = NULL;
 492         wakeup(&info->td);
 493         lwkt_reltoken(&hmp->fs_token);
 494         lwkt_exit();
 495 }
 496
 497 void
 498 hammer_flusher_clean_loose_ios(hammer_mount_t hmp)
 499 {
 500         hammer_buffer_t buffer;
 501         hammer_io_t io;
 502
 503         /*
 504          * loose ends - buffers without bp's aren't tracked by the kernel
 505          * and can build up, so clean them out.  This can occur when an
 506          * IO completes on a buffer with no references left.
 507          *
 508          * The io_token is needed to protect the list.
 509          */
 510         if ((io = RB_ROOT(&hmp->lose_root)) != NULL) {
 511                 lwkt_gettoken(&hmp->io_token);
 512                 while ((io = RB_ROOT(&hmp->lose_root)) != NULL) {
 513                         KKASSERT(io->mod_root == &hmp->lose_root);
 514                         RB_REMOVE(hammer_mod_rb_tree, io->mod_root, io);
 515                         io->mod_root = NULL;
 516                         hammer_ref(&io->lock);
 517                         buffer = (void *)io;
 518                         hammer_rel_buffer(buffer, 0);
 519                 }
 520                 lwkt_reltoken(&hmp->io_token);
 521         }
 522 }
 523
 524 /*
 525  * Flush a single inode that is part of a flush group.
 526  *
 527  * Flusher errors are extremely serious, even ENOSPC shouldn't occur because
 528  * the front-end should have reserved sufficient space on the media.  Any
 529  * error other then EWOULDBLOCK will force the mount to be read-only.
 530  */
 531 static
 532 int
 533 hammer_flusher_flush_inode(hammer_inode_t ip, void *data)
 534 {
 535         hammer_flusher_info_t info = data;
 536         hammer_mount_t hmp = info->hmp;
 537         hammer_transaction_t trans = &info->trans;
 538         int error;
 539
 540         /*
 541          * Several slaves are operating on the same flush group concurrently.
 542          * The SLAVEFLUSH flag prevents them from tripping over each other.
 543          *
 544          * NOTE: It is possible for a EWOULDBLOCK'd ip returned by one slave
 545          *       to be resynced by another, but normally such inodes are not
 546          *       revisited until the master loop gets to them.
 547          */
 548         if (ip->flags & HAMMER_INODE_SLAVEFLUSH)
 549                 return(0);
 550         ip->flags |= HAMMER_INODE_SLAVEFLUSH;
 551         ++hammer_stats_inode_flushes;
 552
 553         hammer_flusher_clean_loose_ios(hmp);
 554         vm_wait_nominal();
 555         error = hammer_sync_inode(trans, ip);
 556
 557         /*
 558          * EWOULDBLOCK can happen under normal operation, all other errors
 559          * are considered extremely serious.  We must set WOULDBLOCK
 560          * mechanics to deal with the mess left over from the abort of the
 561          * previous flush.
 562          */
 563         if (error) {
 564                 ip->flags |= HAMMER_INODE_WOULDBLOCK;
 565                 if (error == EWOULDBLOCK)
 566                         error = 0;
 567         }
 568         hammer_flush_inode_done(ip, error);
 569         /* ip invalid */
 570
 571         while (hmp->flusher.finalize_want)
 572                 tsleep(&hmp->flusher.finalize_want, 0, "hmrsxx", 0);
 573         if (hammer_flusher_undo_exhausted(trans, 1)) {
 574                 kprintf("HAMMER: Warning: UNDO area too small!\n");
 575                 hammer_flusher_finalize(trans, 1);
 576         } else if (hammer_flusher_meta_limit(trans->hmp)) {
 577                 hammer_flusher_finalize(trans, 0);
 578         }
 579         return (0);
 580 }
 581
 582 /*
 583  * Return non-zero if the UNDO area has less then (QUARTER / 4) of its
 584  * space left.
 585  *
 586  * 1/4 - Emergency free undo space level.  Below this point the flusher
 587  *       will finalize even if directory dependancies have not been resolved.
 588  *
 589  * 2/4 - Used by the pruning and reblocking code.  These functions may be
 590  *       running in parallel with a flush and cannot be allowed to drop
 591  *       available undo space to emergency levels.
 592  *
 593  * 3/4 - Used at the beginning of a flush to force-sync the volume header
 594  *       to give the flush plenty of runway to work in.
 595  */
 596 int
 597 hammer_flusher_undo_exhausted(hammer_transaction_t trans, int quarter)
 598 {
 599         if (hammer_undo_space(trans) <
 600             hammer_undo_max(trans->hmp) * quarter / 4) {
 601                 return(1);
 602         } else {
 603                 return(0);
 604         }
 605 }
 606
 607 /*
 608  * Flush all pending UNDOs, wait for write completion, update the volume
 609  * header with the new UNDO end position, and flush it.  Then
 610  * asynchronously flush the meta-data.
 611  *
 612  * If this is the last finalization in a flush group we also synchronize
 613  * our cached blockmap and set hmp->flusher_undo_start and our cached undo
 614  * fifo first_offset so the next flush resets the FIFO pointers.
 615  *
 616  * If this is not final it is being called because too many dirty meta-data
 617  * buffers have built up and must be flushed with UNDO synchronization to
 618  * avoid a buffer cache deadlock.
 619  */
 620 void
 621 hammer_flusher_finalize(hammer_transaction_t trans, int final)
 622 {
 623         hammer_volume_t root_volume;
 624         hammer_blockmap_t cundomap, dundomap;
 625         hammer_mount_t hmp;
 626         hammer_io_t io;
 627         hammer_off_t save_undo_next_offset;
 628         int count;
 629         int i;
 630
 631         hmp = trans->hmp;
 632         root_volume = trans->rootvol;
 633
 634         /*
 635          * Exclusively lock the flusher.  This guarantees that all dirty
 636          * buffers will be idled (have a mod-count of 0).
 637          */
 638         ++hmp->flusher.finalize_want;
 639         hammer_lock_ex(&hmp->flusher.finalize_lock);
 640
 641         /*
 642          * If this isn't the final sync several threads may have hit the
 643          * meta-limit at the same time and raced.  Only sync if we really
 644          * have to, after acquiring the lock.
 645          */
 646         if (final == 0 && !hammer_flusher_meta_limit(hmp))
 647                 goto done;
 648
 649         if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR)
 650                 goto done;
 651
 652         /*
 653          * Flush data buffers.  This can occur asynchronously and at any
 654          * time.  We must interlock against the frontend direct-data write
 655          * but do not have to acquire the sync-lock yet.
 656          *
 657          * These data buffers have already been collected prior to the
 658          * related inode(s) getting queued to the flush group.
 659          */
 660         count = 0;
 661         while ((io = RB_FIRST(hammer_mod_rb_tree, &hmp->data_root)) != NULL) {
 662                 if (io->ioerror)
 663                         break;
 664                 hammer_ref(&io->lock);
 665                 hammer_io_write_interlock(io);
 666                 KKASSERT(io->type != HAMMER_STRUCTURE_VOLUME);
 667                 hammer_io_flush(io, 0);
 668                 hammer_io_done_interlock(io);
 669                 hammer_rel_buffer((hammer_buffer_t)io, 0);
 670                 hammer_io_limit_backlog(hmp);
 671                 ++count;
 672         }
 673
 674         /*
 675          * The sync-lock is required for the remaining sequence.  This lock
 676          * prevents meta-data from being modified.
 677          */
 678         hammer_sync_lock_ex(trans);
 679
 680         /*
 681          * If we have been asked to finalize the volume header sync the
 682          * cached blockmap to the on-disk blockmap.  Generate an UNDO
 683          * record for the update.
 684          */
 685         if (final) {
 686                 cundomap = &hmp->blockmap[0];
 687                 dundomap = &root_volume->ondisk->vol0_blockmap[0];
 688                 if (root_volume->io.modified) {
 689                         hammer_modify_volume(trans, root_volume,
 690                                              dundomap, sizeof(hmp->blockmap));
 691                         for (i = 0; i < HAMMER_MAX_ZONES; ++i)
 692                                 hammer_crc_set_blockmap(&cundomap[i]);
 693                         bcopy(cundomap, dundomap, sizeof(hmp->blockmap));
 694                         hammer_modify_volume_done(root_volume);
 695                 }
 696         }
 697
 698         /*
 699          * Flush UNDOs.  This can occur concurrently with the data flush
 700          * because data writes never overwrite.
 701          *
 702          * This also waits for I/Os to complete and flushes the cache on
 703          * the target disk.
 704          *
 705          * Record the UNDO append point as this can continue to change
 706          * after we have flushed the UNDOs.
 707          */
 708         cundomap = &hmp->blockmap[HAMMER_ZONE_UNDO_INDEX];
 709         hammer_lock_ex(&hmp->undo_lock);
 710         save_undo_next_offset = cundomap->next_offset;
 711         hammer_unlock(&hmp->undo_lock);
 712         hammer_flusher_flush_undos(hmp, HAMMER_FLUSH_UNDOS_FORCED);
 713
 714         if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR)
 715                 goto failed;
 716
 717         /*
 718          * HAMMER VERSION < 4:
 719          *      Update the on-disk volume header with new UNDO FIFO end
 720          *      position (do not generate new UNDO records for this change).
 721          *      We have to do this for the UNDO FIFO whether (final) is
 722          *      set or not in order for the UNDOs to be recognized on
 723          *      recovery.
 724          *
 725          * HAMMER VERSION >= 4:
 726          *      The UNDO FIFO data written above will be recognized on
 727          *      recovery without us having to sync the volume header.
 728          *
 729          * Also update the on-disk next_tid field.  This does not require
 730          * an UNDO.  However, because our TID is generated before we get
 731          * the sync lock another sync may have beat us to the punch.
 732          *
 733          * This also has the side effect of updating first_offset based on
 734          * a prior finalization when the first finalization of the next flush
 735          * cycle occurs, removing any undo info from the prior finalization
 736          * from consideration.
 737          *
 738          * The volume header will be flushed out synchronously.
 739          */
 740         dundomap = &root_volume->ondisk->vol0_blockmap[HAMMER_ZONE_UNDO_INDEX];
 741         cundomap = &hmp->blockmap[HAMMER_ZONE_UNDO_INDEX];
 742
 743         if (dundomap->first_offset != cundomap->first_offset ||
 744                    dundomap->next_offset != save_undo_next_offset) {
 745                 hammer_modify_volume_noundo(NULL, root_volume);
 746                 dundomap->first_offset = cundomap->first_offset;
 747                 dundomap->next_offset = save_undo_next_offset;
 748                 hammer_crc_set_blockmap(dundomap);
 749                 hammer_modify_volume_done(root_volume);
 750         }
 751
 752         /*
 753          * vol0_next_tid is used for TID selection and is updated without
 754          * an UNDO so we do not reuse a TID that may have been rolled-back.
 755          *
 756          * vol0_last_tid is the highest fully-synchronized TID.  It is
 757          * set-up when the UNDO fifo is fully synced, later on (not here).
 758          *
 759          * The root volume can be open for modification by other threads
 760          * generating UNDO or REDO records.  For example, reblocking,
 761          * pruning, REDO mode fast-fsyncs, so the write interlock is
 762          * mandatory.
 763          */
 764         if (root_volume->io.modified) {
 765                 hammer_modify_volume_noundo(NULL, root_volume);
 766                 if (root_volume->ondisk->vol0_next_tid < trans->tid)
 767                         root_volume->ondisk->vol0_next_tid = trans->tid;
 768                 hammer_crc_set_volume(root_volume->ondisk);
 769                 hammer_modify_volume_done(root_volume);
 770                 hammer_io_write_interlock(&root_volume->io);
 771                 hammer_io_flush(&root_volume->io, 0);
 772                 hammer_io_done_interlock(&root_volume->io);
 773         }
 774
 775         /*
 776          * Wait for I/Os to complete.
 777          *
 778          * For HAMMER VERSION 4+ filesystems we do not have to wait for
 779          * the I/O to complete as the new UNDO FIFO entries are recognized
 780          * even without the volume header update.  This allows the volume
 781          * header to flushed along with meta-data, significantly reducing
 782          * flush overheads.
 783          */
 784         hammer_flusher_clean_loose_ios(hmp);
 785         if (hmp->version < HAMMER_VOL_VERSION_FOUR)
 786                 hammer_io_wait_all(hmp, "hmrfl3", 1);
 787
 788         if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR)
 789                 goto failed;
 790
 791         /*
 792          * Flush meta-data.  The meta-data will be undone if we crash
 793          * so we can safely flush it asynchronously.  There is no need
 794          * to wait for I/O to complete (or issue a synchronous disk flush).
 795          *
 796          * In fact, even if we did wait the meta-data will still be undone
 797          * by a crash up until the next flush cycle due to the first_offset
 798          * in the volume header for the UNDO FIFO not being adjusted until
 799          * the following flush cycle.
 800          *
 801          * No io interlock is needed, bioops callbacks will not mess with
 802          * meta data buffers.
 803          */
 804         count = 0;
 805         while ((io = RB_FIRST(hammer_mod_rb_tree, &hmp->meta_root)) != NULL) {
 806                 if (io->ioerror)
 807                         break;
 808                 KKASSERT(io->modify_refs == 0);
 809                 hammer_ref(&io->lock);
 810                 KKASSERT(io->type != HAMMER_STRUCTURE_VOLUME);
 811                 hammer_io_flush(io, 0);
 812                 hammer_rel_buffer((hammer_buffer_t)io, 0);
 813                 hammer_io_limit_backlog(hmp);
 814                 ++count;
 815         }
 816
 817         /*
 818          * If this is the final finalization for the flush group set
 819          * up for the next sequence by setting a new first_offset in
 820          * our cached blockmap and clearing the undo history.
 821          *
 822          * Even though we have updated our cached first_offset, the on-disk
 823          * first_offset still governs available-undo-space calculations.
 824          *
 825          * We synchronize to save_undo_next_offset rather than
 826          * cundomap->next_offset because that is what we flushed out
 827          * above.
 828          *
 829          * NOTE! UNDOs can only be added with the sync_lock held
 830          *       so we can clear the undo history without racing.
 831          *       REDOs can be added at any time which is why we
 832          *       have to be careful and use save_undo_next_offset
 833          *       when setting the new first_offset.
 834          */
 835         if (final) {
 836                 cundomap = &hmp->blockmap[HAMMER_ZONE_UNDO_INDEX];
 837                 if (cundomap->first_offset != save_undo_next_offset) {
 838                         cundomap->first_offset = save_undo_next_offset;
 839                         hmp->hflags |= HMNT_UNDO_DIRTY;
 840                 } else if (cundomap->first_offset != cundomap->next_offset) {
 841                         hmp->hflags |= HMNT_UNDO_DIRTY;
 842                 } else {
 843                         hmp->hflags &= ~HMNT_UNDO_DIRTY;
 844                 }
 845                 hammer_clear_undo_history(hmp);
 846
 847                 /*
 848                  * Flush tid sequencing.  flush_tid1 is fully synchronized,
 849                  * meaning a crash will not roll it back.  flush_tid2 has
 850                  * been written out asynchronously and a crash will roll
 851                  * it back.  flush_tid1 is used for all mirroring masters.
 852                  */
 853                 if (hmp->flush_tid1 != hmp->flush_tid2) {
 854                         hmp->flush_tid1 = hmp->flush_tid2;
 855                         wakeup(&hmp->flush_tid1);
 856                 }
 857                 hmp->flush_tid2 = trans->tid;
 858
 859                 /*
 860                  * Clear the REDO SYNC flag.  This flag is used to ensure
 861                  * that the recovery span in the UNDO/REDO FIFO contains
 862                  * at least one REDO SYNC record.
 863                  */
 864                 hmp->flags &= ~HAMMER_MOUNT_REDO_SYNC;
 865         }
 866
 867         /*
 868          * Cleanup.  Report any critical errors.
 869          */
 870 failed:
 871         hammer_sync_unlock(trans);
 872
 873         if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR) {
 874                 kprintf("HAMMER(%s): Critical write error during flush, "
 875                         "refusing to sync UNDO FIFO\n",
 876                         root_volume->ondisk->vol_name);
 877         }
 878
 879 done:
 880         hammer_unlock(&hmp->flusher.finalize_lock);
 881
 882         if (--hmp->flusher.finalize_want == 0)
 883                 wakeup(&hmp->flusher.finalize_want);
 884         hammer_stats_commits += final;
 885 }
 886
 887 /*
 888  * Flush UNDOs.
 889  */
 890 void
 891 hammer_flusher_flush_undos(hammer_mount_t hmp, int mode)
 892 {
 893         hammer_io_t io;
 894         int count;
 895
 896         count = 0;
 897         while ((io = RB_FIRST(hammer_mod_rb_tree, &hmp->undo_root)) != NULL) {
 898                 if (io->ioerror)
 899                         break;
 900                 hammer_ref(&io->lock);
 901                 KKASSERT(io->type != HAMMER_STRUCTURE_VOLUME);
 902                 hammer_io_write_interlock(io);
 903                 hammer_io_flush(io, hammer_undo_reclaim(io));
 904                 hammer_io_done_interlock(io);
 905                 hammer_rel_buffer((hammer_buffer_t)io, 0);
 906                 hammer_io_limit_backlog(hmp);
 907                 ++count;
 908         }
 909         hammer_flusher_clean_loose_ios(hmp);
 910         if (mode == HAMMER_FLUSH_UNDOS_FORCED ||
 911             (mode == HAMMER_FLUSH_UNDOS_AUTO && count)) {
 912                 hammer_io_wait_all(hmp, "hmrfl1", 1);
 913         } else {
 914                 hammer_io_wait_all(hmp, "hmrfl2", 0);
 915         }
 916 }
 917
 918 /*
 919  * Return non-zero if too many dirty meta-data buffers have built up.
 920  *
 921  * Since we cannot allow such buffers to flush until we have dealt with
 922  * the UNDOs, we risk deadlocking the kernel's buffer cache.
 923  */
 924 int
 925 hammer_flusher_meta_limit(hammer_mount_t hmp)
 926 {
 927         if (hmp->locked_dirty_space + hmp->io_running_space >
 928             hammer_limit_dirtybufspace) {
 929                 return(1);
 930         }
 931         return(0);
 932 }
 933
 934 /*
 935  * Return non-zero if too many dirty meta-data buffers have built up.
 936  *
 937  * This version is used by background operations (mirror, prune, reblock)
 938  * to leave room for foreground operations.
 939  */
 940 int
 941 hammer_flusher_meta_halflimit(hammer_mount_t hmp)
 942 {
 943         if (hmp->locked_dirty_space + hmp->io_running_space >
 944             hammer_limit_dirtybufspace / 2) {
 945                 return(1);
 946         }
 947         return(0);
 948 }
 949
 950 /*
 951  * Return non-zero if the flusher still has something to flush.
 952  */
 953 int
 954 hammer_flusher_haswork(hammer_mount_t hmp)
 955 {
 956         if (hmp->ronly)
 957                 return(0);
 958         if (hmp->flags & HAMMER_MOUNT_CRITICAL_ERROR)
 959                 return(0);
 960         if (TAILQ_FIRST(&hmp->flush_group_list) ||      /* dirty inodes */
 961             RB_ROOT(&hmp->volu_root) ||                 /* dirty buffers */
 962             RB_ROOT(&hmp->undo_root) ||
 963             RB_ROOT(&hmp->data_root) ||
 964             RB_ROOT(&hmp->meta_root) ||
 965             (hmp->hflags & HMNT_UNDO_DIRTY)             /* UNDO FIFO sync */
 966         ) {
 967                 return(1);
 968         }
 969         return(0);
 970 }
 971