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 1.4 2003/06/26 05:55:19 dillon Exp $
  41  */
  42
  43 #ifndef _SYS_BUF_H_
  44 #define _SYS_BUF_H_
  45
  46 #include <sys/queue.h>
  47 #include <sys/lock.h>
  48
  49 struct buf;
  50 struct mount;
  51 struct vnode;
  52
  53 /*
  54  * To avoid including <ufs/ffs/softdep.h>
  55  */
  56 LIST_HEAD(workhead, worklist);
  57 /*
  58  * These are currently used only by the soft dependency code, hence
  59  * are stored once in a global variable. If other subsystems wanted
  60  * to use these hooks, a pointer to a set of bio_ops could be added
  61  * to each buffer.
  62  */
  63 extern struct bio_ops {
  64         void    (*io_start) __P((struct buf *));
  65         void    (*io_complete) __P((struct buf *));
  66         void    (*io_deallocate) __P((struct buf *));
  67         int     (*io_fsync) __P((struct vnode *));
  68         int     (*io_sync) __P((struct mount *));
  69         void    (*io_movedeps) __P((struct buf *, struct buf *));
  70         int     (*io_countdeps) __P((struct buf *, int));
  71 } bioops;
  72
  73 struct iodone_chain {
  74         long    ic_prev_flags;
  75         void    (*ic_prev_iodone) __P((struct buf *));
  76         void    *ic_prev_iodone_chain;
  77         struct {
  78                 long    ia_long;
  79                 void    *ia_ptr;
  80         }       ic_args[5];
  81 };
  82
  83 /*
  84  * The buffer header describes an I/O operation in the kernel.
  85  *
  86  * NOTES:
  87  *      b_bufsize, b_bcount.  b_bufsize is the allocation size of the
  88  *      buffer, either DEV_BSIZE or PAGE_SIZE aligned.  b_bcount is the
  89  *      originally requested buffer size and can serve as a bounds check
  90  *      against EOF.  For most, but not all uses, b_bcount == b_bufsize.
  91  *
  92  *      b_dirtyoff, b_dirtyend.  Buffers support piecemeal, unaligned
  93  *      ranges of dirty data that need to be written to backing store.
  94  *      The range is typically clipped at b_bcount ( not b_bufsize ).
  95  *
  96  *      b_resid.  Number of bytes remaining in I/O.  After an I/O operation
  97  *      completes, b_resid is usually 0 indicating 100% success.
  98  */
  99 struct buf {
 100         LIST_ENTRY(buf) b_hash;         /* Hash chain. */
 101         TAILQ_ENTRY(buf) b_vnbufs;      /* Buffer's associated vnode. */
 102         TAILQ_ENTRY(buf) b_freelist;    /* Free list position if not active. */
 103         TAILQ_ENTRY(buf) b_act;         /* Device driver queue when active. *new* */
 104         long    b_flags;                /* B_* flags. */
 105         unsigned short b_qindex;        /* buffer queue index */
 106         unsigned char b_xflags;         /* extra flags */
 107         struct lock b_lock;             /* Buffer lock */
 108         int     b_error;                /* Errno value. */
 109         long    b_bufsize;              /* Allocated buffer size. */
 110         long    b_runningbufspace;      /* when I/O is running, pipelining */
 111         long    b_bcount;               /* Valid bytes in buffer. */
 112         long    b_resid;                /* Remaining I/O. */
 113         dev_t   b_dev;                  /* Device associated with buffer. */
 114         caddr_t b_data;                 /* Memory, superblocks, indirect etc. */
 115         caddr_t b_kvabase;              /* base kva for buffer */
 116         int     b_kvasize;              /* size of kva for buffer */
 117         daddr_t b_lblkno;               /* Logical block number. */
 118         daddr_t b_blkno;                /* Underlying physical block number. */
 119         off_t   b_offset;               /* Offset into file */
 120                                         /* Function to call upon completion. */
 121         void    (*b_iodone) __P((struct buf *));
 122                                         /* For nested b_iodone's. */
 123         struct  iodone_chain *b_iodone_chain;
 124         struct  vnode *b_vp;            /* Device vnode. */
 125         int     b_dirtyoff;             /* Offset in buffer of dirty region. */
 126         int     b_dirtyend;             /* Offset of end of dirty region. */
 127         daddr_t b_pblkno;               /* physical block number */
 128         void    *b_saveaddr;            /* Original b_addr for physio. */
 129         void    *b_driver1;             /* for private use by the driver */
 130         void    *b_driver2;             /* for private use by the driver */
 131         void    *b_caller1;             /* for private use by the caller */
 132         void    *b_caller2;             /* for private use by the caller */
 133         union   pager_info {
 134                 void    *pg_spc;
 135                 int     pg_reqpage;
 136         } b_pager;
 137         union   cluster_info {
 138                 TAILQ_HEAD(cluster_list_head, buf) cluster_head;
 139                 TAILQ_ENTRY(buf) cluster_entry;
 140         } b_cluster;
 141         struct  vm_page *b_pages[btoc(MAXPHYS)];
 142         int             b_npages;
 143         struct  workhead b_dep;         /* List of filesystem dependencies. */
 144         struct chain_info {             /* buffer chaining */
 145                 struct buf *parent;
 146                 int count;
 147         } b_chain;
 148 };
 149
 150 #define b_spc   b_pager.pg_spc
 151
 152 /*
 153  * These flags are kept in b_flags.
 154  *
 155  * Notes:
 156  *
 157  *      B_ASYNC         VOP calls on bp's are usually async whether or not
 158  *                      B_ASYNC is set, but some subsystems, such as NFS, like
 159  *                      to know what is best for the caller so they can
 160  *                      optimize the I/O.
 161  *
 162  *      B_PAGING        Indicates that bp is being used by the paging system or
 163  *                      some paging system and that the bp is not linked into
 164  *                      the b_vp's clean/dirty linked lists or ref counts.
 165  *                      Buffer vp reassignments are illegal in this case.
 166  *
 167  *      B_CACHE         This may only be set if the buffer is entirely valid.
 168  *                      The situation where B_DELWRI is set and B_CACHE is
 169  *                      clear MUST be committed to disk by getblk() so
 170  *                      B_DELWRI can also be cleared.  See the comments for
 171  *                      getblk() in kern/vfs_bio.c.  If B_CACHE is clear,
 172  *                      the caller is expected to clear B_ERROR|B_INVAL,
 173  *                      set B_READ, and initiate an I/O.
 174  *
 175  *                      The 'entire buffer' is defined to be the range from
 176  *                      0 through b_bcount.
 177  *
 178  *      B_MALLOC        Request that the buffer be allocated from the malloc
 179  *                      pool, DEV_BSIZE aligned instead of PAGE_SIZE aligned.
 180  *
 181  *      B_CLUSTEROK     This flag is typically set for B_DELWRI buffers
 182  *                      by filesystems that allow clustering when the buffer
 183  *                      is fully dirty and indicates that it may be clustered
 184  *                      with other adjacent dirty buffers.  Note the clustering
 185  *                      may not be used with the stage 1 data write under NFS
 186  *                      but may be used for the commit rpc portion.
 187  *
 188  *      B_VMIO          Indicates that the buffer is tied into an VM object.
 189  *                      The buffer's data is always PAGE_SIZE aligned even
 190  *                      if b_bufsize and b_bcount are not.  ( b_bufsize is
 191  *                      always at least DEV_BSIZE aligned, though ).
 192  *
 193  *      B_DIRECT        Hint that we should attempt to completely free
 194  *                      the pages underlying the buffer.   B_DIRECT is
 195  *                      sticky until the buffer is released and typically
 196  *                      only has an effect when B_RELBUF is also set.
 197  *
 198  *      B_NOWDRAIN      This flag should be set when a device (like VN)
 199  *                      does a turn-around VOP_WRITE from its strategy
 200  *                      routine.  This flag prevents bwrite() from blocking
 201  *                      in wdrain, avoiding a deadlock situation.
 202  */
 203
 204 #define B_AGE           0x00000001      /* Move to age queue when I/O done. */
 205 #define B_NEEDCOMMIT    0x00000002      /* Append-write in progress. */
 206 #define B_ASYNC         0x00000004      /* Start I/O, do not wait. */
 207 #define B_DIRECT        0x00000008      /* direct I/O flag (pls free vmio) */
 208 #define B_DEFERRED      0x00000010      /* Skipped over for cleaning */
 209 #define B_CACHE         0x00000020      /* Bread found us in the cache. */
 210 #define B_CALL          0x00000040      /* Call b_iodone from biodone. */
 211 #define B_DELWRI        0x00000080      /* Delay I/O until buffer reused. */
 212 #define B_FREEBUF       0x00000100      /* Instruct driver: free blocks */
 213 #define B_DONE          0x00000200      /* I/O completed. */
 214 #define B_EINTR         0x00000400      /* I/O was interrupted */
 215 #define B_ERROR         0x00000800      /* I/O error occurred. */
 216 #define B_SCANNED       0x00001000      /* VOP_FSYNC funcs mark written bufs */
 217 #define B_INVAL         0x00002000      /* Does not contain valid info. */
 218 #define B_LOCKED        0x00004000      /* Locked in core (not reusable). */
 219 #define B_NOCACHE       0x00008000      /* Do not cache block after use. */
 220 #define B_MALLOC        0x00010000      /* malloced b_data */
 221 #define B_CLUSTEROK     0x00020000      /* Pagein op, so swap() can count it. */
 222 #define B_PHYS          0x00040000      /* I/O to user memory. */
 223 #define B_RAW           0x00080000      /* Set by physio for raw transfers. */
 224 #define B_READ          0x00100000      /* Read buffer. */
 225 #define B_DIRTY         0x00200000      /* Needs writing later. */
 226 #define B_RELBUF        0x00400000      /* Release VMIO buffer. */
 227 #define B_WANT          0x00800000      /* Used by vm_pager.c */
 228 #define B_WRITE         0x00000000      /* Write buffer (pseudo flag). */
 229 #define B_WRITEINPROG   0x01000000      /* Write in progress. */
 230 #define B_XXX           0x02000000      /* Debugging flag. */
 231 #define B_PAGING        0x04000000      /* volatile paging I/O -- bypass VMIO */
 232 #define B_ORDERED       0x08000000      /* Must guarantee I/O ordering */
 233 #define B_RAM           0x10000000      /* Read ahead mark (flag) */
 234 #define B_VMIO          0x20000000      /* VMIO flag */
 235 #define B_CLUSTER       0x40000000      /* pagein op, so swap() can count it */
 236 #define B_NOWDRAIN      0x80000000      /* Avoid wdrain deadlock */
 237
 238 #define PRINT_BUF_FLAGS "\20\40nowdrain\37cluster\36vmio\35ram\34ordered" \
 239         "\33paging\32xxx\31writeinprog\30want\27relbuf\26dirty" \
 240         "\25read\24raw\23phys\22clusterok\21malloc\20nocache" \
 241         "\17locked\16inval\15scanned\14error\13eintr\12done\11freebuf" \
 242         "\10delwri\7call\6cache\4direct\3async\2needcommit\1age"
 243
 244 /*
 245  * These flags are kept in b_xflags.
 246  */
 247 #define BX_VNDIRTY      0x00000001      /* On vnode dirty list */
 248 #define BX_VNCLEAN      0x00000002      /* On vnode clean list */
 249 #define BX_BKGRDWRITE   0x00000004      /* Do writes in background */
 250 #define BX_BKGRDINPROG  0x00000008      /* Background write in progress */
 251 #define BX_BKGRDWAIT    0x00000010      /* Background write waiting */
 252 #define BX_AUTOCHAINDONE 0x00000020     /* pager I/O chain auto mode */
 253
 254 #define NOOFFSET        (-1LL)          /* No buffer offset calculated yet */
 255
 256 #ifdef _KERNEL
 257 /*
 258  * Buffer locking.  See sys/buf2.h for inline functions.
 259  */
 260 struct simplelock buftimelock;          /* Interlock on setting prio and timo */
 261 extern char *buf_wmesg;                 /* Default buffer lock message */
 262 #define BUF_WMESG "bufwait"
 263
 264 #endif /* _KERNEL */
 265
 266 struct buf_queue_head {
 267         TAILQ_HEAD(buf_queue, buf) queue;
 268         daddr_t last_pblkno;
 269         struct  buf *insert_point;
 270         struct  buf *switch_point;
 271 };
 272
 273 /*
 274  * This structure describes a clustered I/O.  It is stored in the b_saveaddr
 275  * field of the buffer on which I/O is done.  At I/O completion, cluster
 276  * callback uses the structure to parcel I/O's to individual buffers, and
 277  * then free's this structure.
 278  */
 279 struct cluster_save {
 280         long    bs_bcount;              /* Saved b_bcount. */
 281         long    bs_bufsize;             /* Saved b_bufsize. */
 282         void    *bs_saveaddr;           /* Saved b_addr. */
 283         int     bs_nchildren;           /* Number of associated buffers. */
 284         struct buf **bs_children;       /* List of associated buffers. */
 285 };
 286
 287 /*
 288  * Definitions for the buffer free lists.
 289  */
 290 #define BUFFER_QUEUES   6       /* number of free buffer queues */
 291
 292 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
 293 #define QUEUE_LOCKED    1       /* locked buffers */
 294 #define QUEUE_CLEAN     2       /* non-B_DELWRI buffers */
 295 #define QUEUE_DIRTY     3       /* B_DELWRI buffers */
 296 #define QUEUE_EMPTYKVA  4       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
 297 #define QUEUE_EMPTY     5       /* empty buffer headers */
 298
 299 /*
 300  * Zero out the buffer's data area.
 301  */
 302 #define clrbuf(bp) {                                                    \
 303         bzero((bp)->b_data, (u_int)(bp)->b_bcount);                     \
 304         (bp)->b_resid = 0;                                              \
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Flags to low-level bitmap allocation routines (balloc).
 309  *
 310  * Note: sequential_heuristic() in kern/vfs_vnops.c limits the count
 311  * to 127.
 312  */
 313 #define B_SEQMASK       0x7F000000      /* Sequential heuristic mask. */
 314 #define B_SEQSHIFT      24              /* Sequential heuristic shift. */
 315 #define B_SEQMAX        0x7F
 316 #define B_CLRBUF        0x01            /* Cleared invalid areas of buffer. */
 317 #define B_SYNC          0x02            /* Do all allocations synchronously. */
 318
 319 #ifdef _KERNEL
 320 extern int      nbuf;                   /* The number of buffer headers */
 321 extern int      maxswzone;              /* Max KVA for swap structures */
 322 extern int      maxbcache;              /* Max KVA for buffer cache */
 323 extern int      runningbufspace;
 324 extern int      buf_maxio;              /* nominal maximum I/O for buffer */
 325 extern struct   buf *buf;               /* The buffer headers. */
 326 extern char     *buffers;               /* The buffer contents. */
 327 extern int      bufpages;               /* Number of memory pages in the buffer pool. */
 328 extern struct   buf *swbuf;             /* Swap I/O buffer headers. */
 329 extern int      nswbuf;                 /* Number of swap I/O buffer headers. */
 330 extern TAILQ_HEAD(swqueue, buf) bswlist;
 331 extern TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES];
 332
 333 struct uio;
 334
 335 caddr_t bufhashinit __P((caddr_t));
 336 void    bufinit __P((void));
 337 void    bwillwrite __P((void));
 338 int     buf_dirty_count_severe __P((void));
 339 void    bremfree __P((struct buf *));
 340 int     bread __P((struct vnode *, daddr_t, int, struct buf **));
 341 int     breadn __P((struct vnode *, daddr_t, int, daddr_t *, int *, int,
 342             struct buf **));
 343 int     bwrite __P((struct buf *));
 344 void    bdwrite __P((struct buf *));
 345 void    bawrite __P((struct buf *));
 346 void    bdirty __P((struct buf *));
 347 void    bundirty __P((struct buf *));
 348 int     bowrite __P((struct buf *));
 349 void    brelse __P((struct buf *));
 350 void    bqrelse __P((struct buf *));
 351 int     vfs_bio_awrite __P((struct buf *));
 352 struct buf *     getpbuf __P((int *));
 353 struct buf *incore __P((struct vnode *, daddr_t));
 354 struct buf *gbincore __P((struct vnode *, daddr_t));
 355 int     inmem __P((struct vnode *, daddr_t));
 356 struct buf *getblk __P((struct vnode *, daddr_t, int, int, int));
 357 struct buf *geteblk __P((int));
 358 int     biowait __P((struct buf *));
 359 void    biodone __P((struct buf *));
 360
 361 void    cluster_callback __P((struct buf *));
 362 int     cluster_read __P((struct vnode *, u_quad_t, daddr_t, long,
 363             long, int, struct buf **));
 364 int     cluster_wbuild __P((struct vnode *, long, daddr_t, int));
 365 void    cluster_write __P((struct buf *, u_quad_t, int));
 366 int     physio __P((dev_t dev, struct uio *uio, int ioflag));
 367 #define physread physio
 368 #define physwrite physio
 369 void    vfs_bio_set_validclean __P((struct buf *, int base, int size));
 370 void    vfs_bio_clrbuf __P((struct buf *));
 371 void    vfs_busy_pages __P((struct buf *, int clear_modify));
 372 void    vfs_unbusy_pages __P((struct buf *));
 373 void    vwakeup __P((struct buf *));
 374 int     vmapbuf __P((struct buf *));
 375 void    vunmapbuf __P((struct buf *));
 376 void    relpbuf __P((struct buf *, int *));
 377 void    brelvp __P((struct buf *));
 378 void    bgetvp __P((struct vnode *, struct buf *));
 379 void    pbgetvp __P((struct vnode *, struct buf *));
 380 void    pbrelvp __P((struct buf *));
 381 int     allocbuf __P((struct buf *bp, int size));
 382 void    reassignbuf __P((struct buf *, struct vnode *));
 383 void    pbreassignbuf __P((struct buf *, struct vnode *));
 384 struct  buf *trypbuf __P((int *));
 385
 386 #endif /* _KERNEL */
 387
 388 #endif /* !_SYS_BUF_H_ */