Add correct register offsets
[dragonfly.git] / sys / sys / journal.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2004 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/sys/journal.h,v 1.12 2006/05/20 02:42:13 dillon Exp $
35  */
36
37 #ifndef _SYS_JOURNAL_H_
38 #define _SYS_JOURNAL_H_
39
40 #ifndef _SYS_TYPES_H_
41 #include <sys/types.h>
42 #endif
43 #ifndef _SYS_TIME_H_
44 #include <sys/time.h>
45 #endif
46
47 /*
48  * Physical file format (binary)
49  *
50  * All raw records are 128-bit aligned, but all record sizes are actual.
51  * This means that any scanning code must 16-byte-align the recsize field
52  * when calculating skips.  The top level raw record has a header and a
53  * trailer to allow both forwards and backwards scanning of the journal.
54  * The alignment requirement allows the worker thread FIFO reservation
55  * API to operate efficiently, amoung other things.
56  *
57  * Logical data stream records are usually no larger then the journal's
58  * in-memory FIFO, since the journal's transactional APIs return contiguous
59  * blocks of buffer space and since logical stream records are used to avoid
60  * stalls when concurrent blocking operations are being written to the journal.
61  * Programs can depend on a logical stream record being a 'reasonable' size.
62  *
63  * Multiple logical data streams may operate concurrently in the journal,
64  * reflecting the fact that the system may be executing multiple blocking
65  * operations on the filesystem all at the same time.  These logical data
66  * streams are short-lived transactional entities which use a 13 bit id
67  * plus a transaction start bit, end bit, and abort bit.
68  *
69  * Stream identifiers in the 0x00-0xFF range are special and not used for
70  * normal transactional commands. 
71  *
72  * Stream id 0x00 indicates that no other streams should be active at that
73  * point in the journal, which helps the journaling code detect corruption.
74  *
75  * Stream id 0x01 is used for pad.  Pads are used to align data on convenient
76  * boundaries and to deal with dead space.
77  *
78  * Stream id 0x02 indicates a discontinuity in the streamed data and typically
79  * contains information relating to the reason for the discontinuity.
80  * JTYPE_ASSOCIATE and JTYPE_DISASSOCIATE are usually emplaced in stream 0x02.
81  *
82  * Stream id 0x03 may be used to annotate the journal with text comments
83  * via mountctl commands.  This can be extremely useful to note situations
84  * that may help with later recovery or audit operations.
85  *
86  * Stream id 0x04-0x7F are reserved by DragonFly for future protocol expansion.
87  *
88  * Stream id 0x80-0xFF may be used for third-party protocol expansion.
89  *
90  * Stream id's 0x0100-0x1FFF typically represent short-lived transactions
91  * (i.e. an id may be reused once the previous use has completed).  The
92  * journaling system runs through these id's sequentially which means that
93  * the journaling code can handle up to 8192-256 = 7936 simultanious
94  * transactions at any given moment.
95  *
96  * The sequence number field is context-sensitive.  It is typically used by
97  * a journaling stream to provide an incrementing counter and/or timestamp
98  * so recovery utilities can determine if any data is missing.
99  *
100  * The check word in the trailer may be used to provide an integrity check
101  * on the journaled data.  A value of 0 always means that no check word
102  * has been calculated.
103  *
104  * The journal_rawrecbeg structure MUST be a multiple of 16 bytes.
105  * The journal_rawrecend structure MUST be a multiple of 8 bytes.
106  *
107  * NOTE: PAD RECORD SPECIAL CASE.  Pad records can be 16 bytes and have the
108  * rawrecend structure overlayed on the sequence number field of the 
109  * rawrecbeg structure.  This is necessary because stream records are
110  * 16 byte aligned, not 24 byte aligned, and dead space is not allowed.
111  * So the pad record must fit into any dead space.  THEREFORE, THE TRANSID
112  * FIELD FOR A PAD RECORD MUST BE IGNORED.
113  *
114  * NOTE: ENDIAN HANDLING.  Data records can be in little or big endian form.
115  * The receiver detects the state by observing the 'begmagic' field.  Each
116  * direction in a full-duplex connection can be operating with different
117  * endianess.  Checksum data is always calculated on the raw record (including
118  * dead space) in a byte-stream fashion, and then converted to the transmit
119  * endianess like everything else.  If the receiver's endianess is different
120  * it must convert it back to host normal form to compare it against the
121  * calculated checksum.
122  */
123 struct journal_rawrecbeg {
124         u_int16_t begmagic;     /* recovery scan, endianess detection */
125         u_int16_t streamid;     /* start/stop bits and stream identifier */
126         int32_t recsize;        /* stream data block (incls beg & end) */
127         int64_t transid;        /* sequence number or transaction id */
128         /* ADDITIONAL DATA */
129 };
130
131 struct journal_rawrecend {
132         u_int16_t endmagic;     /* recovery scan, endianess detection */
133         u_int16_t check;        /* check word or 0 */
134         int32_t recsize;        /* same as rawrecbeg->recsize, for rev scan */
135 };
136
137 struct journal_ackrecord {
138         struct journal_rawrecbeg        rbeg;
139         int32_t                         filler0;
140         int32_t                         filler1;
141         struct journal_rawrecend        rend;
142 };
143
144 /*
145  * Constants for stream record magic numbers.    The incomplete magic
146  * number code is used internally by the memory FIFO reservation API
147  * and worker thread, allowing a block of space in the journaling
148  * stream (aka a stream block) to be reserved and then populated without
149  * stalling other threads doing their own reservation and population.
150  */
151 #define JREC_BEGMAGIC           0x1234
152 #define JREC_ENDMAGIC           0xCDEF
153 #define JREC_INCOMPLETEMAGIC    0xFFFF
154
155 /*
156  * Stream ids are 14 bits.  The top 2 bits specify when a new logical
157  * stream is being created or an existing logical stream is being terminated.
158  * A single raw stream record will set both the BEGIN and END bits if the
159  * entire transaction is encapsulated in a single stream record.
160  */
161 #define JREC_STREAMCTL_MASK     0xE000
162 #define JREC_STREAMCTL_BEGIN    0x8000  /* start a new logical stream */
163 #define JREC_STREAMCTL_END      0x4000  /* terminate a logical stream */
164 #define JREC_STREAMCTL_ABORTED  0x2000
165
166 #define JREC_STREAMID_MASK      0x1FFF
167 #define JREC_STREAMID_SYNCPT    (JREC_STREAMCTL_BEGIN|JREC_STREAMCTL_END|0x0000)
168 #define JREC_STREAMID_PAD       (JREC_STREAMCTL_BEGIN|JREC_STREAMCTL_END|0x0001)
169 #define JREC_STREAMID_DISCONT   0x0002  /* discontinuity */
170 #define JREC_STREAMID_ANNOTATE  0x0003  /* annotation */
171 #define JREC_STREAMID_ACK       0x0004  /* acknowledgement */
172 #define JREC_STREAMID_RESTART   0x0005  /* disctoninuity - journal restart */
173                                 /* 0x0006-0x007F reserved by DragonFly */
174                                 /* 0x0080-0x00FF for third party use */
175 #define JREC_STREAMID_JMIN      0x0100  /* lowest allowed general id */
176 #define JREC_STREAMID_JMAX      0x2000  /* (one past the highest allowed id) */
177
178 #define JREC_DEFAULTSIZE        64      /* reasonable initial reservation */
179 #define JREC_MINRECSIZE         16      /* (after alignment) */
180 #define JREC_MAXRECSIZE         (128*1024*1024)
181
182 /*
183  * Each logical journaling stream typically represents a transaction...
184  * that is, a VFS operation.  The VFS operation is written out using 
185  * sub-records and may contain multiple, possibly nested sub-transactions.
186  * multiple sub-transactions occur when a VFS operation cannot be represented
187  * by a single command.  This is typically the case when a journal is 
188  * configured to be reversable because UNDO sequences almost always have to
189  * be specified in such cases.  For example, if you ftruncate() a file the
190  * journal might have to write out a sequence of WRITE records representing
191  * the lost data, otherwise the journal would not be reversable.
192  * Sub-transactions within a particular stream do not have their own sequence
193  * number field and thus may not be parallelized (the protocol is already
194  * complex enough!).
195  *
196  * In order to support streaming operation with a limited buffer the recsize
197  * field is allowed to be 0 for subrecords with the JMASK_NESTED bit set.
198  * If this case occurs a scanner can determine that the recursion has ended
199  * by detecting a nested subrecord with the JMASK_LAST bit set.  A scanner
200  * may also set the field to the proper value after the fact to make later
201  * operations more efficient. 
202  *
203  * Note that this bit must be properly set even if the recsize field is
204  * non-zero.  The recsize must always be properly specified for 'leaf'
205  * subrecords, however in order to allow subsystems to potentially allocate
206  * more data space then they use the protocol allows any 'dead' space to be
207  * filled with JLEAF_PAD records.
208  *
209  * The recsize field may indicate data well past the size of the current
210  * raw stream record.  That is, the scanner may have to glue together
211  * multiple stream records with the same stream id to fully decode the
212  * embedded subrecords.  In particular, a subrecord could very well represent
213  * hundreds of megabytes of data (e.g. if a program were to do a
214  * multi-megabyte write()) and be split up across thousands of raw streaming
215  * records, possibly interlaced with other unrelated streams from other
216  * unrelated processes.  
217  *
218  * If a large sub-transaction is aborted the logical stream may be
219  * terminated without writing out all the expected data.  When this occurs
220  * the stream's ending record must also have the JREC_STREAMCTL_ABORTED bit
221  * set.  However, scanners should still be robust enough to detect such
222  * overflows even if the aborted bit is not set and consider them data
223  * corruption.
224  * 
225  * Aborts may also occur in the normal course of operations, especially once
226  * the journaling API is integrated into the cache coherency API.  A normal
227  * abort is issued by emplacing a JLEAF_ABORT record within the transaction
228  * being aborted.  Such records must be the last record in the sub-transaction,
229  * so JLEAF_LAST is also usually set.  In a transaction with many 
230  * sub-transactions only those sub-transactions with an abort record are
231  * aborted, the rest remain valid.  Abort records are considered S.O.P. for
232  * two reasons:  First, limited memory buffer space may make it impossible
233  * to delete the portion of the stream being aborted (the data may have
234  * already been sent to the target).  Second, the journaling code will
235  * eventually be used to support a cache coherency layer which may have to
236  * abort operations as part of the cache coherency protocol.  Note that
237  * subrecord aborts are different from stream record aborts.  Stream record
238  * aborts are considered to be extrodinary situations while subrecord aborts
239  * are S.O.P.
240  */
241
242 struct journal_subrecord {
243         u_int16_t rectype;      /* 2 control bits, 14 record type bits */
244         int16_t reserved;       /* future use */
245         int32_t recsize;        /* record size (mandatory if not NESTED) */
246         /* ADDITIONAL DATA */
247 };
248
249 #define JMASK_NESTED            0x8000  /* data is a nested recursion */
250 #define JMASK_LAST              0x4000
251 #define JMASK_SUBRECORD         0x0400
252 #define JTYPE_MASK              (~JMASK_LAST)
253
254 #define JLEAF_PAD               0x0000
255 #define JLEAF_ABORT             0x0001
256 #define JTYPE_ASSOCIATE         0x0002
257 #define JTYPE_DISASSOCIATE      0x0003
258 #define JTYPE_UNDO              (JMASK_NESTED|0x0004)
259 #define JTYPE_AUDIT             (JMASK_NESTED|0x0005)
260 #define JTYPE_REDO              (JMASK_NESTED|0x0006)
261
262 #define JTYPE_SETATTR           (JMASK_NESTED|0x0010)
263 #define JTYPE_WRITE             (JMASK_NESTED|0x0011)
264 #define JTYPE_PUTPAGES          (JMASK_NESTED|0x0012)
265 #define JTYPE_SETACL            (JMASK_NESTED|0x0013)
266 #define JTYPE_SETEXTATTR        (JMASK_NESTED|0x0014)
267 #define JTYPE_CREATE            (JMASK_NESTED|0x0015)
268 #define JTYPE_MKNOD             (JMASK_NESTED|0x0016)
269 #define JTYPE_LINK              (JMASK_NESTED|0x0017)
270 #define JTYPE_SYMLINK           (JMASK_NESTED|0x0018)
271 #define JTYPE_WHITEOUT          (JMASK_NESTED|0x0019)
272 #define JTYPE_REMOVE            (JMASK_NESTED|0x001A)
273 #define JTYPE_MKDIR             (JMASK_NESTED|0x001B)
274 #define JTYPE_RMDIR             (JMASK_NESTED|0x001C)
275 #define JTYPE_RENAME            (JMASK_NESTED|0x001D)
276
277 #define JTYPE_VATTR             (JMASK_NESTED|0x0100)
278 #define JTYPE_CRED              (JMASK_NESTED|0x0101)
279
280 /*
281  * Low level record types
282  */
283 #define JLEAF_FILEDATA          0x0401
284 #define JLEAF_PATH1             0x0402
285 #define JLEAF_PATH2             0x0403
286 #define JLEAF_PATH3             0x0404
287 #define JLEAF_PATH4             0x0405
288 #define JLEAF_UID               0x0406
289 #define JLEAF_GID               0x0407
290 #define JLEAF_MODES             0x0408
291 #define JLEAF_FFLAGS            0x0409
292 #define JLEAF_PID               0x040A
293 #define JLEAF_PPID              0x040B
294 #define JLEAF_COMM              0x040C
295 #define JLEAF_ATTRNAME          0x040D
296 #define JLEAF_PATH_REF          0x040E
297 #define JLEAF_RESERVED_0F       0x040F
298 #define JLEAF_SYMLINKDATA       0x0410
299 #define JLEAF_SEEKPOS           0x0411
300 #define JLEAF_INUM              0x0412
301 #define JLEAF_NLINK             0x0413
302 #define JLEAF_FSID              0x0414
303 #define JLEAF_SIZE              0x0415
304 #define JLEAF_ATIME             0x0416
305 #define JLEAF_MTIME             0x0417
306 #define JLEAF_CTIME             0x0418
307 #define JLEAF_GEN               0x0419
308 #define JLEAF_FLAGS             0x041A
309 #define JLEAF_UDEV              0x041B
310 #define JLEAF_FILEREV           0x041C
311 #define JLEAF_VTYPE             0x041D
312 #define JLEAF_ERROR             0x041E
313
314 /*
315  * Low level journal data file structures
316  *
317  * NOTE: embedded strings may use the full width of the field and thus
318  * may not be 0-terminated.
319  */
320 struct jleaf_path {
321         char    path[4];        /* path from base of mount point */
322         /* path is variable length and 0-terminated */
323 };
324
325 struct jleaf_vattr {
326         int32_t modes;
327         int32_t fflags;
328         struct timespec atime;
329         struct timespec mtime;
330         struct timespec ctime;
331         int64_t inum;
332 };
333
334 struct jleaf_cred {
335         int32_t uid;
336         int32_t gid;
337         int32_t pid;
338         int32_t flags;          /* suid/sgid and other flags */
339         char    line[8];        /* ttyname or other session identification */
340         char    comm[8];        /* simplified command name for reference */
341 };
342
343 struct jleaf_ioinfo {
344         int64_t offset;
345 };
346
347 #endif