Merge branch 'vendor/LIBEDIT'
[dragonfly.git] / sys / vfs / hammer2 / hammer2_disk.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2011-2014 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  *
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@dragonflybsd.org>
6  * by Venkatesh Srinivas <vsrinivas@dragonflybsd.org>
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  *
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
16  *    the documentation and/or other materials provided with the
17  *    distribution.
18  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
19  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
20  *    from this software without specific, prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
23  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
24  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
25  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
26  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
27  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
28  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
29  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
30  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
31  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
32  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
33  * SUCH DAMAGE.
34  */
35
36 #ifndef _VFS_HAMMER2_DISK_H_
37 #define _VFS_HAMMER2_DISK_H_
38
39 #ifndef _SYS_UUID_H_
40 #include <sys/uuid.h>
41 #endif
42 #ifndef _SYS_DMSG_H_
43 #include <sys/dmsg.h>
44 #endif
45
46 /*
47  * The structures below represent the on-disk media structures for the HAMMER2
48  * filesystem.  Note that all fields for on-disk structures are naturally
49  * aligned.  The host endian format is typically used - compatibility is
50  * possible if the implementation detects reversed endian and adjusts accesses
51  * accordingly.
52  *
53  * HAMMER2 primarily revolves around the directory topology:  inodes,
54  * directory entries, and block tables.  Block device buffer cache buffers
55  * are always 64KB.  Logical file buffers are typically 16KB.  All data
56  * references utilize 64-bit byte offsets.
57  *
58  * Free block management is handled independently using blocks reserved by
59  * the media topology.
60  */
61
62 /*
63  * The data at the end of a file or directory may be a fragment in order
64  * to optimize storage efficiency.  The minimum fragment size is 1KB.
65  * Since allocations are in powers of 2 fragments must also be sized in
66  * powers of 2 (1024, 2048, ... 65536).
67  *
68  * For the moment the maximum allocation size is HAMMER2_PBUFSIZE (64K),
69  * which is 2^16.  Larger extents may be supported in the future.  Smaller
70  * fragments might be supported in the future (down to 64 bytes is possible),
71  * but probably will not be.
72  *
73  * A full indirect block use supports 1024 x 64-byte blockrefs in a 64KB
74  * buffer.  Indirect blocks down to 1KB are supported to keep small
75  * directories small.
76  *
77  * A maximally sized file (2^64-1 bytes) requires 5 indirect block levels.
78  * The hammer2_blockset in the volume header or file inode has another 8
79  * entries, giving us 66+3 = 69 bits of address space.  However, some bits
80  * are taken up by (potentially) requests for redundant copies.  HAMMER2
81  * currently supports up to 8 copies, which brings the address space down
82  * to 66 bits and gives us 2 bits of leeway.
83  */
84 #define HAMMER2_ALLOC_MIN       1024    /* minimum allocation size */
85 #define HAMMER2_RADIX_MIN       10      /* minimum allocation size 2^N */
86 #define HAMMER2_ALLOC_MAX       65536   /* maximum allocation size */
87 #define HAMMER2_RADIX_MAX       16      /* maximum allocation size 2^N */
88 #define HAMMER2_RADIX_KEY       64      /* number of bits in key */
89
90 /*
91  * MINALLOCSIZE         - The minimum allocation size.  This can be smaller
92  *                        or larger than the minimum physical IO size.
93  *
94  *                        NOTE: Should not be larger than 1K since inodes
95  *                              are 1K.
96  *
97  * MINIOSIZE            - The minimum IO size.  This must be less than
98  *                        or equal to HAMMER2_LBUFSIZE.
99  *
100  * HAMMER2_LBUFSIZE     - Nominal buffer size for I/O rollups.
101  *
102  * HAMMER2_PBUFSIZE     - Topological block size used by files for all
103  *                        blocks except the block straddling EOF.
104  *
105  * HAMMER2_SEGSIZE      - Allocation map segment size, typically 2MB
106  *                        (space represented by a level0 bitmap).
107  */
108
109 #define HAMMER2_SEGSIZE         (1 << HAMMER2_FREEMAP_LEVEL0_RADIX)
110 #define HAMMER2_SEGRADIX        HAMMER2_FREEMAP_LEVEL0_RADIX
111
112 #define HAMMER2_PBUFRADIX       16      /* physical buf (1<<16) bytes */
113 #define HAMMER2_PBUFSIZE        65536
114 #define HAMMER2_LBUFRADIX       14      /* logical buf (1<<14) bytes */
115 #define HAMMER2_LBUFSIZE        16384
116
117 /*
118  * Generally speaking we want to use 16K and 64K I/Os
119  */
120 #define HAMMER2_MINIORADIX      HAMMER2_LBUFRADIX
121 #define HAMMER2_MINIOSIZE       HAMMER2_LBUFSIZE
122
123 #define HAMMER2_IND_BYTES_MIN   HAMMER2_LBUFSIZE
124 #define HAMMER2_IND_BYTES_MAX   HAMMER2_PBUFSIZE
125 #define HAMMER2_IND_COUNT_MIN   (HAMMER2_IND_BYTES_MIN / \
126                                  sizeof(hammer2_blockref_t))
127 #define HAMMER2_IND_COUNT_MAX   (HAMMER2_IND_BYTES_MAX / \
128                                  sizeof(hammer2_blockref_t))
129
130 /*
131  * In HAMMER2, arrays of blockrefs are fully set-associative, meaning that
132  * any element can occur at any index and holes can be anywhere.  As a
133  * future optimization we will be able to flag that such arrays are sorted
134  * and thus optimize lookups, but for now we don't.
135  *
136  * Inodes embed either 512 bytes of direct data or an array of 8 blockrefs,
137  * resulting in highly efficient storage for files <= 512 bytes and for files
138  * <= 512KB.  Up to 8 directory entries can be referenced from a directory
139  * without requiring an indirect block.
140  *
141  * Indirect blocks are typically either 4KB (64 blockrefs / ~4MB represented),
142  * or 64KB (1024 blockrefs / ~64MB represented).
143  */
144 #define HAMMER2_SET_COUNT               8       /* direct entries */
145 #define HAMMER2_SET_RADIX               3
146 #define HAMMER2_EMBEDDED_BYTES          512     /* inode blockset/dd size */
147 #define HAMMER2_EMBEDDED_RADIX          9
148
149 #define HAMMER2_PBUFMASK        (HAMMER2_PBUFSIZE - 1)
150 #define HAMMER2_LBUFMASK        (HAMMER2_LBUFSIZE - 1)
151 #define HAMMER2_SEGMASK         (HAMMER2_SEGSIZE - 1)
152
153 #define HAMMER2_LBUFMASK64      ((hammer2_off_t)HAMMER2_LBUFMASK)
154 #define HAMMER2_PBUFSIZE64      ((hammer2_off_t)HAMMER2_PBUFSIZE)
155 #define HAMMER2_PBUFMASK64      ((hammer2_off_t)HAMMER2_PBUFMASK)
156 #define HAMMER2_SEGSIZE64       ((hammer2_off_t)HAMMER2_SEGSIZE)
157 #define HAMMER2_SEGMASK64       ((hammer2_off_t)HAMMER2_SEGMASK)
158
159 #define HAMMER2_UUID_STRING     "5cbb9ad1-862d-11dc-a94d-01301bb8a9f5"
160
161 /*
162  * A HAMMER2 filesystem is always sized in multiples of 8MB.
163  *
164  * A 4MB segment is reserved at the beginning of each 2GB zone.  This segment
165  * contains the volume header (or backup volume header), the free block
166  * table, and possibly other information in the future.
167  *
168  * 4MB = 64 x 64K blocks.  Each 4MB segment is broken down as follows:
169  *
170  *      +-----------------------+
171  *      |       Volume Hdr      | block 0       volume header & alternates
172  *      +-----------------------+               (first four zones only)
173  *      |   FreeBlk Section A   | block 1-4
174  *      +-----------------------+
175  *      |   FreeBlk Section B   | block 5-8
176  *      +-----------------------+
177  *      |   FreeBlk Section C   | block 9-12
178  *      +-----------------------+
179  *      |   FreeBlk Section D   | block 13-16
180  *      +-----------------------+
181  *      |                       | block 17...63
182  *      |       reserved        |
183  *      |                       |
184  *      +-----------------------+
185  *
186  * The first few 2GB zones contain volume headers and volume header backups.
187  * After that the volume header block# is reserved for future use.  Similarly,
188  * there are many blocks related to various Freemap levels which are not
189  * used in every segment and those are also reserved for future use.
190  *
191  *                      Freemap (see the FREEMAP document)
192  *
193  * The freemap utilizes blocks #1-16 in 8 sets of 4 blocks.  Each block in
194  * a set represents a level of depth in the freemap topology.  Eight sets
195  * exist to prevent live updates from disturbing the state of the freemap
196  * were a crash/reboot to occur.  That is, a live update is not committed
197  * until the update's flush reaches the volume root.  There are FOUR volume
198  * roots representing the last four synchronization points, so the freemap
199  * must be consistent no matter which volume root is chosen by the mount
200  * code.
201  *
202  * Each freemap set is 4 x 64K blocks and represents the 2GB, 2TB, 2PB,
203  * and 2EB indirect map.  The volume header itself has a set of 8 freemap
204  * blockrefs representing another 3 bits, giving us a total 64 bits of
205  * representable address space.
206  *
207  * The Level 0 64KB block represents 2GB of storage represented by
208  * (64 x struct hammer2_bmap_data).  Each structure represents 2MB of storage
209  * and has a 256 bit bitmap, using 2 bits to represent a 16KB chunk of
210  * storage.  These 2 bits represent the following states:
211  *
212  *      00      Free
213  *      01      (reserved) (Possibly partially allocated)
214  *      10      Possibly free
215  *      11      Allocated
216  *
217  * One important thing to note here is that the freemap resolution is 16KB,
218  * but the minimum storage allocation size is 1KB.  The hammer2 vfs keeps
219  * track of sub-allocations in memory, which means that on a unmount or reboot
220  * the entire 16KB of a partially allocated block will be considered fully
221  * allocated.  It is possible for fragmentation to build up over time, but
222  * defragmentation is fairly easy to accomplish since all modifications
223  * allocate a new block.
224  *
225  * The Second thing to note is that due to the way snapshots and inode
226  * replication works, deleting a file cannot immediately free the related
227  * space.  Furthermore, deletions often do not bother to traverse the
228  * block subhierarchy being deleted.  And to go even further, whole
229  * sub-directory trees can be deleted simply by deleting the directory inode
230  * at the top.  So even though we have a symbol to represent a 'possibly free'
231  * block (binary 10), only the bulk free scanning code can actually use it.
232  * Normal 'rm's or other deletions do not.
233  *
234  * WARNING!  ZONE_SEG and VOLUME_ALIGN must be a multiple of 1<<LEVEL0_RADIX
235  *           (i.e. a multiple of 2MB).  VOLUME_ALIGN must be >= ZONE_SEG.
236  *
237  * In Summary:
238  *
239  * (1) Modifications to freemap blocks 'allocate' a new copy (aka use a block
240  *     from the next set).  The new copy is reused until a flush occurs at
241  *     which point the next modification will then rotate to the next set.
242  *
243  * (2) A total of 10 freemap sets is required.
244  *
245  *     - 8 sets - 2 sets per volume header backup x 4 volume header backups
246  *     - 2 sets used as backing store for the bulk freemap scan.
247  *     - The freemap recovery scan which runs on-mount just uses the inactive
248  *       set for whichever volume header was selected by the mount code.
249  *
250  */
251 #define HAMMER2_VOLUME_ALIGN            (8 * 1024 * 1024)
252 #define HAMMER2_VOLUME_ALIGN64          ((hammer2_off_t)HAMMER2_VOLUME_ALIGN)
253 #define HAMMER2_VOLUME_ALIGNMASK        (HAMMER2_VOLUME_ALIGN - 1)
254 #define HAMMER2_VOLUME_ALIGNMASK64     ((hammer2_off_t)HAMMER2_VOLUME_ALIGNMASK)
255
256 #define HAMMER2_NEWFS_ALIGN             (HAMMER2_VOLUME_ALIGN)
257 #define HAMMER2_NEWFS_ALIGN64           ((hammer2_off_t)HAMMER2_VOLUME_ALIGN)
258 #define HAMMER2_NEWFS_ALIGNMASK         (HAMMER2_VOLUME_ALIGN - 1)
259 #define HAMMER2_NEWFS_ALIGNMASK64       ((hammer2_off_t)HAMMER2_NEWFS_ALIGNMASK)
260
261 #define HAMMER2_ZONE_BYTES64            (2LLU * 1024 * 1024 * 1024)
262 #define HAMMER2_ZONE_MASK64             (HAMMER2_ZONE_BYTES64 - 1)
263 #define HAMMER2_ZONE_SEG                (4 * 1024 * 1024)
264 #define HAMMER2_ZONE_SEG64              ((hammer2_off_t)HAMMER2_ZONE_SEG)
265 #define HAMMER2_ZONE_BLOCKS_SEG         (HAMMER2_ZONE_SEG / HAMMER2_PBUFSIZE)
266
267 #define HAMMER2_ZONE_VOLHDR             0       /* volume header or backup */
268 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_00         1       /* normal freemap rotation */
269 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_01         5       /* normal freemap rotation */
270 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_02         9       /* normal freemap rotation */
271 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_03         13      /* normal freemap rotation */
272 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_04         17      /* normal freemap rotation */
273 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_05         21      /* normal freemap rotation */
274 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_06         25      /* batch freeing code only */
275 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_07         29      /* batch freeing code only */
276 #define HAMMER2_ZONE_FREEMAP_08         33      /* (non-inclusive) */
277 #define HAMMER2_ZONE_UNUSED62           62
278 #define HAMMER2_ZONE_UNUSED63           63
279
280                                                 /* relative to FREEMAP_x */
281 #define HAMMER2_ZONEFM_LEVEL1           0       /* 2GB leafmap */
282 #define HAMMER2_ZONEFM_LEVEL2           1       /* 2TB indmap */
283 #define HAMMER2_ZONEFM_LEVEL3           2       /* 2PB indmap */
284 #define HAMMER2_ZONEFM_LEVEL4           3       /* 2EB indmap */
285 /* LEVEL5 is a set of 8 blockrefs in the volume header 16EB */
286
287
288 /*
289  * Freemap radii.  Please note that LEVEL 1 blockref array entries
290  * point to 256-byte sections of the bitmap representing 2MB of storage.
291  * Even though the chain structures represent only 256 bytes, they are
292  * mapped using larger 16K or 64K buffer cache buffers.
293  */
294 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVEL5_RADIX    64      /* 16EB */
295 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVEL4_RADIX    61      /* 2EB */
296 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVEL3_RADIX    51      /* 2PB */
297 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVEL2_RADIX    41      /* 2TB */
298 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVEL1_RADIX    31      /* 2GB */
299 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVEL0_RADIX    21      /* 2MB (entry in l-1 leaf) */
300
301 #define HAMMER2_FREEMAP_LEVELN_PSIZE    65536   /* physical bytes */
302
303 #define HAMMER2_FREEMAP_COUNT           (int)(HAMMER2_FREEMAP_LEVELN_PSIZE / \
304                                          sizeof(hammer2_bmap_data_t))
305 #define HAMMER2_FREEMAP_BLOCK_RADIX     14
306 #define HAMMER2_FREEMAP_BLOCK_SIZE      (1 << HAMMER2_FREEMAP_BLOCK_RADIX)
307 #define HAMMER2_FREEMAP_BLOCK_MASK      (HAMMER2_FREEMAP_BLOCK_SIZE - 1)
308
309 /*
310  * Two linear areas can be reserved after the initial 2MB segment in the base
311  * zone (the one starting at offset 0).  These areas are NOT managed by the
312  * block allocator and do not fall under HAMMER2 crc checking rules based
313  * at the volume header (but can be self-CRCd internally, depending).
314  */
315 #define HAMMER2_BOOT_MIN_BYTES          HAMMER2_VOLUME_ALIGN
316 #define HAMMER2_BOOT_NOM_BYTES          (64*1024*1024)
317 #define HAMMER2_BOOT_MAX_BYTES          (256*1024*1024)
318
319 #define HAMMER2_REDO_MIN_BYTES          HAMMER2_VOLUME_ALIGN
320 #define HAMMER2_REDO_NOM_BYTES          (256*1024*1024)
321 #define HAMMER2_REDO_MAX_BYTES          (1024*1024*1024)
322
323 /*
324  * Most HAMMER2 types are implemented as unsigned 64-bit integers.
325  * Transaction ids are monotonic.
326  *
327  * We utilize 32-bit iSCSI CRCs.
328  */
329 typedef uint64_t hammer2_tid_t;
330 typedef uint64_t hammer2_off_t;
331 typedef uint64_t hammer2_key_t;
332 typedef uint32_t hammer2_crc32_t;
333
334 /*
335  * Miscellanious ranges (all are unsigned).
336  */
337 #define HAMMER2_TID_MIN         1ULL
338 #define HAMMER2_TID_MAX         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL
339 #define HAMMER2_KEY_MIN         0ULL
340 #define HAMMER2_KEY_MAX         0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL
341 #define HAMMER2_OFFSET_MIN      0ULL
342 #define HAMMER2_OFFSET_MAX      0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL
343
344 /*
345  * HAMMER2 data offset special cases and masking.
346  *
347  * All HAMMER2 data offsets have to be broken down into a 64K buffer base
348  * offset (HAMMER2_OFF_MASK_HI) and a 64K buffer index (HAMMER2_OFF_MASK_LO).
349  *
350  * Indexes into physical buffers are always 64-byte aligned.  The low 6 bits
351  * of the data offset field specifies how large the data chunk being pointed
352  * to as a power of 2.  The theoretical minimum radix is thus 6 (The space
353  * needed in the low bits of the data offset field).  However, the practical
354  * minimum allocation chunk size is 1KB (a radix of 10), so HAMMER2 sets
355  * HAMMER2_RADIX_MIN to 10.  The maximum radix is currently 16 (64KB), but
356  * we fully intend to support larger extents in the future.
357  */
358 #define HAMMER2_OFF_BAD         ((hammer2_off_t)-1)
359 #define HAMMER2_OFF_MASK        0xFFFFFFFFFFFFFFC0ULL
360 #define HAMMER2_OFF_MASK_LO     (HAMMER2_OFF_MASK & HAMMER2_PBUFMASK64)
361 #define HAMMER2_OFF_MASK_HI     (~HAMMER2_PBUFMASK64)
362 #define HAMMER2_OFF_MASK_RADIX  0x000000000000003FULL
363 #define HAMMER2_MAX_COPIES      6
364
365 /*
366  * HAMMER2 directory support and pre-defined keys
367  */
368 #define HAMMER2_DIRHASH_VISIBLE 0x8000000000000000ULL
369 #define HAMMER2_DIRHASH_USERMSK 0x7FFFFFFFFFFFFFFFULL
370 #define HAMMER2_DIRHASH_LOMASK  0x0000000000007FFFULL
371 #define HAMMER2_DIRHASH_HIMASK  0xFFFFFFFFFFFF0000ULL
372 #define HAMMER2_DIRHASH_FORCED  0x0000000000008000ULL   /* bit forced on */
373
374 #define HAMMER2_SROOT_KEY       0x0000000000000000ULL   /* volume to sroot */
375
376 /************************************************************************
377  *                              DMSG SUPPORT                            *
378  ************************************************************************
379  * LNK_VOLCONF
380  *
381  * All HAMMER2 directories directly under the super-root on your local
382  * media can be mounted separately, even if they share the same physical
383  * device.
384  *
385  * When you do a HAMMER2 mount you are effectively tying into a HAMMER2
386  * cluster via local media.  The local media does not have to participate
387  * in the cluster, other than to provide the hammer2_volconf[] array and
388  * root inode for the mount.
389  *
390  * This is important: The mount device path you specify serves to bootstrap
391  * your entry into the cluster, but your mount will make active connections
392  * to ALL copy elements in the hammer2_volconf[] array which match the
393  * PFSID of the directory in the super-root that you specified.  The local
394  * media path does not have to be mentioned in this array but becomes part
395  * of the cluster based on its type and access rights.  ALL ELEMENTS ARE
396  * TREATED ACCORDING TO TYPE NO MATTER WHICH ONE YOU MOUNT FROM.
397  *
398  * The actual cluster may be far larger than the elements you list in the
399  * hammer2_volconf[] array.  You list only the elements you wish to
400  * directly connect to and you are able to access the rest of the cluster
401  * indirectly through those connections.
402  *
403  * WARNING!  This structure must be exactly 128 bytes long for its config
404  *           array to fit in the volume header.
405  */
406 struct hammer2_volconf {
407         uint8_t copyid;         /* 00    copyid 0-255 (must match slot) */
408         uint8_t inprog;         /* 01    operation in progress, or 0 */
409         uint8_t chain_to;       /* 02    operation chaining to, or 0 */
410         uint8_t chain_from;     /* 03    operation chaining from, or 0 */
411         uint16_t flags;         /* 04-05 flags field */
412         uint8_t error;          /* 06    last operational error */
413         uint8_t priority;       /* 07    priority and round-robin flag */
414         uint8_t remote_pfs_type;/* 08    probed direct remote PFS type */
415         uint8_t reserved08[23]; /* 09-1F */
416         uuid_t  pfs_clid;       /* 20-2F copy target must match this uuid */
417         uint8_t label[16];      /* 30-3F import/export label */
418         uint8_t path[64];       /* 40-7F target specification string or key */
419 };
420
421 typedef struct hammer2_volconf hammer2_volconf_t;
422
423 #define DMSG_VOLF_ENABLED       0x0001
424 #define DMSG_VOLF_INPROG        0x0002
425 #define DMSG_VOLF_CONN_RR       0x80    /* round-robin at same priority */
426 #define DMSG_VOLF_CONN_EF       0x40    /* media errors flagged */
427 #define DMSG_VOLF_CONN_PRI      0x0F    /* select priority 0-15 (15=best) */
428
429 struct dmsg_lnk_hammer2_volconf {
430         dmsg_hdr_t              head;
431         hammer2_volconf_t       copy;   /* copy spec */
432         int32_t                 index;
433         int32_t                 unused01;
434         uuid_t                  mediaid;
435         int64_t                 reserved02[32];
436 };
437
438 typedef struct dmsg_lnk_hammer2_volconf dmsg_lnk_hammer2_volconf_t;
439
440 #define DMSG_LNK_HAMMER2_VOLCONF DMSG_LNK(DMSG_LNK_CMD_HAMMER2_VOLCONF, \
441                                           dmsg_lnk_hammer2_volconf)
442
443 #define H2_LNK_VOLCONF(msg)     ((dmsg_lnk_hammer2_volconf_t *)(msg)->any.buf)
444
445 /*
446  * The media block reference structure.  This forms the core of the HAMMER2
447  * media topology recursion.  This 64-byte data structure is embedded in the
448  * volume header, in inodes (which are also directory entries), and in
449  * indirect blocks.
450  *
451  * A blockref references a single media item, which typically can be a
452  * directory entry (aka inode), indirect block, or data block.
453  *
454  * The primary feature a blockref represents is the ability to validate
455  * the entire tree underneath it via its check code.  Any modification to
456  * anything propagates up the blockref tree all the way to the root, replacing
457  * the related blocks.  Propagations can shortcut to the volume root to
458  * implement the 'fast syncing' feature but this only delays the eventual
459  * propagation.
460  *
461  * The check code can be a simple 32-bit iscsi code, a 64-bit crc,
462  * or as complex as a 192 bit cryptographic hash.  192 bits is the maximum
463  * supported check code size, which is not sufficient for unverified dedup
464  * UNLESS one doesn't mind once-in-a-blue-moon data corruption (such as when
465  * farming web data).  HAMMER2 has an unverified dedup feature for just this
466  * purpose.
467  *
468  * --
469  *
470  * NOTE: The range of keys represented by the blockref is (key) to
471  *       ((key) + (1LL << keybits) - 1).  HAMMER2 usually populates
472  *       blocks bottom-up, inserting a new root when radix expansion
473  *       is required.
474  *
475  * --
476  *                              FUTURE BLOCKREF EXPANSION
477  *
478  * In order to implement a 256-bit content addressable index we want to
479  * have a 256-bit key which essentially represents the cryptographic hash.
480  * (so, 64-bit key + 192-bit crypto-hash or 256-bit key-is-the-hash +
481  * 32-bit consistency check for indirect block layers).
482  *
483  * THIS IS POSSIBLE in a 64-byte blockref structure.  Of course, any number
484  * of bits can be represented by sizing the blockref.  For the purposes of
485  * HAMMER2 though my limit is 256 bits.  Not only that, but it will be an
486  * optimal construction because H2 already uses a variably-sized radix to
487  * pack the blockrefs at each level.  A 256-bit mechanic would allow us
488  * to implement a content-addressable index.
489  */
490 struct hammer2_blockref {               /* MUST BE EXACTLY 64 BYTES */
491         uint8_t         type;           /* type of underlying item */
492         uint8_t         methods;        /* check method & compression method */
493         uint8_t         copyid;         /* specify which copy this is */
494         uint8_t         keybits;        /* #of keybits masked off 0=leaf */
495         uint8_t         vradix;         /* virtual data/meta-data size */
496         uint8_t         flags;          /* blockref flags */
497         uint8_t         reserved06;
498         uint8_t         reserved07;
499         hammer2_key_t   key;            /* key specification */
500         hammer2_tid_t   mirror_tid;     /* propagate for mirror scan */
501         hammer2_tid_t   modify_tid;     /* modifications sans propagation */
502         hammer2_off_t   data_off;       /* low 6 bits is phys size (radix)*/
503         union {                         /* check info */
504                 char    buf[24];
505                 struct {
506                         uint32_t value;
507                         uint32_t unused[5];
508                 } iscsi32;
509                 struct {
510                         uint64_t value;
511                         uint64_t unused[2];
512                 } crc64;
513                 struct {
514                         char data[24];
515                 } sha192;
516
517                 /*
518                  * Freemap hints are embedded in addition to the icrc32.
519                  *
520                  * bigmask - Radixes available for allocation (0-31).
521                  *           Heuristical (may be permissive but not
522                  *           restrictive).  Typically only radix values
523                  *           10-16 are used (i.e. (1<<10) through (1<<16)).
524                  *
525                  * avail   - Total available space remaining, in bytes
526                  */
527                 struct {
528                         uint32_t icrc32;
529                         uint32_t bigmask;       /* available radixes */
530                         uint64_t avail;         /* total available bytes */
531                         uint64_t unused;        /* unused must be 0 */
532                 } freemap;
533         } check;
534 };
535
536 typedef struct hammer2_blockref hammer2_blockref_t;
537
538 #define HAMMER2_BLOCKREF_BYTES          64      /* blockref struct in bytes */
539
540 /*
541  * On-media and off-media blockref types.
542  */
543 #define HAMMER2_BREF_TYPE_EMPTY         0
544 #define HAMMER2_BREF_TYPE_INODE         1
545 #define HAMMER2_BREF_TYPE_INDIRECT      2
546 #define HAMMER2_BREF_TYPE_DATA          3
547 #define HAMMER2_BREF_TYPE_UNUSED04      4
548 #define HAMMER2_BREF_TYPE_FREEMAP_NODE  5
549 #define HAMMER2_BREF_TYPE_FREEMAP_LEAF  6
550 #define HAMMER2_BREF_TYPE_FREEMAP       254     /* pseudo-type */
551 #define HAMMER2_BREF_TYPE_VOLUME        255     /* pseudo-type */
552
553 #define HAMMER2_BREF_FLAG_PFSROOT       0x01    /* see also related opflag */
554 #define HAMMER2_BREF_FLAG_ZERO          0x02
555
556 /*
557  * Encode/decode check mode and compression mode for
558  * bref.methods.  The compression level is not encoded in
559  * bref.methods.
560  */
561 #define HAMMER2_ENC_CHECK(n)            (((n) & 15) << 4)
562 #define HAMMER2_DEC_CHECK(n)            (((n) >> 4) & 15)
563 #define HAMMER2_ENC_COMP(n)             ((n) & 15)
564 #define HAMMER2_DEC_COMP(n)             ((n) & 15)
565
566 #define HAMMER2_CHECK_NONE              0
567 #define HAMMER2_CHECK_DISABLED          1
568 #define HAMMER2_CHECK_ISCSI32           2
569 #define HAMMER2_CHECK_CRC64             3
570 #define HAMMER2_CHECK_SHA192            4
571 #define HAMMER2_CHECK_FREEMAP           5
572
573 /* user-specifiable check modes only */
574 #define HAMMER2_CHECK_STRINGS           { "none", "disabled", "crc32", \
575                                           "crc64", "sha192" }
576 #define HAMMER2_CHECK_STRINGS_COUNT     5
577
578 /*
579  * Encode/decode check or compression algorithm request in
580  * ipdata->check_algo and ipdata->comp_algo.
581  */
582 #define HAMMER2_ENC_ALGO(n)             (n)
583 #define HAMMER2_DEC_ALGO(n)             ((n) & 15)
584 #define HAMMER2_ENC_LEVEL(n)            ((n) << 4)
585 #define HAMMER2_DEC_LEVEL(n)            (((n) >> 4) & 15)
586
587 #define HAMMER2_COMP_NONE               0
588 #define HAMMER2_COMP_AUTOZERO           1
589 #define HAMMER2_COMP_LZ4                2
590 #define HAMMER2_COMP_ZLIB               3
591
592 #define HAMMER2_COMP_NEWFS_DEFAULT      HAMMER2_COMP_LZ4
593 #define HAMMER2_COMP_STRINGS            { "none", "autozero", "lz4", "zlib" }
594 #define HAMMER2_COMP_STRINGS_COUNT      4
595
596
597 /*
598  * HAMMER2 block references are collected into sets of 8 blockrefs.  These
599  * sets are fully associative, meaning the elements making up a set are
600  * not sorted in any way and may contain duplicate entries, holes, or
601  * entries which shortcut multiple levels of indirection.  Sets are used
602  * in various ways:
603  *
604  * (1) When redundancy is desired a set may contain several duplicate
605  *     entries pointing to different copies of the same data.  Up to 8 copies
606  *     are supported but the set structure becomes a bit inefficient once
607  *     you go over 4.
608  *
609  * (2) The blockrefs in a set can shortcut multiple levels of indirections
610  *     within the bounds imposed by the parent of set.
611  *
612  * When a set fills up another level of indirection is inserted, moving
613  * some or all of the set's contents into indirect blocks placed under the
614  * set.  This is a top-down approach in that indirect blocks are not created
615  * until the set actually becomes full (that is, the entries in the set can
616  * shortcut the indirect blocks when the set is not full).  Depending on how
617  * things are filled multiple indirect blocks will eventually be created.
618  *
619  * Indirect blocks are typically 4KB (64 entres) or 64KB (1024 entries) and
620  * are also treated as fully set-associative.
621  */
622 struct hammer2_blockset {
623         hammer2_blockref_t      blockref[HAMMER2_SET_COUNT];
624 };
625
626 typedef struct hammer2_blockset hammer2_blockset_t;
627
628 /*
629  * Catch programmer snafus
630  */
631 #if (1 << HAMMER2_SET_RADIX) != HAMMER2_SET_COUNT
632 #error "hammer2 direct radix is incorrect"
633 #endif
634 #if (1 << HAMMER2_PBUFRADIX) != HAMMER2_PBUFSIZE
635 #error "HAMMER2_PBUFRADIX and HAMMER2_PBUFSIZE are inconsistent"
636 #endif
637 #if (1 << HAMMER2_RADIX_MIN) != HAMMER2_ALLOC_MIN
638 #error "HAMMER2_RADIX_MIN and HAMMER2_ALLOC_MIN are inconsistent"
639 #endif
640
641 /*
642  * hammer2_bmap_data - A freemap entry in the LEVEL1 block.
643  *
644  * Each 64-byte entry contains the bitmap and meta-data required to manage
645  * a LEVEL0 (2MB) block of storage.  The storage is managed in 128 x 16KB
646  * chunks.  Smaller allocation granularity is supported via a linear iterator
647  * and/or must otherwise be tracked in ram.
648  *
649  * (data structure must be 64 bytes exactly)
650  *
651  * linear  - A BYTE linear allocation offset used for sub-16KB allocations
652  *           only.  May contain values between 0 and 2MB.  Must be ignored
653  *           if 16KB-aligned (i.e. force bitmap scan), otherwise may be
654  *           used to sub-allocate within the 16KB block (which is already
655  *           marked as allocated in the bitmap).
656  *
657  *           Sub-allocations need only be 1KB-aligned and do not have to be
658  *           size-aligned, and 16KB or larger allocations do not update this
659  *           field, resulting in pretty good packing.
660  *
661  *           Please note that file data granularity may be limited by
662  *           other issues such as buffer cache direct-mapping and the
663  *           desire to support sector sizes up to 16KB (so H2 only issues
664  *           I/O's in multiples of 16KB anyway).
665  *
666  * class   - Clustering class.  Cleared to 0 only if the entire leaf becomes
667  *           free.  Used to cluster device buffers so all elements must have
668  *           the same device block size, but may mix logical sizes.
669  *
670  *           Typically integrated with the blockref type in the upper 8 bits
671  *           to localize inodes and indrect blocks, improving bulk free scans
672  *           and directory scans.
673  *
674  * bitmap  - Two bits per 16KB allocation block arranged in arrays of
675  *           32-bit elements, 128x2 bits representing ~2MB worth of media
676  *           storage.  Bit patterns are as follows:
677  *
678  *           00 Unallocated
679  *           01 (reserved)
680  *           10 Possibly free
681  *           11 Allocated
682  */
683 struct hammer2_bmap_data {
684         int32_t linear;         /* 00 linear sub-granular allocation offset */
685         uint16_t class;         /* 04-05 clustering class ((type<<8)|radix) */
686         uint8_t reserved06;     /* 06 */
687         uint8_t reserved07;     /* 07 */
688         uint32_t reserved08;    /* 08 */
689         uint32_t reserved0C;    /* 0C */
690         uint32_t reserved10;    /* 10 */
691         uint32_t reserved14;    /* 14 */
692         uint32_t reserved18;    /* 18 */
693         uint32_t avail;         /* 1C */
694         uint32_t bitmap[8];     /* 20-3F 256 bits manages 2MB/16KB/2-bits */
695 };
696
697 typedef struct hammer2_bmap_data hammer2_bmap_data_t;
698
699 /*
700  * In HAMMER2 inodes ARE directory entries, with a special exception for
701  * hardlinks.  The inode number is stored in the inode rather than being
702  * based on the location of the inode (since the location moves every time
703  * the inode or anything underneath the inode is modified).
704  *
705  * The inode is 1024 bytes, made up of 256 bytes of meta-data, 256 bytes
706  * for the filename, and 512 bytes worth of direct file data OR an embedded
707  * blockset.
708  *
709  * Directories represent one inode per blockref.  Inodes are not laid out
710  * as a file but instead are represented by the related blockrefs.  The
711  * blockrefs, in turn, are indexed by the 64-bit directory hash key.  Remember
712  * that blocksets are fully associative, so a certain degree efficiency is
713  * achieved just from that.
714  *
715  * Up to 512 bytes of direct data can be embedded in an inode, and since
716  * inodes are essentially directory entries this also means that small data
717  * files end up simply being laid out linearly in the directory, resulting
718  * in fewer seeks and highly optimal access.
719  *
720  * The compression mode can be changed at any time in the inode and is
721  * recorded on a blockref-by-blockref basis.
722  *
723  * Hardlinks are supported via the inode map.  Essentially the way a hardlink
724  * works is that all individual directory entries representing the same file
725  * are special cased and specify the same inode number.  The actual file
726  * is placed in the nearest parent directory that is parent to all instances
727  * of the hardlink.  If all hardlinks to a file are in the same directory
728  * the actual file will also be placed in that directory.  This file uses
729  * the inode number as the directory entry key and is invisible to normal
730  * directory scans.  Real directory entry keys are differentiated from the
731  * inode number key via bit 63.  Access to the hardlink silently looks up
732  * the real file and forwards all operations to that file.  Removal of the
733  * last hardlink also removes the real file.
734  *
735  * (attr_tid) is only updated when the inode's specific attributes or regular
736  * file size has changed, and affects path lookups and stat.  (attr_tid)
737  * represents a special cache coherency lock under the inode.  The inode
738  * blockref's modify_tid will always cover it.
739  *
740  * (dirent_tid) is only updated when an entry under a directory inode has
741  * been created, deleted, renamed, or had its attributes change, and affects
742  * directory lookups and scans.  (dirent_tid) represents another special cache
743  * coherency lock under the inode.  The inode blockref's modify_tid will
744  * always cover it.
745  */
746 #define HAMMER2_INODE_BYTES             1024    /* (asserted by code) */
747 #define HAMMER2_INODE_MAXNAME           256     /* maximum name in bytes */
748 #define HAMMER2_INODE_VERSION_ONE       1
749
750 #define HAMMER2_INODE_HIDDENDIR         16      /* special inode */
751 #define HAMMER2_INODE_START             1024    /* dynamically allocated */
752
753 struct hammer2_inode_data {
754         uint16_t        version;        /* 0000 inode data version */
755         uint16_t        reserved02;     /* 0002 */
756
757         /*
758          * core inode attributes, inode type, misc flags
759          */
760         uint32_t        uflags;         /* 0004 chflags */
761         uint32_t        rmajor;         /* 0008 available for device nodes */
762         uint32_t        rminor;         /* 000C available for device nodes */
763         uint64_t        ctime;          /* 0010 inode change time */
764         uint64_t        mtime;          /* 0018 modified time */
765         uint64_t        atime;          /* 0020 access time (unsupported) */
766         uint64_t        btime;          /* 0028 birth time */
767         uuid_t          uid;            /* 0030 uid / degenerate unix uid */
768         uuid_t          gid;            /* 0040 gid / degenerate unix gid */
769
770         uint8_t         type;           /* 0050 object type */
771         uint8_t         op_flags;       /* 0051 operational flags */
772         uint16_t        cap_flags;      /* 0052 capability flags */
773         uint32_t        mode;           /* 0054 unix modes (typ low 16 bits) */
774
775         /*
776          * inode size, identification, localized recursive configuration
777          * for compression and backup copies.
778          */
779         hammer2_tid_t   inum;           /* 0058 inode number */
780         hammer2_off_t   size;           /* 0060 size of file */
781         uint64_t        nlinks;         /* 0068 hard links (typ only dirs) */
782         hammer2_tid_t   iparent;        /* 0070 parent inum (recovery only) */
783         hammer2_key_t   name_key;       /* 0078 full filename key */
784         uint16_t        name_len;       /* 0080 filename length */
785         uint8_t         ncopies;        /* 0082 ncopies to local media */
786         uint8_t         comp_algo;      /* 0083 compression request & algo */
787
788         /*
789          * These fields are currently only applicable to PFSROOTs.
790          *
791          * NOTE: We can't use {volume_data->fsid, pfs_clid} to uniquely
792          *       identify an instance of a PFS in the cluster because
793          *       a mount may contain more than one copy of the PFS as
794          *       a separate node.  {pfs_clid, pfs_fsid} must be used for
795          *       registration in the cluster.
796          */
797         uint8_t         target_type;    /* 0084 hardlink target type */
798         uint8_t         check_algo;     /* 0085 check code request & algo */
799         uint8_t         pfs_nmasters;   /* 0086 (if PFSROOT) if multi-master */
800         uint8_t         pfs_type;       /* 0087 (if PFSROOT) node type */
801         uint64_t        pfs_inum;       /* 0088 (if PFSROOT) inum allocator */
802         uuid_t          pfs_clid;       /* 0090 (if PFSROOT) cluster uuid */
803         uuid_t          pfs_fsid;       /* 00A0 (if PFSROOT) unique uuid */
804
805         /*
806          * Quotas and aggregate sub-tree inode and data counters.  Note that
807          * quotas are not replicated downward, they are explicitly set by
808          * the sysop and in-memory structures keep track of inheritence.
809          */
810         hammer2_key_t   data_quota;     /* 00B0 subtree quota in bytes */
811         hammer2_key_t   data_count;     /* 00B8 subtree byte count */
812         hammer2_key_t   inode_quota;    /* 00C0 subtree quota inode count */
813         hammer2_key_t   inode_count;    /* 00C8 subtree inode count */
814         hammer2_tid_t   attr_tid;       /* 00D0 attributes changed */
815         hammer2_tid_t   dirent_tid;     /* 00D8 directory/attr changed */
816
817         /*
818          * Tracks (possibly degenerate) free areas covering all sub-tree
819          * allocations under inode, not counting the inode itself.
820          * 0/0 indicates empty entry.  fully set-associative.
821          *
822          * (not yet implemented)
823          */
824         hammer2_off_t   reservedE0[4];  /* 00E0/E8/F0/F8 */
825
826         unsigned char   filename[HAMMER2_INODE_MAXNAME];
827                                         /* 0100-01FF (256 char, unterminated) */
828         union {                         /* 0200-03FF (64x8 = 512 bytes) */
829                 struct hammer2_blockset blockset;
830                 char data[HAMMER2_EMBEDDED_BYTES];
831         } u;
832 };
833
834 typedef struct hammer2_inode_data hammer2_inode_data_t;
835
836 #define HAMMER2_OPFLAG_DIRECTDATA       0x01
837 #define HAMMER2_OPFLAG_PFSROOT          0x02    /* (see also bref flag) */
838 #define HAMMER2_OPFLAG_COPYIDS          0x04    /* copyids override parent */
839
840 #define HAMMER2_OBJTYPE_UNKNOWN         0
841 #define HAMMER2_OBJTYPE_DIRECTORY       1
842 #define HAMMER2_OBJTYPE_REGFILE         2
843 #define HAMMER2_OBJTYPE_FIFO            4
844 #define HAMMER2_OBJTYPE_CDEV            5
845 #define HAMMER2_OBJTYPE_BDEV            6
846 #define HAMMER2_OBJTYPE_SOFTLINK        7
847 #define HAMMER2_OBJTYPE_HARDLINK        8       /* dummy entry for hardlink */
848 #define HAMMER2_OBJTYPE_SOCKET          9
849 #define HAMMER2_OBJTYPE_WHITEOUT        10
850
851 #define HAMMER2_COPYID_NONE             0
852 #define HAMMER2_COPYID_LOCAL            ((uint8_t)-1)
853
854 #define HAMMER2_COPYID_COUNT            256
855
856 /*
857  * PFS types identify a PFS on media and in LNK_SPAN messages.
858  *
859  * PFS types >= 16 belong to HAMMER, 0-15 are defined in sys/dmsg.h
860  */
861 /* 0-15 reserved by sys/dmsg.h */
862 #define HAMMER2_PFSTYPE_CACHE           16
863 #define HAMMER2_PFSTYPE_COPY            17
864 #define HAMMER2_PFSTYPE_SLAVE           18
865 #define HAMMER2_PFSTYPE_SOFT_SLAVE      19
866 #define HAMMER2_PFSTYPE_SOFT_MASTER     20
867 #define HAMMER2_PFSTYPE_MASTER          21
868 #define HAMMER2_PFSTYPE_SNAPSHOT        22
869 #define HAMMER2_PFSTYPE_SUPROOT         23
870 #define HAMMER2_PFSTYPE_MAX             32
871
872 /*
873  *                              Allocation Table
874  *
875  */
876
877
878 /*
879  * Flags (8 bits) - blockref, for freemap only
880  *
881  * Note that the minimum chunk size is 1KB so we could theoretically have
882  * 10 bits here, but we might have some future extension that allows a
883  * chunk size down to 256 bytes and if so we will need bits 8 and 9.
884  */
885 #define HAMMER2_AVF_SELMASK             0x03    /* select group */
886 #define HAMMER2_AVF_ALL_ALLOC           0x04    /* indicate all allocated */
887 #define HAMMER2_AVF_ALL_FREE            0x08    /* indicate all free */
888 #define HAMMER2_AVF_RESERVED10          0x10
889 #define HAMMER2_AVF_RESERVED20          0x20
890 #define HAMMER2_AVF_RESERVED40          0x40
891 #define HAMMER2_AVF_RESERVED80          0x80
892 #define HAMMER2_AVF_AVMASK32            ((uint32_t)0xFFFFFF00LU)
893 #define HAMMER2_AVF_AVMASK64            ((uint64_t)0xFFFFFFFFFFFFFF00LLU)
894
895 #define HAMMER2_AV_SELECT_A             0x00
896 #define HAMMER2_AV_SELECT_B             0x01
897 #define HAMMER2_AV_SELECT_C             0x02
898 #define HAMMER2_AV_SELECT_D             0x03
899
900 /*
901  * The volume header eats a 64K block.  There is currently an issue where
902  * we want to try to fit all nominal filesystem updates in a 512-byte section
903  * but it may be a lost cause due to the need for a blockset.
904  *
905  * All information is stored in host byte order.  The volume header's magic
906  * number may be checked to determine the byte order.  If you wish to mount
907  * between machines w/ different endian modes you'll need filesystem code
908  * which acts on the media data consistently (either all one way or all the
909  * other).  Our code currently does not do that.
910  *
911  * A read-write mount may have to recover missing allocations by doing an
912  * incremental mirror scan looking for modifications made after alloc_tid.
913  * If alloc_tid == last_tid then no recovery operation is needed.  Recovery
914  * operations are usually very, very fast.
915  *
916  * Read-only mounts do not need to do any recovery, access to the filesystem
917  * topology is always consistent after a crash (is always consistent, period).
918  * However, there may be shortcutted blockref updates present from deep in
919  * the tree which are stored in the volumeh eader and must be tracked on
920  * the fly.
921  *
922  * NOTE: The copyinfo[] array contains the configuration for both the
923  *       cluster connections and any local media copies.  The volume
924  *       header will be replicated for each local media copy.
925  *
926  *       The mount command may specify multiple medias or just one and
927  *       allow HAMMER2 to pick up the others when it checks the copyinfo[]
928  *       array on mount.
929  *
930  * NOTE: root_blockref points to the super-root directory, not the root
931  *       directory.  The root directory will be a subdirectory under the
932  *       super-root.
933  *
934  *       The super-root directory contains all root directories and all
935  *       snapshots (readonly or writable).  It is possible to do a
936  *       null-mount of the super-root using special path constructions
937  *       relative to your mounted root.
938  *
939  * NOTE: HAMMER2 allows any subdirectory tree to be managed as if it were
940  *       a PFS, including mirroring and storage quota operations, and this is
941  *       prefered over creating discrete PFSs in the super-root.  Instead
942  *       the super-root is most typically used to create writable snapshots,
943  *       alternative roots, and so forth.  The super-root is also used by
944  *       the automatic snapshotting mechanism.
945  */
946 #define HAMMER2_VOLUME_ID_HBO   0x48414d3205172011LLU
947 #define HAMMER2_VOLUME_ID_ABO   0x11201705324d4148LLU
948
949 struct hammer2_volume_data {
950         /*
951          * sector #0 - 512 bytes
952          */
953         uint64_t        magic;                  /* 0000 Signature */
954         hammer2_off_t   boot_beg;               /* 0008 Boot area (future) */
955         hammer2_off_t   boot_end;               /* 0010 (size = end - beg) */
956         hammer2_off_t   aux_beg;                /* 0018 Aux area (future) */
957         hammer2_off_t   aux_end;                /* 0020 (size = end - beg) */
958         hammer2_off_t   volu_size;              /* 0028 Volume size, bytes */
959
960         uint32_t        version;                /* 0030 */
961         uint32_t        flags;                  /* 0034 */
962         uint8_t         copyid;                 /* 0038 copyid of phys vol */
963         uint8_t         freemap_version;        /* 0039 freemap algorithm */
964         uint8_t         peer_type;              /* 003A HAMMER2_PEER_xxx */
965         uint8_t         reserved003B;           /* 003B */
966         uint32_t        reserved003C;           /* 003C */
967
968         uuid_t          fsid;                   /* 0040 */
969         uuid_t          fstype;                 /* 0050 */
970
971         /*
972          * allocator_size is precalculated at newfs time and does not include
973          * reserved blocks, boot, or redo areas.
974          *
975          * Initial non-reserved-area allocations do not use the freemap
976          * but instead adjust alloc_iterator.  Dynamic allocations take
977          * over starting at (allocator_beg).  This makes newfs_hammer2's
978          * job a lot easier and can also serve as a testing jig.
979          */
980         hammer2_off_t   allocator_size;         /* 0060 Total data space */
981         hammer2_off_t   allocator_free;         /* 0068 Free space */
982         hammer2_off_t   allocator_beg;          /* 0070 Initial allocations */
983
984         /*
985          * mirror_tid reflects the highest committed super-root change
986          * freemap_tid reflects the highest committed freemap change
987          *
988          * NOTE: mirror_tid does not track (and should not track) changes
989          *       made to or under PFS roots.
990          */
991         hammer2_tid_t   mirror_tid;             /* 0078 committed tid (vol) */
992         hammer2_tid_t   reserved0080;           /* 0080 */
993         hammer2_tid_t   reserved0088;           /* 0088 */
994         hammer2_tid_t   freemap_tid;            /* 0090 committed tid (fmap) */
995         hammer2_tid_t   bulkfree_tid;           /* 0098 bulkfree incremental */
996         hammer2_tid_t   reserved00A0[5];        /* 00A0-00C7 */
997
998         /*
999          * Copyids are allocated dynamically from the copyexists bitmap.
1000          * An id from the active copies set (up to 8, see copyinfo later on)
1001          * may still exist after the copy set has been removed from the
1002          * volume header and its bit will remain active in the bitmap and
1003          * cannot be reused until it is 100% removed from the hierarchy.
1004          */
1005         uint32_t        copyexists[8];          /* 00C8-00E7 copy exists bmap */
1006         char            reserved0140[248];      /* 00E8-01DF */
1007
1008         /*
1009          * 32 bit CRC array at the end of the first 512 byte sector.
1010          *
1011          * icrc_sects[7] - First 512-4 bytes of volume header (including all
1012          *                 the other icrc's except this one).
1013          *
1014          * icrc_sects[6] - Sector 1 (512 bytes) of volume header, which is
1015          *                 the blockset for the root.
1016          *
1017          * icrc_sects[5] - Sector 2
1018          * icrc_sects[4] - Sector 3
1019          * icrc_sects[3] - Sector 4 (the freemap blockset)
1020          */
1021         hammer2_crc32_t icrc_sects[8];          /* 01E0-01FF */
1022
1023         /*
1024          * sector #1 - 512 bytes
1025          *
1026          * The entire sector is used by a blockset.
1027          */
1028         hammer2_blockset_t sroot_blockset;      /* 0200-03FF Superroot dir */
1029
1030         /*
1031          * sector #2-7
1032          */
1033         char    sector2[512];                   /* 0400-05FF reserved */
1034         char    sector3[512];                   /* 0600-07FF reserved */
1035         hammer2_blockset_t freemap_blockset;    /* 0800-09FF freemap  */
1036         char    sector5[512];                   /* 0A00-0BFF reserved */
1037         char    sector6[512];                   /* 0C00-0DFF reserved */
1038         char    sector7[512];                   /* 0E00-0FFF reserved */
1039
1040         /*
1041          * sector #8-71 - 32768 bytes
1042          *
1043          * Contains the configuration for up to 256 copyinfo targets.  These
1044          * specify local and remote copies operating as masters or slaves.
1045          * copyid's 0 and 255 are reserved (0 indicates an empty slot and 255
1046          * indicates the local media).
1047          *
1048          * Each inode contains a set of up to 8 copyids, either inherited
1049          * from its parent or explicitly specified in the inode, which
1050          * indexes into this array.
1051          */
1052                                                 /* 1000-8FFF copyinfo config */
1053         hammer2_volconf_t copyinfo[HAMMER2_COPYID_COUNT];
1054
1055         /*
1056          * Remaining sections are reserved for future use.
1057          */
1058         char            reserved0400[0x6FFC];   /* 9000-FFFB reserved */
1059
1060         /*
1061          * icrc on entire volume header
1062          */
1063         hammer2_crc32_t icrc_volheader;         /* FFFC-FFFF full volume icrc*/
1064 };
1065
1066 typedef struct hammer2_volume_data hammer2_volume_data_t;
1067
1068 /*
1069  * Various parts of the volume header have their own iCRCs.
1070  *
1071  * The first 512 bytes has its own iCRC stored at the end of the 512 bytes
1072  * and not included the icrc calculation.
1073  *
1074  * The second 512 bytes also has its own iCRC but it is stored in the first
1075  * 512 bytes so it covers the entire second 512 bytes.
1076  *
1077  * The whole volume block (64KB) has an iCRC covering all but the last 4 bytes,
1078  * which is where the iCRC for the whole volume is stored.  This is currently
1079  * a catch-all for anything not individually iCRCd.
1080  */
1081 #define HAMMER2_VOL_ICRC_SECT0          7
1082 #define HAMMER2_VOL_ICRC_SECT1          6
1083
1084 #define HAMMER2_VOLUME_BYTES            65536
1085
1086 #define HAMMER2_VOLUME_ICRC0_OFF        0
1087 #define HAMMER2_VOLUME_ICRC1_OFF        512
1088 #define HAMMER2_VOLUME_ICRCVH_OFF       0
1089
1090 #define HAMMER2_VOLUME_ICRC0_SIZE       (512 - 4)
1091 #define HAMMER2_VOLUME_ICRC1_SIZE       (512)
1092 #define HAMMER2_VOLUME_ICRCVH_SIZE      (65536 - 4)
1093
1094 #define HAMMER2_VOL_VERSION_MIN         1
1095 #define HAMMER2_VOL_VERSION_DEFAULT     1
1096 #define HAMMER2_VOL_VERSION_WIP         2
1097
1098 #define HAMMER2_NUM_VOLHDRS             4
1099
1100 union hammer2_media_data {
1101         hammer2_volume_data_t   voldata;
1102         hammer2_inode_data_t    ipdata;
1103         hammer2_blockref_t      npdata[HAMMER2_IND_COUNT_MAX];
1104         hammer2_bmap_data_t     bmdata[HAMMER2_FREEMAP_COUNT];
1105         char                    buf[HAMMER2_PBUFSIZE];
1106 };
1107
1108 typedef union hammer2_media_data hammer2_media_data_t;
1109
1110 #endif /* !_VFS_HAMMER2_DISK_H_ */