]> git.sesse.net Git - bcachefs-tools-debian/blob - libbcachefs/bcachefs.h
Update bcachefs sources to 4837f82ee1 bcachefs: Use cached iterators for alloc btree
[bcachefs-tools-debian] / libbcachefs / bcachefs.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef _BCACHEFS_H
3 #define _BCACHEFS_H
4
5 /*
6  * SOME HIGH LEVEL CODE DOCUMENTATION:
7  *
8  * Bcache mostly works with cache sets, cache devices, and backing devices.
9  *
10  * Support for multiple cache devices hasn't quite been finished off yet, but
11  * it's about 95% plumbed through. A cache set and its cache devices is sort of
12  * like a md raid array and its component devices. Most of the code doesn't care
13  * about individual cache devices, the main abstraction is the cache set.
14  *
15  * Multiple cache devices is intended to give us the ability to mirror dirty
16  * cached data and metadata, without mirroring clean cached data.
17  *
18  * Backing devices are different, in that they have a lifetime independent of a
19  * cache set. When you register a newly formatted backing device it'll come up
20  * in passthrough mode, and then you can attach and detach a backing device from
21  * a cache set at runtime - while it's mounted and in use. Detaching implicitly
22  * invalidates any cached data for that backing device.
23  *
24  * A cache set can have multiple (many) backing devices attached to it.
25  *
26  * There's also flash only volumes - this is the reason for the distinction
27  * between struct cached_dev and struct bcache_device. A flash only volume
28  * works much like a bcache device that has a backing device, except the
29  * "cached" data is always dirty. The end result is that we get thin
30  * provisioning with very little additional code.
31  *
32  * Flash only volumes work but they're not production ready because the moving
33  * garbage collector needs more work. More on that later.
34  *
35  * BUCKETS/ALLOCATION:
36  *
37  * Bcache is primarily designed for caching, which means that in normal
38  * operation all of our available space will be allocated. Thus, we need an
39  * efficient way of deleting things from the cache so we can write new things to
40  * it.
41  *
42  * To do this, we first divide the cache device up into buckets. A bucket is the
43  * unit of allocation; they're typically around 1 mb - anywhere from 128k to 2M+
44  * works efficiently.
45  *
46  * Each bucket has a 16 bit priority, and an 8 bit generation associated with
47  * it. The gens and priorities for all the buckets are stored contiguously and
48  * packed on disk (in a linked list of buckets - aside from the superblock, all
49  * of bcache's metadata is stored in buckets).
50  *
51  * The priority is used to implement an LRU. We reset a bucket's priority when
52  * we allocate it or on cache it, and every so often we decrement the priority
53  * of each bucket. It could be used to implement something more sophisticated,
54  * if anyone ever gets around to it.
55  *
56  * The generation is used for invalidating buckets. Each pointer also has an 8
57  * bit generation embedded in it; for a pointer to be considered valid, its gen
58  * must match the gen of the bucket it points into.  Thus, to reuse a bucket all
59  * we have to do is increment its gen (and write its new gen to disk; we batch
60  * this up).
61  *
62  * Bcache is entirely COW - we never write twice to a bucket, even buckets that
63  * contain metadata (including btree nodes).
64  *
65  * THE BTREE:
66  *
67  * Bcache is in large part design around the btree.
68  *
69  * At a high level, the btree is just an index of key -> ptr tuples.
70  *
71  * Keys represent extents, and thus have a size field. Keys also have a variable
72  * number of pointers attached to them (potentially zero, which is handy for
73  * invalidating the cache).
74  *
75  * The key itself is an inode:offset pair. The inode number corresponds to a
76  * backing device or a flash only volume. The offset is the ending offset of the
77  * extent within the inode - not the starting offset; this makes lookups
78  * slightly more convenient.
79  *
80  * Pointers contain the cache device id, the offset on that device, and an 8 bit
81  * generation number. More on the gen later.
82  *
83  * Index lookups are not fully abstracted - cache lookups in particular are
84  * still somewhat mixed in with the btree code, but things are headed in that
85  * direction.
86  *
87  * Updates are fairly well abstracted, though. There are two different ways of
88  * updating the btree; insert and replace.
89  *
90  * BTREE_INSERT will just take a list of keys and insert them into the btree -
91  * overwriting (possibly only partially) any extents they overlap with. This is
92  * used to update the index after a write.
93  *
94  * BTREE_REPLACE is really cmpxchg(); it inserts a key into the btree iff it is
95  * overwriting a key that matches another given key. This is used for inserting
96  * data into the cache after a cache miss, and for background writeback, and for
97  * the moving garbage collector.
98  *
99  * There is no "delete" operation; deleting things from the index is
100  * accomplished by either by invalidating pointers (by incrementing a bucket's
101  * gen) or by inserting a key with 0 pointers - which will overwrite anything
102  * previously present at that location in the index.
103  *
104  * This means that there are always stale/invalid keys in the btree. They're
105  * filtered out by the code that iterates through a btree node, and removed when
106  * a btree node is rewritten.
107  *
108  * BTREE NODES:
109  *
110  * Our unit of allocation is a bucket, and we we can't arbitrarily allocate and
111  * free smaller than a bucket - so, that's how big our btree nodes are.
112  *
113  * (If buckets are really big we'll only use part of the bucket for a btree node
114  * - no less than 1/4th - but a bucket still contains no more than a single
115  * btree node. I'd actually like to change this, but for now we rely on the
116  * bucket's gen for deleting btree nodes when we rewrite/split a node.)
117  *
118  * Anyways, btree nodes are big - big enough to be inefficient with a textbook
119  * btree implementation.
120  *
121  * The way this is solved is that btree nodes are internally log structured; we
122  * can append new keys to an existing btree node without rewriting it. This
123  * means each set of keys we write is sorted, but the node is not.
124  *
125  * We maintain this log structure in memory - keeping 1Mb of keys sorted would
126  * be expensive, and we have to distinguish between the keys we have written and
127  * the keys we haven't. So to do a lookup in a btree node, we have to search
128  * each sorted set. But we do merge written sets together lazily, so the cost of
129  * these extra searches is quite low (normally most of the keys in a btree node
130  * will be in one big set, and then there'll be one or two sets that are much
131  * smaller).
132  *
133  * This log structure makes bcache's btree more of a hybrid between a
134  * conventional btree and a compacting data structure, with some of the
135  * advantages of both.
136  *
137  * GARBAGE COLLECTION:
138  *
139  * We can't just invalidate any bucket - it might contain dirty data or
140  * metadata. If it once contained dirty data, other writes might overwrite it
141  * later, leaving no valid pointers into that bucket in the index.
142  *
143  * Thus, the primary purpose of garbage collection is to find buckets to reuse.
144  * It also counts how much valid data it each bucket currently contains, so that
145  * allocation can reuse buckets sooner when they've been mostly overwritten.
146  *
147  * It also does some things that are really internal to the btree
148  * implementation. If a btree node contains pointers that are stale by more than
149  * some threshold, it rewrites the btree node to avoid the bucket's generation
150  * wrapping around. It also merges adjacent btree nodes if they're empty enough.
151  *
152  * THE JOURNAL:
153  *
154  * Bcache's journal is not necessary for consistency; we always strictly
155  * order metadata writes so that the btree and everything else is consistent on
156  * disk in the event of an unclean shutdown, and in fact bcache had writeback
157  * caching (with recovery from unclean shutdown) before journalling was
158  * implemented.
159  *
160  * Rather, the journal is purely a performance optimization; we can't complete a
161  * write until we've updated the index on disk, otherwise the cache would be
162  * inconsistent in the event of an unclean shutdown. This means that without the
163  * journal, on random write workloads we constantly have to update all the leaf
164  * nodes in the btree, and those writes will be mostly empty (appending at most
165  * a few keys each) - highly inefficient in terms of amount of metadata writes,
166  * and it puts more strain on the various btree resorting/compacting code.
167  *
168  * The journal is just a log of keys we've inserted; on startup we just reinsert
169  * all the keys in the open journal entries. That means that when we're updating
170  * a node in the btree, we can wait until a 4k block of keys fills up before
171  * writing them out.
172  *
173  * For simplicity, we only journal updates to leaf nodes; updates to parent
174  * nodes are rare enough (since our leaf nodes are huge) that it wasn't worth
175  * the complexity to deal with journalling them (in particular, journal replay)
176  * - updates to non leaf nodes just happen synchronously (see btree_split()).
177  */
178
179 #undef pr_fmt
180 #define pr_fmt(fmt) "bcachefs: %s() " fmt "\n", __func__
181
182 #include <linux/bug.h>
183 #include <linux/bio.h>
184 #include <linux/closure.h>
185 #include <linux/kobject.h>
186 #include <linux/list.h>
187 #include <linux/math64.h>
188 #include <linux/mutex.h>
189 #include <linux/percpu-refcount.h>
190 #include <linux/percpu-rwsem.h>
191 #include <linux/rhashtable.h>
192 #include <linux/rwsem.h>
193 #include <linux/semaphore.h>
194 #include <linux/seqlock.h>
195 #include <linux/shrinker.h>
196 #include <linux/types.h>
197 #include <linux/workqueue.h>
198 #include <linux/zstd.h>
199
200 #include "bcachefs_format.h"
201 #include "fifo.h"
202 #include "opts.h"
203 #include "util.h"
204
205 #include <linux/dynamic_fault.h>
206
207 #define bch2_fs_init_fault(name)                                        \
208         dynamic_fault("bcachefs:bch_fs_init:" name)
209 #define bch2_meta_read_fault(name)                                      \
210          dynamic_fault("bcachefs:meta:read:" name)
211 #define bch2_meta_write_fault(name)                                     \
212          dynamic_fault("bcachefs:meta:write:" name)
213
214 #ifdef __KERNEL__
215 #define bch2_fmt(_c, fmt)       "bcachefs (%s): " fmt "\n", ((_c)->name)
216 #else
217 #define bch2_fmt(_c, fmt)       fmt "\n"
218 #endif
219
220 #define bch_info(c, fmt, ...) \
221         printk(KERN_INFO bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
222 #define bch_notice(c, fmt, ...) \
223         printk(KERN_NOTICE bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
224 #define bch_warn(c, fmt, ...) \
225         printk(KERN_WARNING bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
226 #define bch_warn_ratelimited(c, fmt, ...) \
227         printk_ratelimited(KERN_WARNING bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
228 #define bch_err(c, fmt, ...) \
229         printk(KERN_ERR bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
230 #define bch_err_ratelimited(c, fmt, ...) \
231         printk_ratelimited(KERN_ERR bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
232
233 #define bch_verbose(c, fmt, ...)                                        \
234 do {                                                                    \
235         if ((c)->opts.verbose)                                          \
236                 bch_info(c, fmt, ##__VA_ARGS__);                        \
237 } while (0)
238
239 #define pr_verbose_init(opts, fmt, ...)                                 \
240 do {                                                                    \
241         if (opt_get(opts, verbose))                                     \
242                 pr_info(fmt, ##__VA_ARGS__);                            \
243 } while (0)
244
245 /* Parameters that are useful for debugging, but should always be compiled in: */
246 #define BCH_DEBUG_PARAMS_ALWAYS()                                       \
247         BCH_DEBUG_PARAM(key_merging_disabled,                           \
248                 "Disables merging of extents")                          \
249         BCH_DEBUG_PARAM(btree_gc_always_rewrite,                        \
250                 "Causes mark and sweep to compact and rewrite every "   \
251                 "btree node it traverses")                              \
252         BCH_DEBUG_PARAM(btree_gc_rewrite_disabled,                      \
253                 "Disables rewriting of btree nodes during mark and sweep")\
254         BCH_DEBUG_PARAM(btree_shrinker_disabled,                        \
255                 "Disables the shrinker callback for the btree node cache")
256
257 /* Parameters that should only be compiled in in debug mode: */
258 #define BCH_DEBUG_PARAMS_DEBUG()                                        \
259         BCH_DEBUG_PARAM(expensive_debug_checks,                         \
260                 "Enables various runtime debugging checks that "        \
261                 "significantly affect performance")                     \
262         BCH_DEBUG_PARAM(debug_check_iterators,                          \
263                 "Enables extra verification for btree iterators")       \
264         BCH_DEBUG_PARAM(debug_check_bkeys,                              \
265                 "Run bkey_debugcheck (primarily checking GC/allocation "\
266                 "information) when iterating over keys")                \
267         BCH_DEBUG_PARAM(verify_btree_ondisk,                            \
268                 "Reread btree nodes at various points to verify the "   \
269                 "mergesort in the read path against modifications "     \
270                 "done in memory")                                       \
271         BCH_DEBUG_PARAM(journal_seq_verify,                             \
272                 "Store the journal sequence number in the version "     \
273                 "number of every btree key, and verify that btree "     \
274                 "update ordering is preserved during recovery")         \
275         BCH_DEBUG_PARAM(inject_invalid_keys,                            \
276                 "Store the journal sequence number in the version "     \
277                 "number of every btree key, and verify that btree "     \
278                 "update ordering is preserved during recovery")         \
279         BCH_DEBUG_PARAM(test_alloc_startup,                             \
280                 "Force allocator startup to use the slowpath where it"  \
281                 "can't find enough free buckets without invalidating"   \
282                 "cached data")                                          \
283         BCH_DEBUG_PARAM(force_reconstruct_read,                         \
284                 "Force reads to use the reconstruct path, when reading" \
285                 "from erasure coded extents")                           \
286         BCH_DEBUG_PARAM(test_restart_gc,                                \
287                 "Test restarting mark and sweep gc when bucket gens change")
288
289 #define BCH_DEBUG_PARAMS_ALL() BCH_DEBUG_PARAMS_ALWAYS() BCH_DEBUG_PARAMS_DEBUG()
290
291 #ifdef CONFIG_BCACHEFS_DEBUG
292 #define BCH_DEBUG_PARAMS() BCH_DEBUG_PARAMS_ALL()
293 #else
294 #define BCH_DEBUG_PARAMS() BCH_DEBUG_PARAMS_ALWAYS()
295 #endif
296
297 #define BCH_TIME_STATS()                        \
298         x(btree_node_mem_alloc)                 \
299         x(btree_node_split)                     \
300         x(btree_node_sort)                      \
301         x(btree_node_read)                      \
302         x(btree_gc)                             \
303         x(btree_lock_contended_read)            \
304         x(btree_lock_contended_intent)          \
305         x(btree_lock_contended_write)           \
306         x(data_write)                           \
307         x(data_read)                            \
308         x(data_promote)                         \
309         x(journal_write)                        \
310         x(journal_delay)                        \
311         x(journal_flush_seq)                    \
312         x(blocked_journal)                      \
313         x(blocked_allocate)                     \
314         x(blocked_allocate_open_bucket)
315
316 enum bch_time_stats {
317 #define x(name) BCH_TIME_##name,
318         BCH_TIME_STATS()
319 #undef x
320         BCH_TIME_STAT_NR
321 };
322
323 #include "alloc_types.h"
324 #include "btree_types.h"
325 #include "buckets_types.h"
326 #include "clock_types.h"
327 #include "ec_types.h"
328 #include "journal_types.h"
329 #include "keylist_types.h"
330 #include "quota_types.h"
331 #include "rebalance_types.h"
332 #include "replicas_types.h"
333 #include "super_types.h"
334
335 /* Number of nodes btree coalesce will try to coalesce at once */
336 #define GC_MERGE_NODES          4U
337
338 /* Maximum number of nodes we might need to allocate atomically: */
339 #define BTREE_RESERVE_MAX       (BTREE_MAX_DEPTH + (BTREE_MAX_DEPTH - 1))
340
341 /* Size of the freelist we allocate btree nodes from: */
342 #define BTREE_NODE_RESERVE      BTREE_RESERVE_MAX
343
344 #define BTREE_NODE_OPEN_BUCKET_RESERVE  (BTREE_RESERVE_MAX * BCH_REPLICAS_MAX)
345
346 struct btree;
347
348 enum gc_phase {
349         GC_PHASE_NOT_RUNNING,
350         GC_PHASE_START,
351         GC_PHASE_SB,
352
353         GC_PHASE_BTREE_EC,
354         GC_PHASE_BTREE_EXTENTS,
355         GC_PHASE_BTREE_INODES,
356         GC_PHASE_BTREE_DIRENTS,
357         GC_PHASE_BTREE_XATTRS,
358         GC_PHASE_BTREE_ALLOC,
359         GC_PHASE_BTREE_QUOTAS,
360         GC_PHASE_BTREE_REFLINK,
361
362         GC_PHASE_PENDING_DELETE,
363         GC_PHASE_ALLOC,
364 };
365
366 struct gc_pos {
367         enum gc_phase           phase;
368         struct bpos             pos;
369         unsigned                level;
370 };
371
372 struct io_count {
373         u64                     sectors[2][BCH_DATA_NR];
374 };
375
376 struct bch_dev {
377         struct kobject          kobj;
378         struct percpu_ref       ref;
379         struct completion       ref_completion;
380         struct percpu_ref       io_ref;
381         struct completion       io_ref_completion;
382
383         struct bch_fs           *fs;
384
385         u8                      dev_idx;
386         /*
387          * Cached version of this device's member info from superblock
388          * Committed by bch2_write_super() -> bch_fs_mi_update()
389          */
390         struct bch_member_cpu   mi;
391         uuid_le                 uuid;
392         char                    name[BDEVNAME_SIZE];
393
394         struct bch_sb_handle    disk_sb;
395         struct bch_sb           *sb_read_scratch;
396         int                     sb_write_error;
397
398         struct bch_devs_mask    self;
399
400         /* biosets used in cloned bios for writing multiple replicas */
401         struct bio_set          replica_set;
402
403         /*
404          * Buckets:
405          * Per-bucket arrays are protected by c->mark_lock, bucket_lock and
406          * gc_lock, for device resize - holding any is sufficient for access:
407          * Or rcu_read_lock(), but only for ptr_stale():
408          */
409         struct bucket_array __rcu *buckets[2];
410         unsigned long           *buckets_nouse;
411         struct rw_semaphore     bucket_lock;
412
413         struct bch_dev_usage __percpu *usage[2];
414
415         /* Allocator: */
416         struct task_struct __rcu *alloc_thread;
417
418         /*
419          * free: Buckets that are ready to be used
420          *
421          * free_inc: Incoming buckets - these are buckets that currently have
422          * cached data in them, and we can't reuse them until after we write
423          * their new gen to disk. After prio_write() finishes writing the new
424          * gens/prios, they'll be moved to the free list (and possibly discarded
425          * in the process)
426          */
427         alloc_fifo              free[RESERVE_NR];
428         alloc_fifo              free_inc;
429
430         open_bucket_idx_t       open_buckets_partial[OPEN_BUCKETS_COUNT];
431         open_bucket_idx_t       open_buckets_partial_nr;
432
433         size_t                  fifo_last_bucket;
434
435         /* last calculated minimum prio */
436         u16                     max_last_bucket_io[2];
437
438         size_t                  inc_gen_needs_gc;
439         size_t                  inc_gen_really_needs_gc;
440
441         /*
442          * XXX: this should be an enum for allocator state, so as to include
443          * error state
444          */
445         enum {
446                 ALLOCATOR_STOPPED,
447                 ALLOCATOR_RUNNING,
448                 ALLOCATOR_BLOCKED,
449                 ALLOCATOR_BLOCKED_FULL,
450         }                       allocator_state;
451
452         alloc_heap              alloc_heap;
453
454         /* Copying GC: */
455         struct task_struct      *copygc_thread;
456         copygc_heap             copygc_heap;
457         struct bch_pd_controller copygc_pd;
458         struct write_point      copygc_write_point;
459         u64                     copygc_threshold;
460
461         atomic64_t              rebalance_work;
462
463         struct journal_device   journal;
464
465         struct work_struct      io_error_work;
466
467         /* The rest of this all shows up in sysfs */
468         atomic64_t              cur_latency[2];
469         struct time_stats       io_latency[2];
470
471 #define CONGESTED_MAX           1024
472         atomic_t                congested;
473         u64                     congested_last;
474
475         struct io_count __percpu *io_done;
476 };
477
478 enum {
479         /* startup: */
480         BCH_FS_ALLOC_READ_DONE,
481         BCH_FS_ALLOC_CLEAN,
482         BCH_FS_ALLOCATOR_RUNNING,
483         BCH_FS_ALLOCATOR_STOPPING,
484         BCH_FS_INITIAL_GC_DONE,
485         BCH_FS_BTREE_INTERIOR_REPLAY_DONE,
486         BCH_FS_FSCK_DONE,
487         BCH_FS_STARTED,
488         BCH_FS_RW,
489
490         /* shutdown: */
491         BCH_FS_STOPPING,
492         BCH_FS_EMERGENCY_RO,
493         BCH_FS_WRITE_DISABLE_COMPLETE,
494
495         /* errors: */
496         BCH_FS_ERROR,
497         BCH_FS_ERRORS_FIXED,
498
499         /* misc: */
500         BCH_FS_BDEV_MOUNTED,
501         BCH_FS_FIXED_GENS,
502         BCH_FS_ALLOC_WRITTEN,
503         BCH_FS_REBUILD_REPLICAS,
504         BCH_FS_HOLD_BTREE_WRITES,
505 };
506
507 struct btree_debug {
508         unsigned                id;
509         struct dentry           *btree;
510         struct dentry           *btree_format;
511         struct dentry           *failed;
512 };
513
514 struct bch_fs_pcpu {
515         u64                     sectors_available;
516 };
517
518 struct journal_seq_blacklist_table {
519         size_t                  nr;
520         struct journal_seq_blacklist_table_entry {
521                 u64             start;
522                 u64             end;
523                 bool            dirty;
524         }                       entries[0];
525 };
526
527 struct journal_keys {
528         struct journal_key {
529                 enum btree_id   btree_id:8;
530                 unsigned        level:8;
531                 struct bkey_i   *k;
532                 u32             journal_seq;
533                 u32             journal_offset;
534         }                       *d;
535         size_t                  nr;
536         u64                     journal_seq_base;
537 };
538
539 struct bch_fs {
540         struct closure          cl;
541
542         struct list_head        list;
543         struct kobject          kobj;
544         struct kobject          internal;
545         struct kobject          opts_dir;
546         struct kobject          time_stats;
547         unsigned long           flags;
548
549         int                     minor;
550         struct device           *chardev;
551         struct super_block      *vfs_sb;
552         char                    name[40];
553
554         /* ro/rw, add/remove/resize devices: */
555         struct rw_semaphore     state_lock;
556
557         /* Counts outstanding writes, for clean transition to read-only */
558         struct percpu_ref       writes;
559         struct work_struct      read_only_work;
560
561         struct bch_dev __rcu    *devs[BCH_SB_MEMBERS_MAX];
562
563         struct bch_replicas_cpu replicas;
564         struct bch_replicas_cpu replicas_gc;
565         struct mutex            replicas_gc_lock;
566
567         struct journal_entry_res replicas_journal_res;
568
569         struct bch_disk_groups_cpu __rcu *disk_groups;
570
571         struct bch_opts         opts;
572
573         /* Updated by bch2_sb_update():*/
574         struct {
575                 uuid_le         uuid;
576                 uuid_le         user_uuid;
577
578                 u16             version;
579                 u16             encoded_extent_max;
580
581                 u8              nr_devices;
582                 u8              clean;
583
584                 u8              encryption_type;
585
586                 u64             time_base_lo;
587                 u32             time_base_hi;
588                 u32             time_precision;
589                 u64             features;
590                 u64             compat;
591         }                       sb;
592
593         struct bch_sb_handle    disk_sb;
594
595         unsigned short          block_bits;     /* ilog2(block_size) */
596
597         u16                     btree_foreground_merge_threshold;
598
599         struct closure          sb_write;
600         struct mutex            sb_lock;
601
602         /* BTREE CACHE */
603         struct bio_set          btree_bio;
604
605         struct btree_root       btree_roots[BTREE_ID_NR];
606         struct mutex            btree_root_lock;
607
608         struct btree_cache      btree_cache;
609
610         /*
611          * Cache of allocated btree nodes - if we allocate a btree node and
612          * don't use it, if we free it that space can't be reused until going
613          * _all_ the way through the allocator (which exposes us to a livelock
614          * when allocating btree reserves fail halfway through) - instead, we
615          * can stick them here:
616          */
617         struct btree_alloc      btree_reserve_cache[BTREE_NODE_RESERVE * 2];
618         unsigned                btree_reserve_cache_nr;
619         struct mutex            btree_reserve_cache_lock;
620
621         mempool_t               btree_interior_update_pool;
622         struct list_head        btree_interior_update_list;
623         struct list_head        btree_interior_updates_unwritten;
624         struct mutex            btree_interior_update_lock;
625         struct closure_waitlist btree_interior_update_wait;
626
627         struct workqueue_struct *btree_interior_update_worker;
628         struct work_struct      btree_interior_update_work;
629
630         /* btree_iter.c: */
631         struct mutex            btree_trans_lock;
632         struct list_head        btree_trans_list;
633         mempool_t               btree_iters_pool;
634
635         struct btree_key_cache  btree_key_cache;
636
637         struct workqueue_struct *wq;
638         /* copygc needs its own workqueue for index updates.. */
639         struct workqueue_struct *copygc_wq;
640         struct workqueue_struct *journal_reclaim_wq;
641
642         /* ALLOCATION */
643         struct delayed_work     pd_controllers_update;
644         unsigned                pd_controllers_update_seconds;
645
646         struct bch_devs_mask    rw_devs[BCH_DATA_NR];
647
648         u64                     capacity; /* sectors */
649
650         /*
651          * When capacity _decreases_ (due to a disk being removed), we
652          * increment capacity_gen - this invalidates outstanding reservations
653          * and forces them to be revalidated
654          */
655         u32                     capacity_gen;
656         unsigned                bucket_size_max;
657
658         atomic64_t              sectors_available;
659
660         struct bch_fs_pcpu __percpu     *pcpu;
661
662         struct percpu_rw_semaphore      mark_lock;
663
664         seqcount_t                      usage_lock;
665         struct bch_fs_usage             *usage_base;
666         struct bch_fs_usage __percpu    *usage[2];
667         struct bch_fs_usage __percpu    *usage_gc;
668
669         /* single element mempool: */
670         struct mutex            usage_scratch_lock;
671         struct bch_fs_usage     *usage_scratch;
672
673         /*
674          * When we invalidate buckets, we use both the priority and the amount
675          * of good data to determine which buckets to reuse first - to weight
676          * those together consistently we keep track of the smallest nonzero
677          * priority of any bucket.
678          */
679         struct bucket_clock     bucket_clock[2];
680
681         struct io_clock         io_clock[2];
682
683         /* JOURNAL SEQ BLACKLIST */
684         struct journal_seq_blacklist_table *
685                                 journal_seq_blacklist_table;
686         struct work_struct      journal_seq_blacklist_gc_work;
687
688         /* ALLOCATOR */
689         spinlock_t              freelist_lock;
690         struct closure_waitlist freelist_wait;
691         u64                     blocked_allocate;
692         u64                     blocked_allocate_open_bucket;
693         open_bucket_idx_t       open_buckets_freelist;
694         open_bucket_idx_t       open_buckets_nr_free;
695         struct closure_waitlist open_buckets_wait;
696         struct open_bucket      open_buckets[OPEN_BUCKETS_COUNT];
697
698         struct write_point      btree_write_point;
699         struct write_point      rebalance_write_point;
700
701         struct write_point      write_points[WRITE_POINT_MAX];
702         struct hlist_head       write_points_hash[WRITE_POINT_HASH_NR];
703         struct mutex            write_points_hash_lock;
704         unsigned                write_points_nr;
705
706         /* GARBAGE COLLECTION */
707         struct task_struct      *gc_thread;
708         atomic_t                kick_gc;
709         unsigned long           gc_count;
710
711         /*
712          * Tracks GC's progress - everything in the range [ZERO_KEY..gc_cur_pos]
713          * has been marked by GC.
714          *
715          * gc_cur_phase is a superset of btree_ids (BTREE_ID_EXTENTS etc.)
716          *
717          * Protected by gc_pos_lock. Only written to by GC thread, so GC thread
718          * can read without a lock.
719          */
720         seqcount_t              gc_pos_lock;
721         struct gc_pos           gc_pos;
722
723         /*
724          * The allocation code needs gc_mark in struct bucket to be correct, but
725          * it's not while a gc is in progress.
726          */
727         struct rw_semaphore     gc_lock;
728
729         /* IO PATH */
730         struct semaphore        io_in_flight;
731         struct bio_set          bio_read;
732         struct bio_set          bio_read_split;
733         struct bio_set          bio_write;
734         struct mutex            bio_bounce_pages_lock;
735         mempool_t               bio_bounce_pages;
736         struct rhashtable       promote_table;
737
738         mempool_t               compression_bounce[2];
739         mempool_t               compress_workspace[BCH_COMPRESSION_TYPE_NR];
740         mempool_t               decompress_workspace;
741         ZSTD_parameters         zstd_params;
742
743         struct crypto_shash     *sha256;
744         struct crypto_sync_skcipher *chacha20;
745         struct crypto_shash     *poly1305;
746
747         atomic64_t              key_version;
748
749         mempool_t               large_bkey_pool;
750
751         /* REBALANCE */
752         struct bch_fs_rebalance rebalance;
753
754         /* STRIPES: */
755         GENRADIX(struct stripe) stripes[2];
756         struct mutex            ec_stripe_create_lock;
757
758         ec_stripes_heap         ec_stripes_heap;
759         spinlock_t              ec_stripes_heap_lock;
760
761         /* ERASURE CODING */
762         struct list_head        ec_new_stripe_list;
763         struct mutex            ec_new_stripe_lock;
764         u64                     ec_stripe_hint;
765
766         struct bio_set          ec_bioset;
767
768         struct work_struct      ec_stripe_delete_work;
769         struct llist_head       ec_stripe_delete_list;
770
771         /* REFLINK */
772         u64                     reflink_hint;
773
774         /* VFS IO PATH - fs-io.c */
775         struct bio_set          writepage_bioset;
776         struct bio_set          dio_write_bioset;
777         struct bio_set          dio_read_bioset;
778
779         struct bio_list         btree_write_error_list;
780         struct work_struct      btree_write_error_work;
781         spinlock_t              btree_write_error_lock;
782
783         /* ERRORS */
784         struct list_head        fsck_errors;
785         struct mutex            fsck_error_lock;
786         bool                    fsck_alloc_err;
787
788         /* QUOTAS */
789         struct bch_memquota_type quotas[QTYP_NR];
790
791         /* DEBUG JUNK */
792         struct dentry           *debug;
793         struct btree_debug      btree_debug[BTREE_ID_NR];
794 #ifdef CONFIG_BCACHEFS_DEBUG
795         struct btree            *verify_data;
796         struct btree_node       *verify_ondisk;
797         struct mutex            verify_lock;
798 #endif
799
800         u64                     unused_inode_hint;
801
802         /*
803          * A btree node on disk could have too many bsets for an iterator to fit
804          * on the stack - have to dynamically allocate them
805          */
806         mempool_t               fill_iter;
807
808         mempool_t               btree_bounce_pool;
809
810         struct journal          journal;
811         struct list_head        journal_entries;
812         struct journal_keys     journal_keys;
813
814         u64                     last_bucket_seq_cleanup;
815
816         /* The rest of this all shows up in sysfs */
817         atomic_long_t           read_realloc_races;
818         atomic_long_t           extent_migrate_done;
819         atomic_long_t           extent_migrate_raced;
820
821         unsigned                btree_gc_periodic:1;
822         unsigned                copy_gc_enabled:1;
823         bool                    promote_whole_extents;
824
825 #define BCH_DEBUG_PARAM(name, description) bool name;
826         BCH_DEBUG_PARAMS_ALL()
827 #undef BCH_DEBUG_PARAM
828
829         struct time_stats       times[BCH_TIME_STAT_NR];
830 };
831
832 static inline void bch2_set_ra_pages(struct bch_fs *c, unsigned ra_pages)
833 {
834 #ifndef NO_BCACHEFS_FS
835         if (c->vfs_sb)
836                 c->vfs_sb->s_bdi->ra_pages = ra_pages;
837 #endif
838 }
839
840 static inline unsigned bucket_bytes(const struct bch_dev *ca)
841 {
842         return ca->mi.bucket_size << 9;
843 }
844
845 static inline unsigned block_bytes(const struct bch_fs *c)
846 {
847         return c->opts.block_size << 9;
848 }
849
850 static inline struct timespec64 bch2_time_to_timespec(struct bch_fs *c, u64 time)
851 {
852         return ns_to_timespec64(time * c->sb.time_precision + c->sb.time_base_lo);
853 }
854
855 static inline s64 timespec_to_bch2_time(struct bch_fs *c, struct timespec64 ts)
856 {
857         s64 ns = timespec64_to_ns(&ts) - c->sb.time_base_lo;
858
859         if (c->sb.time_precision == 1)
860                 return ns;
861
862         return div_s64(ns, c->sb.time_precision);
863 }
864
865 static inline s64 bch2_current_time(struct bch_fs *c)
866 {
867         struct timespec64 now;
868
869         ktime_get_coarse_real_ts64(&now);
870         return timespec_to_bch2_time(c, now);
871 }
872
873 static inline bool bch2_dev_exists2(const struct bch_fs *c, unsigned dev)
874 {
875         return dev < c->sb.nr_devices && c->devs[dev];
876 }
877
878 #endif /* _BCACHEFS_H */