]> git.sesse.net Git - bcachefs-tools-debian/blob - libbcachefs/bcachefs.h
Update bcachefs sources to f38382c574 bcachefs: Improve key marking interface
[bcachefs-tools-debian] / libbcachefs / bcachefs.h
1 #ifndef _BCACHEFS_H
2 #define _BCACHEFS_H
3
4 /*
5  * SOME HIGH LEVEL CODE DOCUMENTATION:
6  *
7  * Bcache mostly works with cache sets, cache devices, and backing devices.
8  *
9  * Support for multiple cache devices hasn't quite been finished off yet, but
10  * it's about 95% plumbed through. A cache set and its cache devices is sort of
11  * like a md raid array and its component devices. Most of the code doesn't care
12  * about individual cache devices, the main abstraction is the cache set.
13  *
14  * Multiple cache devices is intended to give us the ability to mirror dirty
15  * cached data and metadata, without mirroring clean cached data.
16  *
17  * Backing devices are different, in that they have a lifetime independent of a
18  * cache set. When you register a newly formatted backing device it'll come up
19  * in passthrough mode, and then you can attach and detach a backing device from
20  * a cache set at runtime - while it's mounted and in use. Detaching implicitly
21  * invalidates any cached data for that backing device.
22  *
23  * A cache set can have multiple (many) backing devices attached to it.
24  *
25  * There's also flash only volumes - this is the reason for the distinction
26  * between struct cached_dev and struct bcache_device. A flash only volume
27  * works much like a bcache device that has a backing device, except the
28  * "cached" data is always dirty. The end result is that we get thin
29  * provisioning with very little additional code.
30  *
31  * Flash only volumes work but they're not production ready because the moving
32  * garbage collector needs more work. More on that later.
33  *
34  * BUCKETS/ALLOCATION:
35  *
36  * Bcache is primarily designed for caching, which means that in normal
37  * operation all of our available space will be allocated. Thus, we need an
38  * efficient way of deleting things from the cache so we can write new things to
39  * it.
40  *
41  * To do this, we first divide the cache device up into buckets. A bucket is the
42  * unit of allocation; they're typically around 1 mb - anywhere from 128k to 2M+
43  * works efficiently.
44  *
45  * Each bucket has a 16 bit priority, and an 8 bit generation associated with
46  * it. The gens and priorities for all the buckets are stored contiguously and
47  * packed on disk (in a linked list of buckets - aside from the superblock, all
48  * of bcache's metadata is stored in buckets).
49  *
50  * The priority is used to implement an LRU. We reset a bucket's priority when
51  * we allocate it or on cache it, and every so often we decrement the priority
52  * of each bucket. It could be used to implement something more sophisticated,
53  * if anyone ever gets around to it.
54  *
55  * The generation is used for invalidating buckets. Each pointer also has an 8
56  * bit generation embedded in it; for a pointer to be considered valid, its gen
57  * must match the gen of the bucket it points into.  Thus, to reuse a bucket all
58  * we have to do is increment its gen (and write its new gen to disk; we batch
59  * this up).
60  *
61  * Bcache is entirely COW - we never write twice to a bucket, even buckets that
62  * contain metadata (including btree nodes).
63  *
64  * THE BTREE:
65  *
66  * Bcache is in large part design around the btree.
67  *
68  * At a high level, the btree is just an index of key -> ptr tuples.
69  *
70  * Keys represent extents, and thus have a size field. Keys also have a variable
71  * number of pointers attached to them (potentially zero, which is handy for
72  * invalidating the cache).
73  *
74  * The key itself is an inode:offset pair. The inode number corresponds to a
75  * backing device or a flash only volume. The offset is the ending offset of the
76  * extent within the inode - not the starting offset; this makes lookups
77  * slightly more convenient.
78  *
79  * Pointers contain the cache device id, the offset on that device, and an 8 bit
80  * generation number. More on the gen later.
81  *
82  * Index lookups are not fully abstracted - cache lookups in particular are
83  * still somewhat mixed in with the btree code, but things are headed in that
84  * direction.
85  *
86  * Updates are fairly well abstracted, though. There are two different ways of
87  * updating the btree; insert and replace.
88  *
89  * BTREE_INSERT will just take a list of keys and insert them into the btree -
90  * overwriting (possibly only partially) any extents they overlap with. This is
91  * used to update the index after a write.
92  *
93  * BTREE_REPLACE is really cmpxchg(); it inserts a key into the btree iff it is
94  * overwriting a key that matches another given key. This is used for inserting
95  * data into the cache after a cache miss, and for background writeback, and for
96  * the moving garbage collector.
97  *
98  * There is no "delete" operation; deleting things from the index is
99  * accomplished by either by invalidating pointers (by incrementing a bucket's
100  * gen) or by inserting a key with 0 pointers - which will overwrite anything
101  * previously present at that location in the index.
102  *
103  * This means that there are always stale/invalid keys in the btree. They're
104  * filtered out by the code that iterates through a btree node, and removed when
105  * a btree node is rewritten.
106  *
107  * BTREE NODES:
108  *
109  * Our unit of allocation is a bucket, and we we can't arbitrarily allocate and
110  * free smaller than a bucket - so, that's how big our btree nodes are.
111  *
112  * (If buckets are really big we'll only use part of the bucket for a btree node
113  * - no less than 1/4th - but a bucket still contains no more than a single
114  * btree node. I'd actually like to change this, but for now we rely on the
115  * bucket's gen for deleting btree nodes when we rewrite/split a node.)
116  *
117  * Anyways, btree nodes are big - big enough to be inefficient with a textbook
118  * btree implementation.
119  *
120  * The way this is solved is that btree nodes are internally log structured; we
121  * can append new keys to an existing btree node without rewriting it. This
122  * means each set of keys we write is sorted, but the node is not.
123  *
124  * We maintain this log structure in memory - keeping 1Mb of keys sorted would
125  * be expensive, and we have to distinguish between the keys we have written and
126  * the keys we haven't. So to do a lookup in a btree node, we have to search
127  * each sorted set. But we do merge written sets together lazily, so the cost of
128  * these extra searches is quite low (normally most of the keys in a btree node
129  * will be in one big set, and then there'll be one or two sets that are much
130  * smaller).
131  *
132  * This log structure makes bcache's btree more of a hybrid between a
133  * conventional btree and a compacting data structure, with some of the
134  * advantages of both.
135  *
136  * GARBAGE COLLECTION:
137  *
138  * We can't just invalidate any bucket - it might contain dirty data or
139  * metadata. If it once contained dirty data, other writes might overwrite it
140  * later, leaving no valid pointers into that bucket in the index.
141  *
142  * Thus, the primary purpose of garbage collection is to find buckets to reuse.
143  * It also counts how much valid data it each bucket currently contains, so that
144  * allocation can reuse buckets sooner when they've been mostly overwritten.
145  *
146  * It also does some things that are really internal to the btree
147  * implementation. If a btree node contains pointers that are stale by more than
148  * some threshold, it rewrites the btree node to avoid the bucket's generation
149  * wrapping around. It also merges adjacent btree nodes if they're empty enough.
150  *
151  * THE JOURNAL:
152  *
153  * Bcache's journal is not necessary for consistency; we always strictly
154  * order metadata writes so that the btree and everything else is consistent on
155  * disk in the event of an unclean shutdown, and in fact bcache had writeback
156  * caching (with recovery from unclean shutdown) before journalling was
157  * implemented.
158  *
159  * Rather, the journal is purely a performance optimization; we can't complete a
160  * write until we've updated the index on disk, otherwise the cache would be
161  * inconsistent in the event of an unclean shutdown. This means that without the
162  * journal, on random write workloads we constantly have to update all the leaf
163  * nodes in the btree, and those writes will be mostly empty (appending at most
164  * a few keys each) - highly inefficient in terms of amount of metadata writes,
165  * and it puts more strain on the various btree resorting/compacting code.
166  *
167  * The journal is just a log of keys we've inserted; on startup we just reinsert
168  * all the keys in the open journal entries. That means that when we're updating
169  * a node in the btree, we can wait until a 4k block of keys fills up before
170  * writing them out.
171  *
172  * For simplicity, we only journal updates to leaf nodes; updates to parent
173  * nodes are rare enough (since our leaf nodes are huge) that it wasn't worth
174  * the complexity to deal with journalling them (in particular, journal replay)
175  * - updates to non leaf nodes just happen synchronously (see btree_split()).
176  */
177
178 #undef pr_fmt
179 #define pr_fmt(fmt) "bcachefs: %s() " fmt "\n", __func__
180
181 #include <linux/bug.h>
182 #include <linux/bio.h>
183 #include <linux/closure.h>
184 #include <linux/kobject.h>
185 #include <linux/list.h>
186 #include <linux/math64.h>
187 #include <linux/mutex.h>
188 #include <linux/percpu-refcount.h>
189 #include <linux/percpu-rwsem.h>
190 #include <linux/rhashtable.h>
191 #include <linux/rwsem.h>
192 #include <linux/seqlock.h>
193 #include <linux/shrinker.h>
194 #include <linux/types.h>
195 #include <linux/workqueue.h>
196 #include <linux/zstd.h>
197
198 #include "bcachefs_format.h"
199 #include "fifo.h"
200 #include "opts.h"
201 #include "util.h"
202
203 #include <linux/dynamic_fault.h>
204
205 #define bch2_fs_init_fault(name)                                        \
206         dynamic_fault("bcachefs:bch_fs_init:" name)
207 #define bch2_meta_read_fault(name)                                      \
208          dynamic_fault("bcachefs:meta:read:" name)
209 #define bch2_meta_write_fault(name)                                     \
210          dynamic_fault("bcachefs:meta:write:" name)
211
212 #ifdef __KERNEL__
213 #define bch2_fmt(_c, fmt)       "bcachefs (%s): " fmt "\n", ((_c)->name)
214 #else
215 #define bch2_fmt(_c, fmt)       fmt "\n"
216 #endif
217
218 #define bch_info(c, fmt, ...) \
219         printk(KERN_INFO bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
220 #define bch_notice(c, fmt, ...) \
221         printk(KERN_NOTICE bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
222 #define bch_warn(c, fmt, ...) \
223         printk(KERN_WARNING bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
224 #define bch_warn_ratelimited(c, fmt, ...) \
225         printk_ratelimited(KERN_WARNING bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
226 #define bch_err(c, fmt, ...) \
227         printk(KERN_ERR bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
228 #define bch_err_ratelimited(c, fmt, ...) \
229         printk_ratelimited(KERN_ERR bch2_fmt(c, fmt), ##__VA_ARGS__)
230
231 #define bch_verbose(c, fmt, ...)                                        \
232 do {                                                                    \
233         if ((c)->opts.verbose)                                          \
234                 bch_info(c, fmt, ##__VA_ARGS__);                        \
235 } while (0)
236
237 #define pr_verbose_init(opts, fmt, ...)                                 \
238 do {                                                                    \
239         if (opt_get(opts, verbose))                                     \
240                 pr_info(fmt, ##__VA_ARGS__);                            \
241 } while (0)
242
243 /* Parameters that are useful for debugging, but should always be compiled in: */
244 #define BCH_DEBUG_PARAMS_ALWAYS()                                       \
245         BCH_DEBUG_PARAM(key_merging_disabled,                           \
246                 "Disables merging of extents")                          \
247         BCH_DEBUG_PARAM(btree_gc_always_rewrite,                        \
248                 "Causes mark and sweep to compact and rewrite every "   \
249                 "btree node it traverses")                              \
250         BCH_DEBUG_PARAM(btree_gc_rewrite_disabled,                      \
251                 "Disables rewriting of btree nodes during mark and sweep")\
252         BCH_DEBUG_PARAM(btree_shrinker_disabled,                        \
253                 "Disables the shrinker callback for the btree node cache")
254
255 /* Parameters that should only be compiled in in debug mode: */
256 #define BCH_DEBUG_PARAMS_DEBUG()                                        \
257         BCH_DEBUG_PARAM(expensive_debug_checks,                         \
258                 "Enables various runtime debugging checks that "        \
259                 "significantly affect performance")                     \
260         BCH_DEBUG_PARAM(debug_check_iterators,                          \
261                 "Enables extra verification for btree iterators")       \
262         BCH_DEBUG_PARAM(debug_check_bkeys,                              \
263                 "Run bkey_debugcheck (primarily checking GC/allocation "\
264                 "information) when iterating over keys")                \
265         BCH_DEBUG_PARAM(verify_btree_ondisk,                            \
266                 "Reread btree nodes at various points to verify the "   \
267                 "mergesort in the read path against modifications "     \
268                 "done in memory")                                       \
269         BCH_DEBUG_PARAM(journal_seq_verify,                             \
270                 "Store the journal sequence number in the version "     \
271                 "number of every btree key, and verify that btree "     \
272                 "update ordering is preserved during recovery")         \
273         BCH_DEBUG_PARAM(inject_invalid_keys,                            \
274                 "Store the journal sequence number in the version "     \
275                 "number of every btree key, and verify that btree "     \
276                 "update ordering is preserved during recovery")         \
277         BCH_DEBUG_PARAM(test_alloc_startup,                             \
278                 "Force allocator startup to use the slowpath where it"  \
279                 "can't find enough free buckets without invalidating"   \
280                 "cached data")                                          \
281         BCH_DEBUG_PARAM(force_reconstruct_read,                         \
282                 "Force reads to use the reconstruct path, when reading" \
283                 "from erasure coded extents")                           \
284         BCH_DEBUG_PARAM(test_restart_gc,                                \
285                 "Test restarting mark and sweep gc when bucket gens change")\
286         BCH_DEBUG_PARAM(test_reconstruct_alloc,                         \
287                 "Test reconstructing the alloc btree")
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_update)                         \
304         x(btree_lock_contended_read)            \
305         x(btree_lock_contended_intent)          \
306         x(btree_lock_contended_write)           \
307         x(data_write)                           \
308         x(data_read)                            \
309         x(data_promote)                         \
310         x(journal_write)                        \
311         x(journal_delay)                        \
312         x(journal_flush_seq)                    \
313         x(blocked_journal)                      \
314         x(blocked_allocate)                     \
315         x(blocked_allocate_open_bucket)
316
317 enum bch_time_stats {
318 #define x(name) BCH_TIME_##name,
319         BCH_TIME_STATS()
320 #undef x
321         BCH_TIME_STAT_NR
322 };
323
324 #include "alloc_types.h"
325 #include "btree_types.h"
326 #include "buckets_types.h"
327 #include "clock_types.h"
328 #include "ec_types.h"
329 #include "journal_types.h"
330 #include "keylist_types.h"
331 #include "quota_types.h"
332 #include "rebalance_types.h"
333 #include "replicas_types.h"
334 #include "super_types.h"
335
336 /* Number of nodes btree coalesce will try to coalesce at once */
337 #define GC_MERGE_NODES          4U
338
339 /* Maximum number of nodes we might need to allocate atomically: */
340 #define BTREE_RESERVE_MAX       (BTREE_MAX_DEPTH + (BTREE_MAX_DEPTH - 1))
341
342 /* Size of the freelist we allocate btree nodes from: */
343 #define BTREE_NODE_RESERVE      BTREE_RESERVE_MAX
344
345 #define BTREE_NODE_OPEN_BUCKET_RESERVE  (BTREE_RESERVE_MAX * BCH_REPLICAS_MAX)
346
347 struct btree;
348
349 enum gc_phase {
350         GC_PHASE_NOT_RUNNING,
351         GC_PHASE_START,
352         GC_PHASE_SB,
353
354         GC_PHASE_BTREE_EC,
355         GC_PHASE_BTREE_EXTENTS,
356         GC_PHASE_BTREE_INODES,
357         GC_PHASE_BTREE_DIRENTS,
358         GC_PHASE_BTREE_XATTRS,
359         GC_PHASE_BTREE_ALLOC,
360         GC_PHASE_BTREE_QUOTAS,
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         unsigned long           *buckets_written;
412         struct rw_semaphore     bucket_lock;
413
414         struct bch_dev_usage __percpu *usage[2];
415
416         /* Allocator: */
417         struct task_struct __rcu *alloc_thread;
418
419         /*
420          * free: Buckets that are ready to be used
421          *
422          * free_inc: Incoming buckets - these are buckets that currently have
423          * cached data in them, and we can't reuse them until after we write
424          * their new gen to disk. After prio_write() finishes writing the new
425          * gens/prios, they'll be moved to the free list (and possibly discarded
426          * in the process)
427          */
428         alloc_fifo              free[RESERVE_NR];
429         alloc_fifo              free_inc;
430         spinlock_t              freelist_lock;
431
432         u8                      open_buckets_partial[OPEN_BUCKETS_COUNT];
433         unsigned                open_buckets_partial_nr;
434
435         size_t                  fifo_last_bucket;
436
437         /* last calculated minimum prio */
438         u16                     max_last_bucket_io[2];
439
440         size_t                  inc_gen_needs_gc;
441         size_t                  inc_gen_really_needs_gc;
442
443         /*
444          * XXX: this should be an enum for allocator state, so as to include
445          * error state
446          */
447         enum {
448                 ALLOCATOR_STOPPED,
449                 ALLOCATOR_RUNNING,
450                 ALLOCATOR_BLOCKED,
451                 ALLOCATOR_BLOCKED_FULL,
452         }                       allocator_state;
453
454         alloc_heap              alloc_heap;
455
456         /* Copying GC: */
457         struct task_struct      *copygc_thread;
458         copygc_heap             copygc_heap;
459         struct bch_pd_controller copygc_pd;
460         struct write_point      copygc_write_point;
461         u64                     copygc_threshold;
462
463         atomic64_t              rebalance_work;
464
465         struct journal_device   journal;
466
467         struct work_struct      io_error_work;
468
469         /* The rest of this all shows up in sysfs */
470         atomic64_t              cur_latency[2];
471         struct time_stats       io_latency[2];
472
473 #define CONGESTED_MAX           1024
474         atomic_t                congested;
475         u64                     congested_last;
476
477         struct io_count __percpu *io_done;
478 };
479
480 enum {
481         /* startup: */
482         BCH_FS_ALLOC_READ_DONE,
483         BCH_FS_ALLOCATOR_STARTED,
484         BCH_FS_ALLOCATOR_RUNNING,
485         BCH_FS_INITIAL_GC_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_REBUILD_REPLICAS,
503         BCH_FS_HOLD_BTREE_WRITES,
504 };
505
506 struct btree_debug {
507         unsigned                id;
508         struct dentry           *btree;
509         struct dentry           *btree_format;
510         struct dentry           *failed;
511 };
512
513 struct bch_fs_pcpu {
514         u64                     sectors_available;
515 };
516
517 struct journal_seq_blacklist_table {
518         size_t                  nr;
519         struct journal_seq_blacklist_table_entry {
520                 u64             start;
521                 u64             end;
522                 bool            dirty;
523         }                       entries[0];
524 };
525
526 struct bch_fs {
527         struct closure          cl;
528
529         struct list_head        list;
530         struct kobject          kobj;
531         struct kobject          internal;
532         struct kobject          opts_dir;
533         struct kobject          time_stats;
534         unsigned long           flags;
535
536         int                     minor;
537         struct device           *chardev;
538         struct super_block      *vfs_sb;
539         char                    name[40];
540
541         /* ro/rw, add/remove devices: */
542         struct mutex            state_lock;
543
544         /* Counts outstanding writes, for clean transition to read-only */
545         struct percpu_ref       writes;
546         struct work_struct      read_only_work;
547
548         struct bch_dev __rcu    *devs[BCH_SB_MEMBERS_MAX];
549
550         struct bch_replicas_cpu replicas;
551         struct bch_replicas_cpu replicas_gc;
552         struct mutex            replicas_gc_lock;
553
554         struct journal_entry_res replicas_journal_res;
555
556         struct bch_disk_groups_cpu __rcu *disk_groups;
557
558         struct bch_opts         opts;
559
560         /* Updated by bch2_sb_update():*/
561         struct {
562                 uuid_le         uuid;
563                 uuid_le         user_uuid;
564
565                 u16             version;
566                 u16             encoded_extent_max;
567
568                 u8              nr_devices;
569                 u8              clean;
570
571                 u8              encryption_type;
572
573                 u64             time_base_lo;
574                 u32             time_base_hi;
575                 u32             time_precision;
576                 u64             features;
577                 u64             compat;
578         }                       sb;
579
580         struct bch_sb_handle    disk_sb;
581
582         unsigned short          block_bits;     /* ilog2(block_size) */
583
584         u16                     btree_foreground_merge_threshold;
585
586         struct closure          sb_write;
587         struct mutex            sb_lock;
588
589         /* BTREE CACHE */
590         struct bio_set          btree_bio;
591
592         struct btree_root       btree_roots[BTREE_ID_NR];
593         bool                    btree_roots_dirty;
594         struct mutex            btree_root_lock;
595
596         struct btree_cache      btree_cache;
597
598         mempool_t               btree_reserve_pool;
599
600         /*
601          * Cache of allocated btree nodes - if we allocate a btree node and
602          * don't use it, if we free it that space can't be reused until going
603          * _all_ the way through the allocator (which exposes us to a livelock
604          * when allocating btree reserves fail halfway through) - instead, we
605          * can stick them here:
606          */
607         struct btree_alloc      btree_reserve_cache[BTREE_NODE_RESERVE * 2];
608         unsigned                btree_reserve_cache_nr;
609         struct mutex            btree_reserve_cache_lock;
610
611         mempool_t               btree_interior_update_pool;
612         struct list_head        btree_interior_update_list;
613         struct mutex            btree_interior_update_lock;
614         struct closure_waitlist btree_interior_update_wait;
615
616         mempool_t               btree_iters_pool;
617
618         struct workqueue_struct *wq;
619         /* copygc needs its own workqueue for index updates.. */
620         struct workqueue_struct *copygc_wq;
621         struct workqueue_struct *journal_reclaim_wq;
622
623         /* ALLOCATION */
624         struct delayed_work     pd_controllers_update;
625         unsigned                pd_controllers_update_seconds;
626
627         struct bch_devs_mask    rw_devs[BCH_DATA_NR];
628
629         u64                     capacity; /* sectors */
630
631         /*
632          * When capacity _decreases_ (due to a disk being removed), we
633          * increment capacity_gen - this invalidates outstanding reservations
634          * and forces them to be revalidated
635          */
636         u32                     capacity_gen;
637         unsigned                bucket_size_max;
638
639         atomic64_t              sectors_available;
640
641         struct bch_fs_pcpu __percpu     *pcpu;
642
643         struct percpu_rw_semaphore      mark_lock;
644
645         seqcount_t                      usage_lock;
646         struct bch_fs_usage             *usage_base;
647         struct bch_fs_usage __percpu    *usage[2];
648         struct bch_fs_usage __percpu    *usage_gc;
649
650         /* single element mempool: */
651         struct mutex            usage_scratch_lock;
652         struct bch_fs_usage     *usage_scratch;
653
654         /*
655          * When we invalidate buckets, we use both the priority and the amount
656          * of good data to determine which buckets to reuse first - to weight
657          * those together consistently we keep track of the smallest nonzero
658          * priority of any bucket.
659          */
660         struct bucket_clock     bucket_clock[2];
661
662         struct io_clock         io_clock[2];
663
664         /* JOURNAL SEQ BLACKLIST */
665         struct journal_seq_blacklist_table *
666                                 journal_seq_blacklist_table;
667         struct work_struct      journal_seq_blacklist_gc_work;
668
669         /* ALLOCATOR */
670         spinlock_t              freelist_lock;
671         struct closure_waitlist freelist_wait;
672         u64                     blocked_allocate;
673         u64                     blocked_allocate_open_bucket;
674         u8                      open_buckets_freelist;
675         u8                      open_buckets_nr_free;
676         struct closure_waitlist open_buckets_wait;
677         struct open_bucket      open_buckets[OPEN_BUCKETS_COUNT];
678
679         struct write_point      btree_write_point;
680         struct write_point      rebalance_write_point;
681
682         struct write_point      write_points[WRITE_POINT_MAX];
683         struct hlist_head       write_points_hash[WRITE_POINT_HASH_NR];
684         struct mutex            write_points_hash_lock;
685         unsigned                write_points_nr;
686
687         /* GARBAGE COLLECTION */
688         struct task_struct      *gc_thread;
689         atomic_t                kick_gc;
690         unsigned long           gc_count;
691
692         /*
693          * Tracks GC's progress - everything in the range [ZERO_KEY..gc_cur_pos]
694          * has been marked by GC.
695          *
696          * gc_cur_phase is a superset of btree_ids (BTREE_ID_EXTENTS etc.)
697          *
698          * Protected by gc_pos_lock. Only written to by GC thread, so GC thread
699          * can read without a lock.
700          */
701         seqcount_t              gc_pos_lock;
702         struct gc_pos           gc_pos;
703
704         /*
705          * The allocation code needs gc_mark in struct bucket to be correct, but
706          * it's not while a gc is in progress.
707          */
708         struct rw_semaphore     gc_lock;
709
710         /* IO PATH */
711         struct bio_set          bio_read;
712         struct bio_set          bio_read_split;
713         struct bio_set          bio_write;
714         struct mutex            bio_bounce_pages_lock;
715         mempool_t               bio_bounce_pages;
716         struct rhashtable       promote_table;
717
718         mempool_t               compression_bounce[2];
719         mempool_t               compress_workspace[BCH_COMPRESSION_NR];
720         mempool_t               decompress_workspace;
721         ZSTD_parameters         zstd_params;
722
723         struct crypto_shash     *sha256;
724         struct crypto_sync_skcipher *chacha20;
725         struct crypto_shash     *poly1305;
726
727         atomic64_t              key_version;
728
729         /* REBALANCE */
730         struct bch_fs_rebalance rebalance;
731
732         /* STRIPES: */
733         GENRADIX(struct stripe) stripes[2];
734         struct mutex            ec_stripe_create_lock;
735
736         ec_stripes_heap         ec_stripes_heap;
737         spinlock_t              ec_stripes_heap_lock;
738
739         /* ERASURE CODING */
740         struct list_head        ec_new_stripe_list;
741         struct mutex            ec_new_stripe_lock;
742
743         struct bio_set          ec_bioset;
744
745         struct work_struct      ec_stripe_delete_work;
746         struct llist_head       ec_stripe_delete_list;
747
748         /* VFS IO PATH - fs-io.c */
749         struct bio_set          writepage_bioset;
750         struct bio_set          dio_write_bioset;
751         struct bio_set          dio_read_bioset;
752
753         struct bio_list         btree_write_error_list;
754         struct work_struct      btree_write_error_work;
755         spinlock_t              btree_write_error_lock;
756
757         /* ERRORS */
758         struct list_head        fsck_errors;
759         struct mutex            fsck_error_lock;
760         bool                    fsck_alloc_err;
761
762         /* QUOTAS */
763         struct bch_memquota_type quotas[QTYP_NR];
764
765         /* DEBUG JUNK */
766         struct dentry           *debug;
767         struct btree_debug      btree_debug[BTREE_ID_NR];
768 #ifdef CONFIG_BCACHEFS_DEBUG
769         struct btree            *verify_data;
770         struct btree_node       *verify_ondisk;
771         struct mutex            verify_lock;
772 #endif
773
774         u64                     unused_inode_hint;
775
776         /*
777          * A btree node on disk could have too many bsets for an iterator to fit
778          * on the stack - have to dynamically allocate them
779          */
780         mempool_t               fill_iter;
781
782         mempool_t               btree_bounce_pool;
783
784         struct journal          journal;
785
786         u64                     last_bucket_seq_cleanup;
787
788         /* The rest of this all shows up in sysfs */
789         atomic_long_t           read_realloc_races;
790         atomic_long_t           extent_migrate_done;
791         atomic_long_t           extent_migrate_raced;
792
793         unsigned                btree_gc_periodic:1;
794         unsigned                copy_gc_enabled:1;
795         bool                    promote_whole_extents;
796
797 #define BCH_DEBUG_PARAM(name, description) bool name;
798         BCH_DEBUG_PARAMS_ALL()
799 #undef BCH_DEBUG_PARAM
800
801         struct time_stats       times[BCH_TIME_STAT_NR];
802 };
803
804 static inline void bch2_set_ra_pages(struct bch_fs *c, unsigned ra_pages)
805 {
806 #ifndef NO_BCACHEFS_FS
807         if (c->vfs_sb)
808                 c->vfs_sb->s_bdi->ra_pages = ra_pages;
809 #endif
810 }
811
812 static inline unsigned bucket_bytes(const struct bch_dev *ca)
813 {
814         return ca->mi.bucket_size << 9;
815 }
816
817 static inline unsigned block_bytes(const struct bch_fs *c)
818 {
819         return c->opts.block_size << 9;
820 }
821
822 static inline struct timespec64 bch2_time_to_timespec(struct bch_fs *c, u64 time)
823 {
824         return ns_to_timespec64(time * c->sb.time_precision + c->sb.time_base_lo);
825 }
826
827 static inline s64 timespec_to_bch2_time(struct bch_fs *c, struct timespec64 ts)
828 {
829         s64 ns = timespec64_to_ns(&ts) - c->sb.time_base_lo;
830
831         if (c->sb.time_precision == 1)
832                 return ns;
833
834         return div_s64(ns, c->sb.time_precision);
835 }
836
837 static inline s64 bch2_current_time(struct bch_fs *c)
838 {
839         struct timespec64 now;
840
841         ktime_get_coarse_real_ts64(&now);
842         return timespec_to_bch2_time(c, now);
843 }
844
845 static inline bool bch2_dev_exists2(const struct bch_fs *c, unsigned dev)
846 {
847         return dev < c->sb.nr_devices && c->devs[dev];
848 }
849
850 #endif /* _BCACHEFS_H */