]> www.pilppa.org Git - linux-2.6-omap-h63xx.git/blob - include/linux/raid/raid5.h
md: replace STRIPE_OP_CHECK with 'check_states'
[linux-2.6-omap-h63xx.git] / include / linux / raid / raid5.h
1 #ifndef _RAID5_H
2 #define _RAID5_H
3
4 #include <linux/raid/md.h>
5 #include <linux/raid/xor.h>
6
7 /*
8  *
9  * Each stripe contains one buffer per disc.  Each buffer can be in
10  * one of a number of states stored in "flags".  Changes between
11  * these states happen *almost* exclusively under a per-stripe
12  * spinlock.  Some very specific changes can happen in bi_end_io, and
13  * these are not protected by the spin lock.
14  *
15  * The flag bits that are used to represent these states are:
16  *   R5_UPTODATE and R5_LOCKED
17  *
18  * State Empty == !UPTODATE, !LOCK
19  *        We have no data, and there is no active request
20  * State Want == !UPTODATE, LOCK
21  *        A read request is being submitted for this block
22  * State Dirty == UPTODATE, LOCK
23  *        Some new data is in this buffer, and it is being written out
24  * State Clean == UPTODATE, !LOCK
25  *        We have valid data which is the same as on disc
26  *
27  * The possible state transitions are:
28  *
29  *  Empty -> Want   - on read or write to get old data for  parity calc
30  *  Empty -> Dirty  - on compute_parity to satisfy write/sync request.(RECONSTRUCT_WRITE)
31  *  Empty -> Clean  - on compute_block when computing a block for failed drive
32  *  Want  -> Empty  - on failed read
33  *  Want  -> Clean  - on successful completion of read request
34  *  Dirty -> Clean  - on successful completion of write request
35  *  Dirty -> Clean  - on failed write
36  *  Clean -> Dirty  - on compute_parity to satisfy write/sync (RECONSTRUCT or RMW)
37  *
38  * The Want->Empty, Want->Clean, Dirty->Clean, transitions
39  * all happen in b_end_io at interrupt time.
40  * Each sets the Uptodate bit before releasing the Lock bit.
41  * This leaves one multi-stage transition:
42  *    Want->Dirty->Clean
43  * This is safe because thinking that a Clean buffer is actually dirty
44  * will at worst delay some action, and the stripe will be scheduled
45  * for attention after the transition is complete.
46  *
47  * There is one possibility that is not covered by these states.  That
48  * is if one drive has failed and there is a spare being rebuilt.  We
49  * can't distinguish between a clean block that has been generated
50  * from parity calculations, and a clean block that has been
51  * successfully written to the spare ( or to parity when resyncing).
52  * To distingush these states we have a stripe bit STRIPE_INSYNC that
53  * is set whenever a write is scheduled to the spare, or to the parity
54  * disc if there is no spare.  A sync request clears this bit, and
55  * when we find it set with no buffers locked, we know the sync is
56  * complete.
57  *
58  * Buffers for the md device that arrive via make_request are attached
59  * to the appropriate stripe in one of two lists linked on b_reqnext.
60  * One list (bh_read) for read requests, one (bh_write) for write.
61  * There should never be more than one buffer on the two lists
62  * together, but we are not guaranteed of that so we allow for more.
63  *
64  * If a buffer is on the read list when the associated cache buffer is
65  * Uptodate, the data is copied into the read buffer and it's b_end_io
66  * routine is called.  This may happen in the end_request routine only
67  * if the buffer has just successfully been read.  end_request should
68  * remove the buffers from the list and then set the Uptodate bit on
69  * the buffer.  Other threads may do this only if they first check
70  * that the Uptodate bit is set.  Once they have checked that they may
71  * take buffers off the read queue.
72  *
73  * When a buffer on the write list is committed for write it is copied
74  * into the cache buffer, which is then marked dirty, and moved onto a
75  * third list, the written list (bh_written).  Once both the parity
76  * block and the cached buffer are successfully written, any buffer on
77  * a written list can be returned with b_end_io.
78  *
79  * The write list and read list both act as fifos.  The read list is
80  * protected by the device_lock.  The write and written lists are
81  * protected by the stripe lock.  The device_lock, which can be
82  * claimed while the stipe lock is held, is only for list
83  * manipulations and will only be held for a very short time.  It can
84  * be claimed from interrupts.
85  *
86  *
87  * Stripes in the stripe cache can be on one of two lists (or on
88  * neither).  The "inactive_list" contains stripes which are not
89  * currently being used for any request.  They can freely be reused
90  * for another stripe.  The "handle_list" contains stripes that need
91  * to be handled in some way.  Both of these are fifo queues.  Each
92  * stripe is also (potentially) linked to a hash bucket in the hash
93  * table so that it can be found by sector number.  Stripes that are
94  * not hashed must be on the inactive_list, and will normally be at
95  * the front.  All stripes start life this way.
96  *
97  * The inactive_list, handle_list and hash bucket lists are all protected by the
98  * device_lock.
99  *  - stripes on the inactive_list never have their stripe_lock held.
100  *  - stripes have a reference counter. If count==0, they are on a list.
101  *  - If a stripe might need handling, STRIPE_HANDLE is set.
102  *  - When refcount reaches zero, then if STRIPE_HANDLE it is put on
103  *    handle_list else inactive_list
104  *
105  * This, combined with the fact that STRIPE_HANDLE is only ever
106  * cleared while a stripe has a non-zero count means that if the
107  * refcount is 0 and STRIPE_HANDLE is set, then it is on the
108  * handle_list and if recount is 0 and STRIPE_HANDLE is not set, then
109  * the stripe is on inactive_list.
110  *
111  * The possible transitions are:
112  *  activate an unhashed/inactive stripe (get_active_stripe())
113  *     lockdev check-hash unlink-stripe cnt++ clean-stripe hash-stripe unlockdev
114  *  activate a hashed, possibly active stripe (get_active_stripe())
115  *     lockdev check-hash if(!cnt++)unlink-stripe unlockdev
116  *  attach a request to an active stripe (add_stripe_bh())
117  *     lockdev attach-buffer unlockdev
118  *  handle a stripe (handle_stripe())
119  *     lockstripe clrSTRIPE_HANDLE ...
120  *              (lockdev check-buffers unlockdev) ..
121  *              change-state ..
122  *              record io/ops needed unlockstripe schedule io/ops
123  *  release an active stripe (release_stripe())
124  *     lockdev if (!--cnt) { if  STRIPE_HANDLE, add to handle_list else add to inactive-list } unlockdev
125  *
126  * The refcount counts each thread that have activated the stripe,
127  * plus raid5d if it is handling it, plus one for each active request
128  * on a cached buffer, and plus one if the stripe is undergoing stripe
129  * operations.
130  *
131  * Stripe operations are performed outside the stripe lock,
132  * the stripe operations are:
133  * -copying data between the stripe cache and user application buffers
134  * -computing blocks to save a disk access, or to recover a missing block
135  * -updating the parity on a write operation (reconstruct write and
136  *  read-modify-write)
137  * -checking parity correctness
138  * -running i/o to disk
139  * These operations are carried out by raid5_run_ops which uses the async_tx
140  * api to (optionally) offload operations to dedicated hardware engines.
141  * When requesting an operation handle_stripe sets the pending bit for the
142  * operation and increments the count.  raid5_run_ops is then run whenever
143  * the count is non-zero.
144  * There are some critical dependencies between the operations that prevent some
145  * from being requested while another is in flight.
146  * 1/ Parity check operations destroy the in cache version of the parity block,
147  *    so we prevent parity dependent operations like writes and compute_blocks
148  *    from starting while a check is in progress.  Some dma engines can perform
149  *    the check without damaging the parity block, in these cases the parity
150  *    block is re-marked up to date (assuming the check was successful) and is
151  *    not re-read from disk.
152  * 2/ When a write operation is requested we immediately lock the affected
153  *    blocks, and mark them as not up to date.  This causes new read requests
154  *    to be held off, as well as parity checks and compute block operations.
155  * 3/ Once a compute block operation has been requested handle_stripe treats
156  *    that block as if it is up to date.  raid5_run_ops guaruntees that any
157  *    operation that is dependent on the compute block result is initiated after
158  *    the compute block completes.
159  */
160
161 /*
162  * Operations state - intermediate states that are visible outside of sh->lock
163  * In general _idle indicates nothing is running, _run indicates a data
164  * processing operation is active, and _result means the data processing result
165  * is stable and can be acted upon.  For simple operations like biofill and
166  * compute that only have an _idle and _run state they are indicated with
167  * sh->state flags (STRIPE_BIOFILL_RUN and STRIPE_COMPUTE_RUN)
168  */
169 /**
170  * enum check_states - handles syncing / repairing a stripe
171  * @check_state_idle - check operations are quiesced
172  * @check_state_run - check operation is running
173  * @check_state_result - set outside lock when check result is valid
174  * @check_state_compute_run - check failed and we are repairing
175  * @check_state_compute_result - set outside lock when compute result is valid
176  */
177 enum check_states {
178         check_state_idle = 0,
179         check_state_run, /* parity check */
180         check_state_check_result,
181         check_state_compute_run, /* parity repair */
182         check_state_compute_result,
183 };
184
185 /**
186  * enum reconstruct_states - handles writing or expanding a stripe
187  */
188 enum reconstruct_states {
189         reconstruct_state_idle = 0,
190         reconstruct_state_drain_run,            /* write */
191         reconstruct_state_run,                  /* expand */
192         reconstruct_state_drain_result,
193         reconstruct_state_result,
194 };
195
196 struct stripe_head {
197         struct hlist_node       hash;
198         struct list_head        lru;                    /* inactive_list or handle_list */
199         struct raid5_private_data       *raid_conf;
200         sector_t                sector;                 /* sector of this row */
201         int                     pd_idx;                 /* parity disk index */
202         unsigned long           state;                  /* state flags */
203         atomic_t                count;                  /* nr of active thread/requests */
204         spinlock_t              lock;
205         int                     bm_seq; /* sequence number for bitmap flushes */
206         int                     disks;                  /* disks in stripe */
207         enum check_states       check_state;
208         /* stripe_operations
209          * @pending - pending ops flags (set for request->issue->complete)
210          * @ack - submitted ops flags (set for issue->complete)
211          * @complete - completed ops flags (set for complete)
212          * @target - STRIPE_OP_COMPUTE_BLK target
213          * @count - raid5_runs_ops is set to run when this is non-zero
214          */
215         struct stripe_operations {
216                 unsigned long      pending;
217                 unsigned long      ack;
218                 unsigned long      complete;
219                 int                target;
220                 int                count;
221                 u32                zero_sum_result;
222         } ops;
223         struct r5dev {
224                 struct bio      req;
225                 struct bio_vec  vec;
226                 struct page     *page;
227                 struct bio      *toread, *read, *towrite, *written;
228                 sector_t        sector;                 /* sector of this page */
229                 unsigned long   flags;
230         } dev[1]; /* allocated with extra space depending of RAID geometry */
231 };
232
233 /* stripe_head_state - collects and tracks the dynamic state of a stripe_head
234  *     for handle_stripe.  It is only valid under spin_lock(sh->lock);
235  */
236 struct stripe_head_state {
237         int syncing, expanding, expanded;
238         int locked, uptodate, to_read, to_write, failed, written;
239         int to_fill, compute, req_compute, non_overwrite;
240         int failed_num;
241         unsigned long ops_request;
242 };
243
244 /* r6_state - extra state data only relevant to r6 */
245 struct r6_state {
246         int p_failed, q_failed, qd_idx, failed_num[2];
247 };
248
249 /* Flags */
250 #define R5_UPTODATE     0       /* page contains current data */
251 #define R5_LOCKED       1       /* IO has been submitted on "req" */
252 #define R5_OVERWRITE    2       /* towrite covers whole page */
253 /* and some that are internal to handle_stripe */
254 #define R5_Insync       3       /* rdev && rdev->in_sync at start */
255 #define R5_Wantread     4       /* want to schedule a read */
256 #define R5_Wantwrite    5
257 #define R5_Overlap      7       /* There is a pending overlapping request on this block */
258 #define R5_ReadError    8       /* seen a read error here recently */
259 #define R5_ReWrite      9       /* have tried to over-write the readerror */
260
261 #define R5_Expanded     10      /* This block now has post-expand data */
262 #define R5_Wantcompute  11 /* compute_block in progress treat as
263                                     * uptodate
264                                     */
265 #define R5_Wantfill     12 /* dev->toread contains a bio that needs
266                                     * filling
267                                     */
268 #define R5_Wantprexor   13 /* distinguish blocks ready for rmw from
269                                     * other "towrites"
270                                     */
271 /*
272  * Write method
273  */
274 #define RECONSTRUCT_WRITE       1
275 #define READ_MODIFY_WRITE       2
276 /* not a write method, but a compute_parity mode */
277 #define CHECK_PARITY            3
278
279 /*
280  * Stripe state
281  */
282 #define STRIPE_HANDLE           2
283 #define STRIPE_SYNCING          3
284 #define STRIPE_INSYNC           4
285 #define STRIPE_PREREAD_ACTIVE   5
286 #define STRIPE_DELAYED          6
287 #define STRIPE_DEGRADED         7
288 #define STRIPE_BIT_DELAY        8
289 #define STRIPE_EXPANDING        9
290 #define STRIPE_EXPAND_SOURCE    10
291 #define STRIPE_EXPAND_READY     11
292 #define STRIPE_IO_STARTED       12 /* do not count towards 'bypass_count' */
293 #define STRIPE_FULL_WRITE       13 /* all blocks are set to be overwritten */
294 #define STRIPE_BIOFILL_RUN      14
295 #define STRIPE_COMPUTE_RUN      15
296 /*
297  * Operation request flags
298  */
299 #define STRIPE_OP_BIOFILL       0
300 #define STRIPE_OP_COMPUTE_BLK   1
301 #define STRIPE_OP_PREXOR        2
302 #define STRIPE_OP_BIODRAIN      3
303 #define STRIPE_OP_POSTXOR       4
304 #define STRIPE_OP_CHECK 5
305
306 /*
307  * Plugging:
308  *
309  * To improve write throughput, we need to delay the handling of some
310  * stripes until there has been a chance that several write requests
311  * for the one stripe have all been collected.
312  * In particular, any write request that would require pre-reading
313  * is put on a "delayed" queue until there are no stripes currently
314  * in a pre-read phase.  Further, if the "delayed" queue is empty when
315  * a stripe is put on it then we "plug" the queue and do not process it
316  * until an unplug call is made. (the unplug_io_fn() is called).
317  *
318  * When preread is initiated on a stripe, we set PREREAD_ACTIVE and add
319  * it to the count of prereading stripes.
320  * When write is initiated, or the stripe refcnt == 0 (just in case) we
321  * clear the PREREAD_ACTIVE flag and decrement the count
322  * Whenever the 'handle' queue is empty and the device is not plugged, we
323  * move any strips from delayed to handle and clear the DELAYED flag and set
324  * PREREAD_ACTIVE.
325  * In stripe_handle, if we find pre-reading is necessary, we do it if
326  * PREREAD_ACTIVE is set, else we set DELAYED which will send it to the delayed queue.
327  * HANDLE gets cleared if stripe_handle leave nothing locked.
328  */
329  
330
331 struct disk_info {
332         mdk_rdev_t      *rdev;
333 };
334
335 struct raid5_private_data {
336         struct hlist_head       *stripe_hashtbl;
337         mddev_t                 *mddev;
338         struct disk_info        *spare;
339         int                     chunk_size, level, algorithm;
340         int                     max_degraded;
341         int                     raid_disks;
342         int                     max_nr_stripes;
343
344         /* used during an expand */
345         sector_t                expand_progress;        /* MaxSector when no expand happening */
346         sector_t                expand_lo; /* from here up to expand_progress it out-of-bounds
347                                             * as we haven't flushed the metadata yet
348                                             */
349         int                     previous_raid_disks;
350
351         struct list_head        handle_list; /* stripes needing handling */
352         struct list_head        hold_list; /* preread ready stripes */
353         struct list_head        delayed_list; /* stripes that have plugged requests */
354         struct list_head        bitmap_list; /* stripes delaying awaiting bitmap update */
355         struct bio              *retry_read_aligned; /* currently retrying aligned bios   */
356         struct bio              *retry_read_aligned_list; /* aligned bios retry list  */
357         atomic_t                preread_active_stripes; /* stripes with scheduled io */
358         atomic_t                active_aligned_reads;
359         atomic_t                pending_full_writes; /* full write backlog */
360         int                     bypass_count; /* bypassed prereads */
361         int                     bypass_threshold; /* preread nice */
362         struct list_head        *last_hold; /* detect hold_list promotions */
363
364         atomic_t                reshape_stripes; /* stripes with pending writes for reshape */
365         /* unfortunately we need two cache names as we temporarily have
366          * two caches.
367          */
368         int                     active_name;
369         char                    cache_name[2][20];
370         struct kmem_cache               *slab_cache; /* for allocating stripes */
371
372         int                     seq_flush, seq_write;
373         int                     quiesce;
374
375         int                     fullsync;  /* set to 1 if a full sync is needed,
376                                             * (fresh device added).
377                                             * Cleared when a sync completes.
378                                             */
379
380         struct page             *spare_page; /* Used when checking P/Q in raid6 */
381
382         /*
383          * Free stripes pool
384          */
385         atomic_t                active_stripes;
386         struct list_head        inactive_list;
387         wait_queue_head_t       wait_for_stripe;
388         wait_queue_head_t       wait_for_overlap;
389         int                     inactive_blocked;       /* release of inactive stripes blocked,
390                                                          * waiting for 25% to be free
391                                                          */
392         int                     pool_size; /* number of disks in stripeheads in pool */
393         spinlock_t              device_lock;
394         struct disk_info        *disks;
395 };
396
397 typedef struct raid5_private_data raid5_conf_t;
398
399 #define mddev_to_conf(mddev) ((raid5_conf_t *) mddev->private)
400
401 /*
402  * Our supported algorithms
403  */
404 #define ALGORITHM_LEFT_ASYMMETRIC       0
405 #define ALGORITHM_RIGHT_ASYMMETRIC      1
406 #define ALGORITHM_LEFT_SYMMETRIC        2
407 #define ALGORITHM_RIGHT_SYMMETRIC       3
408
409 #endif