Merge master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/jejb/scsi-misc-2.6
[linux-2.6] / 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 ... (lockdev check-buffers unlockdev) .. change-state .. record io needed unlockstripe schedule io
120  *  release an active stripe (release_stripe())
121  *     lockdev if (!--cnt) { if  STRIPE_HANDLE, add to handle_list else add to inactive-list } unlockdev
122  *
123  * The refcount counts each thread that have activated the stripe,
124  * plus raid5d if it is handling it, plus one for each active request
125  * on a cached buffer.
126  */
127
128 struct stripe_head {
129         struct hlist_node       hash;
130         struct list_head        lru;                    /* inactive_list or handle_list */
131         struct raid5_private_data       *raid_conf;
132         sector_t                sector;                 /* sector of this row */
133         int                     pd_idx;                 /* parity disk index */
134         unsigned long           state;                  /* state flags */
135         atomic_t                count;                  /* nr of active thread/requests */
136         spinlock_t              lock;
137         int                     bm_seq; /* sequence number for bitmap flushes */
138         int                     disks;                  /* disks in stripe */
139         struct r5dev {
140                 struct bio      req;
141                 struct bio_vec  vec;
142                 struct page     *page;
143                 struct bio      *toread, *towrite, *written;
144                 sector_t        sector;                 /* sector of this page */
145                 unsigned long   flags;
146         } dev[1]; /* allocated with extra space depending of RAID geometry */
147 };
148 /* Flags */
149 #define R5_UPTODATE     0       /* page contains current data */
150 #define R5_LOCKED       1       /* IO has been submitted on "req" */
151 #define R5_OVERWRITE    2       /* towrite covers whole page */
152 /* and some that are internal to handle_stripe */
153 #define R5_Insync       3       /* rdev && rdev->in_sync at start */
154 #define R5_Wantread     4       /* want to schedule a read */
155 #define R5_Wantwrite    5
156 #define R5_Overlap      7       /* There is a pending overlapping request on this block */
157 #define R5_ReadError    8       /* seen a read error here recently */
158 #define R5_ReWrite      9       /* have tried to over-write the readerror */
159
160 #define R5_Expanded     10      /* This block now has post-expand data */
161 /*
162  * Write method
163  */
164 #define RECONSTRUCT_WRITE       1
165 #define READ_MODIFY_WRITE       2
166 /* not a write method, but a compute_parity mode */
167 #define CHECK_PARITY            3
168
169 /*
170  * Stripe state
171  */
172 #define STRIPE_HANDLE           2
173 #define STRIPE_SYNCING          3
174 #define STRIPE_INSYNC           4
175 #define STRIPE_PREREAD_ACTIVE   5
176 #define STRIPE_DELAYED          6
177 #define STRIPE_DEGRADED         7
178 #define STRIPE_BIT_DELAY        8
179 #define STRIPE_EXPANDING        9
180 #define STRIPE_EXPAND_SOURCE    10
181 #define STRIPE_EXPAND_READY     11
182 /*
183  * Plugging:
184  *
185  * To improve write throughput, we need to delay the handling of some
186  * stripes until there has been a chance that several write requests
187  * for the one stripe have all been collected.
188  * In particular, any write request that would require pre-reading
189  * is put on a "delayed" queue until there are no stripes currently
190  * in a pre-read phase.  Further, if the "delayed" queue is empty when
191  * a stripe is put on it then we "plug" the queue and do not process it
192  * until an unplug call is made. (the unplug_io_fn() is called).
193  *
194  * When preread is initiated on a stripe, we set PREREAD_ACTIVE and add
195  * it to the count of prereading stripes.
196  * When write is initiated, or the stripe refcnt == 0 (just in case) we
197  * clear the PREREAD_ACTIVE flag and decrement the count
198  * Whenever the 'handle' queue is empty and the device is not plugged, we
199  * move any strips from delayed to handle and clear the DELAYED flag and set
200  * PREREAD_ACTIVE.
201  * In stripe_handle, if we find pre-reading is necessary, we do it if
202  * PREREAD_ACTIVE is set, else we set DELAYED which will send it to the delayed queue.
203  * HANDLE gets cleared if stripe_handle leave nothing locked.
204  */
205  
206
207 struct disk_info {
208         mdk_rdev_t      *rdev;
209 };
210
211 struct raid5_private_data {
212         struct hlist_head       *stripe_hashtbl;
213         mddev_t                 *mddev;
214         struct disk_info        *spare;
215         int                     chunk_size, level, algorithm;
216         int                     max_degraded;
217         int                     raid_disks;
218         int                     max_nr_stripes;
219
220         /* used during an expand */
221         sector_t                expand_progress;        /* MaxSector when no expand happening */
222         sector_t                expand_lo; /* from here up to expand_progress it out-of-bounds
223                                             * as we haven't flushed the metadata yet
224                                             */
225         int                     previous_raid_disks;
226
227         struct list_head        handle_list; /* stripes needing handling */
228         struct list_head        delayed_list; /* stripes that have plugged requests */
229         struct list_head        bitmap_list; /* stripes delaying awaiting bitmap update */
230         struct bio              *retry_read_aligned; /* currently retrying aligned bios   */
231         struct bio              *retry_read_aligned_list; /* aligned bios retry list  */
232         atomic_t                preread_active_stripes; /* stripes with scheduled io */
233         atomic_t                active_aligned_reads;
234
235         atomic_t                reshape_stripes; /* stripes with pending writes for reshape */
236         /* unfortunately we need two cache names as we temporarily have
237          * two caches.
238          */
239         int                     active_name;
240         char                    cache_name[2][20];
241         struct kmem_cache               *slab_cache; /* for allocating stripes */
242
243         int                     seq_flush, seq_write;
244         int                     quiesce;
245
246         int                     fullsync;  /* set to 1 if a full sync is needed,
247                                             * (fresh device added).
248                                             * Cleared when a sync completes.
249                                             */
250
251         struct page             *spare_page; /* Used when checking P/Q in raid6 */
252
253         /*
254          * Free stripes pool
255          */
256         atomic_t                active_stripes;
257         struct list_head        inactive_list;
258         wait_queue_head_t       wait_for_stripe;
259         wait_queue_head_t       wait_for_overlap;
260         int                     inactive_blocked;       /* release of inactive stripes blocked,
261                                                          * waiting for 25% to be free
262                                                          */
263         int                     pool_size; /* number of disks in stripeheads in pool */
264         spinlock_t              device_lock;
265         struct disk_info        *disks;
266 };
267
268 typedef struct raid5_private_data raid5_conf_t;
269
270 #define mddev_to_conf(mddev) ((raid5_conf_t *) mddev->private)
271
272 /*
273  * Our supported algorithms
274  */
275 #define ALGORITHM_LEFT_ASYMMETRIC       0
276 #define ALGORITHM_RIGHT_ASYMMETRIC      1
277 #define ALGORITHM_LEFT_SYMMETRIC        2
278 #define ALGORITHM_RIGHT_SYMMETRIC       3
279
280 #endif