ext4_journal: forcibly flush data to disk when stop journalling.
[lwext4.git] / lwext4 / ext4_bcache.h
index 95811c0c6ff4367f7bc17ea5cfb7694ed99064fd..938f13bb3f0191bb5fc922e196c458fe63d06035 100644 (file)
-/*\r
- * Copyright (c) 2013 Grzegorz Kostka (kostka.grzegorz@gmail.com)\r
- * All rights reserved.\r
- *\r
- * Redistribution and use in source and binary forms, with or without\r
- * modification, are permitted provided that the following conditions\r
- * are met:\r
- *\r
- * - Redistributions of source code must retain the above copyright\r
- *   notice, this list of conditions and the following disclaimer.\r
- * - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright\r
- *   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the\r
- *   documentation and/or other materials provided with the distribution.\r
- * - The name of the author may not be used to endorse or promote products\r
- *   derived from this software without specific prior written permission.\r
- *\r
- * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR\r
- * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES\r
- * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.\r
- * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,\r
- * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT\r
- * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,\r
- * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY\r
- * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT\r
- * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF\r
- * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.\r
- */\r
-\r
-/** @addtogroup lwext4\r
- * @{\r
- */\r
-/**\r
- * @file  ext4_bcache.h\r
- * @brief Block cache allocator.\r
- */\r
-\r
-#ifndef EXT4_BCACHE_H_\r
-#define EXT4_BCACHE_H_\r
-\r
-#include <ext4_config.h>\r
-\r
-#include <stdint.h>\r
-#include <stdbool.h>\r
-\r
-/**@brief   Single block descriptor.*/\r
-struct ext4_block\r
-{\r
-    /**@brief   Dirty flag.*/\r
-    bool dirty;\r
-\r
-    /**@brief   Logical block ID*/\r
-    uint64_t lb_id;\r
-\r
-    /**@brief   Cache id*/\r
-    uint32_t cache_id;\r
-\r
-    /**@brief   Data buffer.*/\r
-    uint8_t *data;\r
-};\r
-\r
-/**@brief   Block cache descriptor.*/\r
-struct ext4_bcache\r
-{\r
-\r
-    /**@brief   Item count in block cache*/\r
-    uint32_t cnt;\r
-\r
-    /**@brief   Item size in block cache*/\r
-    uint32_t itemsize;\r
-\r
-    /**@brief   Last recently used counter.*/\r
-    uint32_t lru_ctr;\r
-\r
-    /**@brief   Reference count table (cnt).*/\r
-    uint32_t refctr[CONFIG_BLOCK_DEV_CACHE_SIZE];\r
-\r
-    /**@brief   Last recently used ID table (cnt)*/\r
-    uint32_t lru_id[CONFIG_BLOCK_DEV_CACHE_SIZE];\r
-\r
-    /**@brief   Writeback free delay mode table (cnt)*/\r
-    uint8_t free_delay[CONFIG_BLOCK_DEV_CACHE_SIZE];\r
-\r
-    /**@brief   Logical block table (cnt).*/\r
-    uint64_t lba[CONFIG_BLOCK_DEV_CACHE_SIZE];\r
-\r
-    /**@brief   Dirty mark (cnt).*/\r
-    bool dirty[CONFIG_BLOCK_DEV_CACHE_SIZE];\r
-\r
-    /**@brief   Cache data buffers (cnt * itemsize)*/\r
-    uint8_t *data;\r
-\r
-    /**@brief   Currently referenced datablocks*/\r
-    uint32_t ref_blocks;\r
-\r
-    /**@brief   Maximum referenced datablocks*/\r
-    uint32_t max_ref_blocks;\r
-};\r
-\r
-/**@brief   Static initializer of block cache structure.*/\r
-#define EXT4_BCACHE_STATIC_INSTANCE(__name, __cnt, __itemsize)                 \\r
-    static uint8_t __name##_data[(__cnt) * (__itemsize)];                      \\r
-    static struct ext4_bcache __name = {                                       \\r
-        .cnt = __cnt,                                                          \\r
-        .itemsize = __itemsize,                                                \\r
-        .lru_ctr = 0,                                                          \\r
-        .data = __name##_data,                                                 \\r
-    }\r
-\r
-/**@brief   Dynamic initialization of block cache.\r
- * @param   bc block cache descriptor\r
- * @param   cnt items count in block cache\r
- * @param   itemsize single item size (in bytes)\r
- * @return  standard error code*/\r
-int ext4_bcache_init_dynamic(struct ext4_bcache *bc, uint32_t cnt,\r
-                             uint32_t itemsize);\r
-\r
-/**@brief   Dynamic de-initialization of block cache.\r
- * @param   bc block cache descriptor\r
- * @return  standard error code*/\r
-int ext4_bcache_fini_dynamic(struct ext4_bcache *bc);\r
-\r
-/**@brief   Allocate block from block cache memory.\r
- *          Unreferenced block allocation is based on LRU\r
- *          (Last Recently Used) algorithm.\r
- * @param   bc block cache descriptor\r
- * @param   b block to alloc\r
- * @param   is_new block is new (needs to be read)\r
- * @return  standard error code*/\r
-int ext4_bcache_alloc(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_block *b,\r
-                      bool *is_new);\r
-\r
-/**@brief   Free block from cache memory (decrement reference counter).\r
- * @param   bc block cache descriptor\r
- * @param   b block to free\r
- * @param   cache writeback mode\r
- * @return  standard error code*/\r
-int ext4_bcache_free(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_block *b,\r
-                     uint8_t free_delay);\r
-\r
-/**@brief   Return a full status of block cache.\r
- * @param   bc block cache descriptor\r
- * @return  full status*/\r
-bool ext4_bcache_is_full(struct ext4_bcache *bc);\r
-\r
-#endif /* EXT4_BCACHE_H_ */\r
-\r
-/**\r
- * @}\r
- */\r
+/*
+ * Copyright (c) 2013 Grzegorz Kostka (kostka.grzegorz@gmail.com)
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions
+ * are met:
+ *
+ * - Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ * - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ *   documentation and/or other materials provided with the distribution.
+ * - The name of the author may not be used to endorse or promote products
+ *   derived from this software without specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
+ * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
+ * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
+ * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
+ * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
+ * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
+ * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
+ * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
+ * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
+ * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
+ */
+
+/** @addtogroup lwext4
+ * @{
+ */
+/**
+ * @file  ext4_bcache.h
+ * @brief Block cache allocator.
+ */
+
+#ifndef EXT4_BCACHE_H_
+#define EXT4_BCACHE_H_
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+#include "ext4_config.h"
+
+#include <stdint.h>
+#include <stdbool.h>
+#include "tree.h"
+#include "queue.h"
+
+#define EXT4_BLOCK_ZERO()      \
+       {.lb_id = 0, .data = 0}
+
+/**@brief   Single block descriptor*/
+struct ext4_block {
+       /**@brief   Logical block ID*/
+       uint64_t lb_id;
+
+       /**@brief   Buffer */
+       struct ext4_buf *buf;
+
+       /**@brief   Data buffer.*/
+       uint8_t *data;
+};
+
+struct ext4_bcache;
+
+/**@brief   Single block descriptor*/
+struct ext4_buf {
+       /**@brief   Flags*/
+       int flags;
+
+       /**@brief   Logical block address*/
+       uint64_t lba;
+
+       /**@brief   Data buffer.*/
+       uint8_t *data;
+
+       /**@brief   LRU priority. (unused) */
+       uint32_t lru_prio;
+
+       /**@brief   LRU id.*/
+       uint32_t lru_id;
+
+       /**@brief   Reference count table*/
+       uint32_t refctr;
+
+       /**@brief   Whether or not buffer is on dirty list.*/
+       bool on_dirty_list;
+
+       /**@brief   LBA tree node*/
+       RB_ENTRY(ext4_buf) lba_node;
+
+       /**@brief   LRU tree node*/
+       RB_ENTRY(ext4_buf) lru_node;
+
+       /**@brief   Dirty list node*/
+       SLIST_ENTRY(ext4_buf) dirty_node;
+
+       /**@brief   Callback routine after a disk-write operation.
+        * @param   bc block cache descriptor
+        * @param   buf buffer descriptor
+        * @param   standard error code returned by bdev->bwrite()
+        * @param   arg argument passed to this routine*/
+       void (*end_write)(struct ext4_bcache *bc,
+                         struct ext4_buf *buf,
+                         int res,
+                         void *arg);
+
+       /**@brief   argument passed to end_write() callback.*/
+       void *end_write_arg;
+};
+
+/**@brief   Block cache descriptor*/
+struct ext4_bcache {
+
+       /**@brief   Item count in block cache*/
+       uint32_t cnt;
+
+       /**@brief   Item size in block cache*/
+       uint32_t itemsize;
+
+       /**@brief   Last recently used counter*/
+       uint32_t lru_ctr;
+
+       /**@brief   Currently referenced datablocks*/
+       uint32_t ref_blocks;
+
+       /**@brief   Maximum referenced datablocks*/
+       uint32_t max_ref_blocks;
+
+       /**@brief   The blockdev binded to this block cache*/
+       struct ext4_blockdev *bdev;
+
+       /**@brief   A tree holding all bufs*/
+       RB_HEAD(ext4_buf_lba, ext4_buf) lba_root;
+
+       /**@brief   A tree holding unreferenced bufs*/
+       RB_HEAD(ext4_buf_lru, ext4_buf) lru_root;
+
+       /**@brief   A singly-linked list holding dirty buffers*/
+       SLIST_HEAD(ext4_buf_dirty, ext4_buf) dirty_list;
+};
+
+/**@brief buffer state bits
+ *
+ *  - BC♡UPTODATE: Buffer contains valid data.
+ *  - BC_DIRTY: Buffer is dirty.
+ *  - BC_FLUSH: Buffer will be immediately flushed,
+ *              when no one references it.
+ */
+enum bcache_state_bits {
+       BC_UPTODATE,
+       BC_DIRTY,
+       BC_FLUSH
+};
+
+#define ext4_bcache_set_flag(buf, b)    \
+       (buf)->flags |= 1 << (b)
+
+#define ext4_bcache_clear_flag(buf, b)    \
+       (buf)->flags &= ~(1 << (b))
+
+#define ext4_bcache_test_flag(buf, b)    \
+       (((buf)->flags & (1 << (b))) >> (b))
+
+static inline void ext4_bcache_set_dirty(struct ext4_buf *buf) {
+       ext4_bcache_set_flag(buf, BC_UPTODATE);
+       ext4_bcache_set_flag(buf, BC_DIRTY);
+}
+
+static inline void ext4_bcache_clear_dirty(struct ext4_buf *buf) {
+       ext4_bcache_clear_flag(buf, BC_UPTODATE);
+       ext4_bcache_clear_flag(buf, BC_DIRTY);
+}
+
+/**@brief   Increment reference counter of buf by 1.*/
+#define ext4_bcache_inc_ref(buf) ((buf)->refctr++)
+
+/**@brief   Decrement reference counter of buf by 1.*/
+#define ext4_bcache_dec_ref(buf) ((buf)->refctr--)
+
+/**@brief   Static initializer of block cache structure.*/
+#define EXT4_BCACHE_STATIC_INSTANCE(__name, __cnt, __itemsize)                 \
+       static struct ext4_bcache __name = {                                   \
+           .cnt = __cnt,                                                      \
+           .itemsize = __itemsize,                                            \
+           .lru_ctr = 0,                                                      \
+       }
+
+/**@brief   Insert buffer to dirty cache list
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @param   buf buffer descriptor */
+static inline void
+ext4_bcache_insert_dirty_node(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_buf *buf) {
+       if (!buf->on_dirty_list) {
+               SLIST_INSERT_HEAD(&bc->dirty_list, buf, dirty_node);
+               buf->on_dirty_list = true;
+       }
+}
+
+/**@brief   Remove buffer to dirty cache list
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @param   buf buffer descriptor */
+static inline void
+ext4_bcache_remove_dirty_node(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_buf *buf) {
+       if (buf->on_dirty_list) {
+               SLIST_REMOVE(&bc->dirty_list, buf, ext4_buf, dirty_node);
+               buf->on_dirty_list = false;
+       }
+}
+
+
+/**@brief   Dynamic initialization of block cache.
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @param   cnt items count in block cache
+ * @param   itemsize single item size (in bytes)
+ * @return  standard error code*/
+int ext4_bcache_init_dynamic(struct ext4_bcache *bc, uint32_t cnt,
+                            uint32_t itemsize);
+
+/**@brief   Dynamic de-initialization of block cache.
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @return  standard error code*/
+int ext4_bcache_fini_dynamic(struct ext4_bcache *bc);
+
+/**@brief   Get a buffer with the lowest LRU counter in bcache.
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @return  buffer with the lowest LRU counter*/
+struct ext4_buf *ext4_buf_lowest_lru(struct ext4_bcache *bc);
+
+/**@brief   Drop unreferenced buffer from bcache.
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @param   buf buffer*/
+void ext4_bcache_drop_buf(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_buf *buf);
+
+/**@brief   Allocate block from block cache memory.
+ *          Unreferenced block allocation is based on LRU
+ *          (Last Recently Used) algorithm.
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @param   b block to alloc
+ * @param   is_new block is new (needs to be read)
+ * @return  standard error code*/
+int ext4_bcache_alloc(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_block *b,
+                     bool *is_new);
+
+/**@brief   Free block from cache memory (decrement reference counter).
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @param   b block to free
+ * @return  standard error code*/
+int ext4_bcache_free(struct ext4_bcache *bc, struct ext4_block *b);
+
+/**@brief   Return a full status of block cache.
+ * @param   bc block cache descriptor
+ * @return  full status*/
+bool ext4_bcache_is_full(struct ext4_bcache *bc);
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif /* EXT4_BCACHE_H_ */
+
+/**
+ * @}
+ */