drivers/md/raid5.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _RAID5_H
   3 #define _RAID5_H
   4
   5 #include <linux/raid/xor.h>
   6 #include <linux/dmaengine.h>
   7 #include <linux/local_lock.h>
   8
   9 /*
  10  *
  11  * Each stripe contains one buffer per device.  Each buffer can be in
  12  * one of a number of states stored in "flags".  Changes between
  13  * these states happen *almost* exclusively under the protection of the
  14  * STRIPE_ACTIVE flag.  Some very specific changes can happen in bi_end_io, and
  15  * these are not protected by STRIPE_ACTIVE.
  16  *
  17  * The flag bits that are used to represent these states are:
  18  *   R5_UPTODATE and R5_LOCKED
  19  *
  20  * State Empty == !UPTODATE, !LOCK
  21  *        We have no data, and there is no active request
  22  * State Want == !UPTODATE, LOCK
  23  *        A read request is being submitted for this block
  24  * State Dirty == UPTODATE, LOCK
  25  *        Some new data is in this buffer, and it is being written out
  26  * State Clean == UPTODATE, !LOCK
  27  *        We have valid data which is the same as on disc
  28  *
  29  * The possible state transitions are:
  30  *
  31  *  Empty -> Want   - on read or write to get old data for  parity calc
  32  *  Empty -> Dirty  - on compute_parity to satisfy write/sync request.
  33  *  Empty -> Clean  - on compute_block when computing a block for failed drive
  34  *  Want  -> Empty  - on failed read
  35  *  Want  -> Clean  - on successful completion of read request
  36  *  Dirty -> Clean  - on successful completion of write request
  37  *  Dirty -> Clean  - on failed write
  38  *  Clean -> Dirty  - on compute_parity to satisfy write/sync (RECONSTRUCT or RMW)
  39  *
  40  * The Want->Empty, Want->Clean, Dirty->Clean, transitions
  41  * all happen in b_end_io at interrupt time.
  42  * Each sets the Uptodate bit before releasing the Lock bit.
  43  * This leaves one multi-stage transition:
  44  *    Want->Dirty->Clean
  45  * This is safe because thinking that a Clean buffer is actually dirty
  46  * will at worst delay some action, and the stripe will be scheduled
  47  * for attention after the transition is complete.
  48  *
  49  * There is one possibility that is not covered by these states.  That
  50  * is if one drive has failed and there is a spare being rebuilt.  We
  51  * can't distinguish between a clean block that has been generated
  52  * from parity calculations, and a clean block that has been
  53  * successfully written to the spare ( or to parity when resyncing).
  54  * To distinguish these states we have a stripe bit STRIPE_INSYNC that
  55  * is set whenever a write is scheduled to the spare, or to the parity
  56  * disc if there is no spare.  A sync request clears this bit, and
  57  * when we find it set with no buffers locked, we know the sync is
  58  * complete.
  59  *
  60  * Buffers for the md device that arrive via make_request are attached
  61  * to the appropriate stripe in one of two lists linked on b_reqnext.
  62  * One list (bh_read) for read requests, one (bh_write) for write.
  63  * There should never be more than one buffer on the two lists
  64  * together, but we are not guaranteed of that so we allow for more.
  65  *
  66  * If a buffer is on the read list when the associated cache buffer is
  67  * Uptodate, the data is copied into the read buffer and it's b_end_io
  68  * routine is called.  This may happen in the end_request routine only
  69  * if the buffer has just successfully been read.  end_request should
  70  * remove the buffers from the list and then set the Uptodate bit on
  71  * the buffer.  Other threads may do this only if they first check
  72  * that the Uptodate bit is set.  Once they have checked that they may
  73  * take buffers off the read queue.
  74  *
  75  * When a buffer on the write list is committed for write it is copied
  76  * into the cache buffer, which is then marked dirty, and moved onto a
  77  * third list, the written list (bh_written).  Once both the parity
  78  * block and the cached buffer are successfully written, any buffer on
  79  * a written list can be returned with b_end_io.
  80  *
  81  * The write list and read list both act as fifos.  The read list,
  82  * write list and written list are protected by the device_lock.
  83  * The device_lock is only for list manipulations and will only be
  84  * held for a very short time.  It can 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 have a reference counter. If count==0, they are on a list.
 100  *  - If a stripe might need handling, STRIPE_HANDLE is set.
 101  *  - When refcount reaches zero, then if STRIPE_HANDLE it is put on
 102  *    handle_list else inactive_list
 103  *
 104  * This, combined with the fact that STRIPE_HANDLE is only ever
 105  * cleared while a stripe has a non-zero count means that if the
 106  * refcount is 0 and STRIPE_HANDLE is set, then it is on the
 107  * handle_list and if recount is 0 and STRIPE_HANDLE is not set, then
 108  * the stripe is on inactive_list.
 109  *
 110  * The possible transitions are:
 111  *  activate an unhashed/inactive stripe (get_active_stripe())
 112  *     lockdev check-hash unlink-stripe cnt++ clean-stripe hash-stripe unlockdev
 113  *  activate a hashed, possibly active stripe (get_active_stripe())
 114  *     lockdev check-hash if(!cnt++)unlink-stripe unlockdev
 115  *  attach a request to an active stripe (add_stripe_bh())
 116  *     lockdev attach-buffer unlockdev
 117  *  handle a stripe (handle_stripe())
 118  *     setSTRIPE_ACTIVE,  clrSTRIPE_HANDLE ...
 119  *              (lockdev check-buffers unlockdev) ..
 120  *              change-state ..
 121  *              record io/ops needed clearSTRIPE_ACTIVE schedule io/ops
 122  *  release an active stripe (release_stripe())
 123  *     lockdev if (!--cnt) { if  STRIPE_HANDLE, add to handle_list else add to inactive-list } unlockdev
 124  *
 125  * The refcount counts each thread that have activated the stripe,
 126  * plus raid5d if it is handling it, plus one for each active request
 127  * on a cached buffer, and plus one if the stripe is undergoing stripe
 128  * operations.
 129  *
 130  * The stripe operations are:
 131  * -copying data between the stripe cache and user application buffers
 132  * -computing blocks to save a disk access, or to recover a missing block
 133  * -updating the parity on a write operation (reconstruct write and
 134  *  read-modify-write)
 135  * -checking parity correctness
 136  * -running i/o to disk
 137  * These operations are carried out by raid5_run_ops which uses the async_tx
 138  * api to (optionally) offload operations to dedicated hardware engines.
 139  * When requesting an operation handle_stripe sets the pending bit for the
 140  * operation and increments the count.  raid5_run_ops is then run whenever
 141  * the count is non-zero.
 142  * There are some critical dependencies between the operations that prevent some
 143  * from being requested while another is in flight.
 144  * 1/ Parity check operations destroy the in cache version of the parity block,
 145  *    so we prevent parity dependent operations like writes and compute_blocks
 146  *    from starting while a check is in progress.  Some dma engines can perform
 147  *    the check without damaging the parity block, in these cases the parity
 148  *    block is re-marked up to date (assuming the check was successful) and is
 149  *    not re-read from disk.
 150  * 2/ When a write operation is requested we immediately lock the affected
 151  *    blocks, and mark them as not up to date.  This causes new read requests
 152  *    to be held off, as well as parity checks and compute block operations.
 153  * 3/ Once a compute block operation has been requested handle_stripe treats
 154  *    that block as if it is up to date.  raid5_run_ops guaruntees that any
 155  *    operation that is dependent on the compute block result is initiated after
 156  *    the compute block completes.
 157  */
 158
 159 /*
 160  * Operations state - intermediate states that are visible outside of
 161  *   STRIPE_ACTIVE.
 162  * In general _idle indicates nothing is running, _run indicates a data
 163  * processing operation is active, and _result means the data processing result
 164  * is stable and can be acted upon.  For simple operations like biofill and
 165  * compute that only have an _idle and _run state they are indicated with
 166  * sh->state flags (STRIPE_BIOFILL_RUN and STRIPE_COMPUTE_RUN)
 167  */
 168 /**
 169  * enum check_states - handles syncing / repairing a stripe
 170  * @check_state_idle - check operations are quiesced
 171  * @check_state_run - check operation is running
 172  * @check_state_result - set outside lock when check result is valid
 173  * @check_state_compute_run - check failed and we are repairing
 174  * @check_state_compute_result - set outside lock when compute result is valid
 175  */
 176 enum check_states {
 177         check_state_idle = 0,
 178         check_state_run, /* xor parity check */
 179         check_state_run_q, /* q-parity check */
 180         check_state_run_pq, /* pq dual parity check */
 181         check_state_check_result,
 182         check_state_compute_run, /* parity repair */
 183         check_state_compute_result,
 184 };
 185
 186 /**
 187  * enum reconstruct_states - handles writing or expanding a stripe
 188  */
 189 enum reconstruct_states {
 190         reconstruct_state_idle = 0,
 191         reconstruct_state_prexor_drain_run,     /* prexor-write */
 192         reconstruct_state_drain_run,            /* write */
 193         reconstruct_state_run,                  /* expand */
 194         reconstruct_state_prexor_drain_result,
 195         reconstruct_state_drain_result,
 196         reconstruct_state_result,
 197 };
 198
 199 #define DEFAULT_STRIPE_SIZE     4096
 200 struct stripe_head {
 201         struct hlist_node       hash;
 202         struct list_head        lru;          /* inactive_list or handle_list */
 203         struct llist_node       release_list;
 204         struct r5conf           *raid_conf;
 205         short                   generation;     /* increments with every
 206                                                  * reshape */
 207         sector_t                sector;         /* sector of this row */
 208         short                   pd_idx;         /* parity disk index */
 209         short                   qd_idx;         /* 'Q' disk index for raid6 */
 210         short                   ddf_layout;/* use DDF ordering to calculate Q */
 211         short                   hash_lock_index;
 212         unsigned long           state;          /* state flags */
 213         atomic_t                count;        /* nr of active thread/requests */
 214         int                     bm_seq; /* sequence number for bitmap flushes */
 215         int                     disks;          /* disks in stripe */
 216         int                     overwrite_disks; /* total overwrite disks in stripe,
 217                                                   * this is only checked when stripe
 218                                                   * has STRIPE_BATCH_READY
 219                                                   */
 220         enum check_states       check_state;
 221         enum reconstruct_states reconstruct_state;
 222         spinlock_t              stripe_lock;
 223         int                     cpu;
 224         struct r5worker_group   *group;
 225
 226         struct stripe_head      *batch_head; /* protected by stripe lock */
 227         spinlock_t              batch_lock; /* only header's lock is useful */
 228         struct list_head        batch_list; /* protected by head's batch lock*/
 229
 230         union {
 231                 struct r5l_io_unit      *log_io;
 232                 struct ppl_io_unit      *ppl_io;
 233         };
 234
 235         struct list_head        log_list;
 236         sector_t                log_start; /* first meta block on the journal */
 237         struct list_head        r5c; /* for r5c_cache->stripe_in_journal */
 238
 239         struct page             *ppl_page; /* partial parity of this stripe */
 240         /**
 241          * struct stripe_operations
 242          * @target - STRIPE_OP_COMPUTE_BLK target
 243          * @target2 - 2nd compute target in the raid6 case
 244          * @zero_sum_result - P and Q verification flags
 245          * @request - async service request flags for raid_run_ops
 246          */
 247         struct stripe_operations {
 248                 int                  target, target2;
 249                 enum sum_check_flags zero_sum_result;
 250         } ops;
 251
 252 #if PAGE_SIZE != DEFAULT_STRIPE_SIZE
 253         /* These pages will be used by bios in dev[i] */
 254         struct page     **pages;
 255         int     nr_pages;       /* page array size */
 256         int     stripes_per_page;
 257 #endif
 258         struct r5dev {
 259                 /* rreq and rvec are used for the replacement device when
 260                  * writing data to both devices.
 261                  */
 262                 struct bio      req, rreq;
 263                 struct bio_vec  vec, rvec;
 264                 struct page     *page, *orig_page;
 265                 unsigned int    offset;     /* offset of the page */
 266                 struct bio      *toread, *read, *towrite, *written;
 267                 sector_t        sector;                 /* sector of this page */
 268                 unsigned long   flags;
 269                 u32             log_checksum;
 270                 unsigned short  write_hint;
 271         } dev[1]; /* allocated with extra space depending of RAID geometry */
 272 };
 273
 274 /* stripe_head_state - collects and tracks the dynamic state of a stripe_head
 275  *     for handle_stripe.
 276  */
 277 struct stripe_head_state {
 278         /* 'syncing' means that we need to read all devices, either
 279          * to check/correct parity, or to reconstruct a missing device.
 280          * 'replacing' means we are replacing one or more drives and
 281          * the source is valid at this point so we don't need to
 282          * read all devices, just the replacement targets.
 283          */
 284         int syncing, expanding, expanded, replacing;
 285         int locked, uptodate, to_read, to_write, failed, written;
 286         int to_fill, compute, req_compute, non_overwrite;
 287         int injournal, just_cached;
 288         int failed_num[2];
 289         int p_failed, q_failed;
 290         int dec_preread_active;
 291         unsigned long ops_request;
 292
 293         struct md_rdev *blocked_rdev;
 294         int handle_bad_blocks;
 295         int log_failed;
 296         int waiting_extra_page;
 297 };
 298
 299 /* Flags for struct r5dev.flags */
 300 enum r5dev_flags {
 301         R5_UPTODATE,    /* page contains current data */
 302         R5_LOCKED,      /* IO has been submitted on "req" */
 303         R5_DOUBLE_LOCKED,/* Cannot clear R5_LOCKED until 2 writes complete */
 304         R5_OVERWRITE,   /* towrite covers whole page */
 305 /* and some that are internal to handle_stripe */
 306         R5_Insync,      /* rdev && rdev->in_sync at start */
 307         R5_Wantread,    /* want to schedule a read */
 308         R5_Wantwrite,
 309         R5_Overlap,     /* There is a pending overlapping request
 310                          * on this block */
 311         R5_ReadNoMerge, /* prevent bio from merging in block-layer */
 312         R5_ReadError,   /* seen a read error here recently */
 313         R5_ReWrite,     /* have tried to over-write the readerror */
 314
 315         R5_Expanded,    /* This block now has post-expand data */
 316         R5_Wantcompute, /* compute_block in progress treat as
 317                          * uptodate
 318                          */
 319         R5_Wantfill,    /* dev->toread contains a bio that needs
 320                          * filling
 321                          */
 322         R5_Wantdrain,   /* dev->towrite needs to be drained */
 323         R5_WantFUA,     /* Write should be FUA */
 324         R5_SyncIO,      /* The IO is sync */
 325         R5_WriteError,  /* got a write error - need to record it */
 326         R5_MadeGood,    /* A bad block has been fixed by writing to it */
 327         R5_ReadRepl,    /* Will/did read from replacement rather than orig */
 328         R5_MadeGoodRepl,/* A bad block on the replacement device has been
 329                          * fixed by writing to it */
 330         R5_NeedReplace, /* This device has a replacement which is not
 331                          * up-to-date at this stripe. */
 332         R5_WantReplace, /* We need to update the replacement, we have read
 333                          * data in, and now is a good time to write it out.
 334                          */
 335         R5_Discard,     /* Discard the stripe */
 336         R5_SkipCopy,    /* Don't copy data from bio to stripe cache */
 337         R5_InJournal,   /* data being written is in the journal device.
 338                          * if R5_InJournal is set for parity pd_idx, all the
 339                          * data and parity being written are in the journal
 340                          * device
 341                          */
 342         R5_OrigPageUPTDODATE,   /* with write back cache, we read old data into
 343                                  * dev->orig_page for prexor. When this flag is
 344                                  * set, orig_page contains latest data in the
 345                                  * raid disk.
 346                                  */
 347 };
 348
 349 /*
 350  * Stripe state
 351  */
 352 enum {
 353         STRIPE_ACTIVE,
 354         STRIPE_HANDLE,
 355         STRIPE_SYNC_REQUESTED,
 356         STRIPE_SYNCING,
 357         STRIPE_INSYNC,
 358         STRIPE_REPLACED,
 359         STRIPE_PREREAD_ACTIVE,
 360         STRIPE_DELAYED,
 361         STRIPE_DEGRADED,
 362         STRIPE_BIT_DELAY,
 363         STRIPE_EXPANDING,
 364         STRIPE_EXPAND_SOURCE,
 365         STRIPE_EXPAND_READY,
 366         STRIPE_IO_STARTED,      /* do not count towards 'bypass_count' */
 367         STRIPE_FULL_WRITE,      /* all blocks are set to be overwritten */
 368         STRIPE_BIOFILL_RUN,
 369         STRIPE_COMPUTE_RUN,
 370         STRIPE_ON_UNPLUG_LIST,
 371         STRIPE_DISCARD,
 372         STRIPE_ON_RELEASE_LIST,
 373         STRIPE_BATCH_READY,
 374         STRIPE_BATCH_ERR,
 375         STRIPE_BITMAP_PENDING,  /* Being added to bitmap, don't add
 376                                  * to batch yet.
 377                                  */
 378         STRIPE_LOG_TRAPPED,     /* trapped into log (see raid5-cache.c)
 379                                  * this bit is used in two scenarios:
 380                                  *
 381                                  * 1. write-out phase
 382                                  *  set in first entry of r5l_write_stripe
 383                                  *  clear in second entry of r5l_write_stripe
 384                                  *  used to bypass logic in handle_stripe
 385                                  *
 386                                  * 2. caching phase
 387                                  *  set in r5c_try_caching_write()
 388                                  *  clear when journal write is done
 389                                  *  used to initiate r5c_cache_data()
 390                                  *  also used to bypass logic in handle_stripe
 391                                  */
 392         STRIPE_R5C_CACHING,     /* the stripe is in caching phase
 393                                  * see more detail in the raid5-cache.c
 394                                  */
 395         STRIPE_R5C_PARTIAL_STRIPE,      /* in r5c cache (to-be/being handled or
 396                                          * in conf->r5c_partial_stripe_list)
 397                                          */
 398         STRIPE_R5C_FULL_STRIPE, /* in r5c cache (to-be/being handled or
 399                                  * in conf->r5c_full_stripe_list)
 400                                  */
 401         STRIPE_R5C_PREFLUSH,    /* need to flush journal device */
 402 };
 403
 404 #define STRIPE_EXPAND_SYNC_FLAGS \
 405         ((1 << STRIPE_EXPAND_SOURCE) |\
 406         (1 << STRIPE_EXPAND_READY) |\
 407         (1 << STRIPE_EXPANDING) |\
 408         (1 << STRIPE_SYNC_REQUESTED))
 409 /*
 410  * Operation request flags
 411  */
 412 enum {
 413         STRIPE_OP_BIOFILL,
 414         STRIPE_OP_COMPUTE_BLK,
 415         STRIPE_OP_PREXOR,
 416         STRIPE_OP_BIODRAIN,
 417         STRIPE_OP_RECONSTRUCT,
 418         STRIPE_OP_CHECK,
 419         STRIPE_OP_PARTIAL_PARITY,
 420 };
 421
 422 /*
 423  * RAID parity calculation preferences
 424  */
 425 enum {
 426         PARITY_DISABLE_RMW = 0,
 427         PARITY_ENABLE_RMW,
 428         PARITY_PREFER_RMW,
 429 };
 430
 431 /*
 432  * Pages requested from set_syndrome_sources()
 433  */
 434 enum {
 435         SYNDROME_SRC_ALL,
 436         SYNDROME_SRC_WANT_DRAIN,
 437         SYNDROME_SRC_WRITTEN,
 438 };
 439 /*
 440  * Plugging:
 441  *
 442  * To improve write throughput, we need to delay the handling of some
 443  * stripes until there has been a chance that several write requests
 444  * for the one stripe have all been collected.
 445  * In particular, any write request that would require pre-reading
 446  * is put on a "delayed" queue until there are no stripes currently
 447  * in a pre-read phase.  Further, if the "delayed" queue is empty when
 448  * a stripe is put on it then we "plug" the queue and do not process it
 449  * until an unplug call is made. (the unplug_io_fn() is called).
 450  *
 451  * When preread is initiated on a stripe, we set PREREAD_ACTIVE and add
 452  * it to the count of prereading stripes.
 453  * When write is initiated, or the stripe refcnt == 0 (just in case) we
 454  * clear the PREREAD_ACTIVE flag and decrement the count
 455  * Whenever the 'handle' queue is empty and the device is not plugged, we
 456  * move any strips from delayed to handle and clear the DELAYED flag and set
 457  * PREREAD_ACTIVE.
 458  * In stripe_handle, if we find pre-reading is necessary, we do it if
 459  * PREREAD_ACTIVE is set, else we set DELAYED which will send it to the delayed queue.
 460  * HANDLE gets cleared if stripe_handle leaves nothing locked.
 461  */
 462
 463 /* Note: disk_info.rdev can be set to NULL asynchronously by raid5_remove_disk.
 464  * There are three safe ways to access disk_info.rdev.
 465  * 1/ when holding mddev->reconfig_mutex
 466  * 2/ when resync/recovery/reshape is known to be happening - i.e. in code that
 467  *    is called as part of performing resync/recovery/reshape.
 468  * 3/ while holding rcu_read_lock(), use rcu_dereference to get the pointer
 469  *    and if it is non-NULL, increment rdev->nr_pending before dropping the RCU
 470  *    lock.
 471  * When .rdev is set to NULL, the nr_pending count checked again and if
 472  * it has been incremented, the pointer is put back in .rdev.
 473  */
 474
 475 struct disk_info {
 476         struct md_rdev  *rdev, *replacement;
 477         struct page     *extra_page; /* extra page to use in prexor */
 478 };
 479
 480 /*
 481  * Stripe cache
 482  */
 483
 484 #define NR_STRIPES              256
 485
 486 #if PAGE_SIZE == DEFAULT_STRIPE_SIZE
 487 #define STRIPE_SIZE             PAGE_SIZE
 488 #define STRIPE_SHIFT            (PAGE_SHIFT - 9)
 489 #define STRIPE_SECTORS          (STRIPE_SIZE>>9)
 490 #endif
 491
 492 #define IO_THRESHOLD            1
 493 #define BYPASS_THRESHOLD        1
 494 #define NR_HASH                 (PAGE_SIZE / sizeof(struct hlist_head))
 495 #define HASH_MASK               (NR_HASH - 1)
 496 #define MAX_STRIPE_BATCH        8
 497
 498 /* NOTE NR_STRIPE_HASH_LOCKS must remain below 64.
 499  * This is because we sometimes take all the spinlocks
 500  * and creating that much locking depth can cause
 501  * problems.
 502  */
 503 #define NR_STRIPE_HASH_LOCKS 8
 504 #define STRIPE_HASH_LOCKS_MASK (NR_STRIPE_HASH_LOCKS - 1)
 505
 506 struct r5worker {
 507         struct work_struct work;
 508         struct r5worker_group *group;
 509         struct list_head temp_inactive_list[NR_STRIPE_HASH_LOCKS];
 510         bool working;
 511 };
 512
 513 struct r5worker_group {
 514         struct list_head handle_list;
 515         struct list_head loprio_list;
 516         struct r5conf *conf;
 517         struct r5worker *workers;
 518         int stripes_cnt;
 519 };
 520
 521 /*
 522  * r5c journal modes of the array: write-back or write-through.
 523  * write-through mode has identical behavior as existing log only
 524  * implementation.
 525  */
 526 enum r5c_journal_mode {
 527         R5C_JOURNAL_MODE_WRITE_THROUGH = 0,
 528         R5C_JOURNAL_MODE_WRITE_BACK = 1,
 529 };
 530
 531 enum r5_cache_state {
 532         R5_INACTIVE_BLOCKED,    /* release of inactive stripes blocked,
 533                                  * waiting for 25% to be free
 534                                  */
 535         R5_ALLOC_MORE,          /* It might help to allocate another
 536                                  * stripe.
 537                                  */
 538         R5_DID_ALLOC,           /* A stripe was allocated, don't allocate
 539                                  * more until at least one has been
 540                                  * released.  This avoids flooding
 541                                  * the cache.
 542                                  */
 543         R5C_LOG_TIGHT,          /* log device space tight, need to
 544                                  * prioritize stripes at last_checkpoint
 545                                  */
 546         R5C_LOG_CRITICAL,       /* log device is running out of space,
 547                                  * only process stripes that are already
 548                                  * occupying the log
 549                                  */
 550         R5C_EXTRA_PAGE_IN_USE,  /* a stripe is using disk_info.extra_page
 551                                  * for prexor
 552                                  */
 553 };
 554
 555 #define PENDING_IO_MAX 512
 556 #define PENDING_IO_ONE_FLUSH 128
 557 struct r5pending_data {
 558         struct list_head sibling;
 559         sector_t sector; /* stripe sector */
 560         struct bio_list bios;
 561 };
 562
 563 struct raid5_percpu {
 564         struct page     *spare_page; /* Used when checking P/Q in raid6 */
 565         void            *scribble;  /* space for constructing buffer
 566                                      * lists and performing address
 567                                      * conversions
 568                                      */
 569         int             scribble_obj_size;
 570         local_lock_t    lock;
 571 };
 572
 573 struct r5conf {
 574         struct hlist_head       *stripe_hashtbl;
 575         /* only protect corresponding hash list and inactive_list */
 576         spinlock_t              hash_locks[NR_STRIPE_HASH_LOCKS];
 577         struct mddev            *mddev;
 578         int                     chunk_sectors;
 579         int                     level, algorithm, rmw_level;
 580         int                     max_degraded;
 581         int                     raid_disks;
 582         int                     max_nr_stripes;
 583         int                     min_nr_stripes;
 584 #if PAGE_SIZE != DEFAULT_STRIPE_SIZE
 585         unsigned long   stripe_size;
 586         unsigned int    stripe_shift;
 587         unsigned long   stripe_sectors;
 588 #endif
 589
 590         /* reshape_progress is the leading edge of a 'reshape'
 591          * It has value MaxSector when no reshape is happening
 592          * If delta_disks < 0, it is the last sector we started work on,
 593          * else is it the next sector to work on.
 594          */
 595         sector_t                reshape_progress;
 596         /* reshape_safe is the trailing edge of a reshape.  We know that
 597          * before (or after) this address, all reshape has completed.
 598          */
 599         sector_t                reshape_safe;
 600         int                     previous_raid_disks;
 601         int                     prev_chunk_sectors;
 602         int                     prev_algo;
 603         short                   generation; /* increments with every reshape */
 604         seqcount_spinlock_t     gen_lock;       /* lock against generation changes */
 605         unsigned long           reshape_checkpoint; /* Time we last updated
 606                                                      * metadata */
 607         long long               min_offset_diff; /* minimum difference between
 608                                                   * data_offset and
 609                                                   * new_data_offset across all
 610                                                   * devices.  May be negative,
 611                                                   * but is closest to zero.
 612                                                   */
 613
 614         struct list_head        handle_list; /* stripes needing handling */
 615         struct list_head        loprio_list; /* low priority stripes */
 616         struct list_head        hold_list; /* preread ready stripes */
 617         struct list_head        delayed_list; /* stripes that have plugged requests */
 618         struct list_head        bitmap_list; /* stripes delaying awaiting bitmap update */
 619         struct bio              *retry_read_aligned; /* currently retrying aligned bios   */
 620         unsigned int            retry_read_offset; /* sector offset into retry_read_aligned */
 621         struct bio              *retry_read_aligned_list; /* aligned bios retry list  */
 622         atomic_t                preread_active_stripes; /* stripes with scheduled io */
 623         atomic_t                active_aligned_reads;
 624         atomic_t                pending_full_writes; /* full write backlog */
 625         int                     bypass_count; /* bypassed prereads */
 626         int                     bypass_threshold; /* preread nice */
 627         int                     skip_copy; /* Don't copy data from bio to stripe cache */
 628         struct list_head        *last_hold; /* detect hold_list promotions */
 629
 630         atomic_t                reshape_stripes; /* stripes with pending writes for reshape */
 631         /* unfortunately we need two cache names as we temporarily have
 632          * two caches.
 633          */
 634         int                     active_name;
 635         char                    cache_name[2][32];
 636         struct kmem_cache       *slab_cache; /* for allocating stripes */
 637         struct mutex            cache_size_mutex; /* Protect changes to cache size */
 638
 639         int                     seq_flush, seq_write;
 640         int                     quiesce;
 641
 642         int                     fullsync;  /* set to 1 if a full sync is needed,
 643                                             * (fresh device added).
 644                                             * Cleared when a sync completes.
 645                                             */
 646         int                     recovery_disabled;
 647         /* per cpu variables */
 648         struct raid5_percpu __percpu *percpu;
 649         int scribble_disks;
 650         int scribble_sectors;
 651         struct hlist_node node;
 652
 653         /*
 654          * Free stripes pool
 655          */
 656         atomic_t                active_stripes;
 657         struct list_head        inactive_list[NR_STRIPE_HASH_LOCKS];
 658
 659         atomic_t                r5c_cached_full_stripes;
 660         struct list_head        r5c_full_stripe_list;
 661         atomic_t                r5c_cached_partial_stripes;
 662         struct list_head        r5c_partial_stripe_list;
 663         atomic_t                r5c_flushing_full_stripes;
 664         atomic_t                r5c_flushing_partial_stripes;
 665
 666         atomic_t                empty_inactive_list_nr;
 667         struct llist_head       released_stripes;
 668         wait_queue_head_t       wait_for_quiescent;
 669         wait_queue_head_t       wait_for_stripe;
 670         wait_queue_head_t       wait_for_overlap;
 671         unsigned long           cache_state;
 672         struct shrinker         shrinker;
 673         int                     pool_size; /* number of disks in stripeheads in pool */
 674         spinlock_t              device_lock;
 675         struct disk_info        *disks;
 676         struct bio_set          bio_split;
 677
 678         /* When taking over an array from a different personality, we store
 679          * the new thread here until we fully activate the array.
 680          */
 681         struct md_thread        *thread;
 682         struct list_head        temp_inactive_list[NR_STRIPE_HASH_LOCKS];
 683         struct r5worker_group   *worker_groups;
 684         int                     group_cnt;
 685         int                     worker_cnt_per_group;
 686         struct r5l_log          *log;
 687         void                    *log_private;
 688
 689         spinlock_t              pending_bios_lock;
 690         bool                    batch_bio_dispatch;
 691         struct r5pending_data   *pending_data;
 692         struct list_head        free_list;
 693         struct list_head        pending_list;
 694         int                     pending_data_cnt;
 695         struct r5pending_data   *next_pending_data;
 696 };
 697
 698 #if PAGE_SIZE == DEFAULT_STRIPE_SIZE
 699 #define RAID5_STRIPE_SIZE(conf) STRIPE_SIZE
 700 #define RAID5_STRIPE_SHIFT(conf)        STRIPE_SHIFT
 701 #define RAID5_STRIPE_SECTORS(conf)      STRIPE_SECTORS
 702 #else
 703 #define RAID5_STRIPE_SIZE(conf) ((conf)->stripe_size)
 704 #define RAID5_STRIPE_SHIFT(conf)        ((conf)->stripe_shift)
 705 #define RAID5_STRIPE_SECTORS(conf)      ((conf)->stripe_sectors)
 706 #endif
 707
 708 /* bio's attached to a stripe+device for I/O are linked together in bi_sector
 709  * order without overlap.  There may be several bio's per stripe+device, and
 710  * a bio could span several devices.
 711  * When walking this list for a particular stripe+device, we must never proceed
 712  * beyond a bio that extends past this device, as the next bio might no longer
 713  * be valid.
 714  * This function is used to determine the 'next' bio in the list, given the
 715  * sector of the current stripe+device
 716  */
 717 static inline struct bio *r5_next_bio(struct r5conf *conf, struct bio *bio, sector_t sector)
 718 {
 719         if (bio_end_sector(bio) < sector + RAID5_STRIPE_SECTORS(conf))
 720                 return bio->bi_next;
 721         else
 722                 return NULL;
 723 }
 724
 725 /*
 726  * Our supported algorithms
 727  */
 728 #define ALGORITHM_LEFT_ASYMMETRIC       0 /* Rotating Parity N with Data Restart */
 729 #define ALGORITHM_RIGHT_ASYMMETRIC      1 /* Rotating Parity 0 with Data Restart */
 730 #define ALGORITHM_LEFT_SYMMETRIC        2 /* Rotating Parity N with Data Continuation */
 731 #define ALGORITHM_RIGHT_SYMMETRIC       3 /* Rotating Parity 0 with Data Continuation */
 732
 733 /* Define non-rotating (raid4) algorithms.  These allow
 734  * conversion of raid4 to raid5.
 735  */
 736 #define ALGORITHM_PARITY_0              4 /* P or P,Q are initial devices */
 737 #define ALGORITHM_PARITY_N              5 /* P or P,Q are final devices. */
 738
 739 /* DDF RAID6 layouts differ from md/raid6 layouts in two ways.
 740  * Firstly, the exact positioning of the parity block is slightly
 741  * different between the 'LEFT_*' modes of md and the "_N_*" modes
 742  * of DDF.
 743  * Secondly, or order of datablocks over which the Q syndrome is computed
 744  * is different.
 745  * Consequently we have different layouts for DDF/raid6 than md/raid6.
 746  * These layouts are from the DDFv1.2 spec.
 747  * Interestingly DDFv1.2-Errata-A does not specify N_CONTINUE but
 748  * leaves RLQ=3 as 'Vendor Specific'
 749  */
 750
 751 #define ALGORITHM_ROTATING_ZERO_RESTART 8 /* DDF PRL=6 RLQ=1 */
 752 #define ALGORITHM_ROTATING_N_RESTART    9 /* DDF PRL=6 RLQ=2 */
 753 #define ALGORITHM_ROTATING_N_CONTINUE   10 /*DDF PRL=6 RLQ=3 */
 754
 755 /* For every RAID5 algorithm we define a RAID6 algorithm
 756  * with exactly the same layout for data and parity, and
 757  * with the Q block always on the last device (N-1).
 758  * This allows trivial conversion from RAID5 to RAID6
 759  */
 760 #define ALGORITHM_LEFT_ASYMMETRIC_6     16
 761 #define ALGORITHM_RIGHT_ASYMMETRIC_6    17
 762 #define ALGORITHM_LEFT_SYMMETRIC_6      18
 763 #define ALGORITHM_RIGHT_SYMMETRIC_6     19
 764 #define ALGORITHM_PARITY_0_6            20
 765 #define ALGORITHM_PARITY_N_6            ALGORITHM_PARITY_N
 766
 767 static inline int algorithm_valid_raid5(int layout)
 768 {
 769         return (layout >= 0) &&
 770                 (layout <= 5);
 771 }
 772 static inline int algorithm_valid_raid6(int layout)
 773 {
 774         return (layout >= 0 && layout <= 5)
 775                 ||
 776                 (layout >= 8 && layout <= 10)
 777                 ||
 778                 (layout >= 16 && layout <= 20);
 779 }
 780
 781 static inline int algorithm_is_DDF(int layout)
 782 {
 783         return layout >= 8 && layout <= 10;
 784 }
 785
 786 #if PAGE_SIZE != DEFAULT_STRIPE_SIZE
 787 /*
 788  * Return offset of the corresponding page for r5dev.
 789  */
 790 static inline int raid5_get_page_offset(struct stripe_head *sh, int disk_idx)
 791 {
 792         return (disk_idx % sh->stripes_per_page) * RAID5_STRIPE_SIZE(sh->raid_conf);
 793 }
 794
 795 /*
 796  * Return corresponding page address for r5dev.
 797  */
 798 static inline struct page *
 799 raid5_get_dev_page(struct stripe_head *sh, int disk_idx)
 800 {
 801         return sh->pages[disk_idx / sh->stripes_per_page];
 802 }
 803 #endif
 804
 805 extern void md_raid5_kick_device(struct r5conf *conf);
 806 extern int raid5_set_cache_size(struct mddev *mddev, int size);
 807 extern sector_t raid5_compute_blocknr(struct stripe_head *sh, int i, int previous);
 808 extern void raid5_release_stripe(struct stripe_head *sh);
 809 extern sector_t raid5_compute_sector(struct r5conf *conf, sector_t r_sector,
 810                                      int previous, int *dd_idx,
 811                                      struct stripe_head *sh);
 812 extern struct stripe_head *
 813 raid5_get_active_stripe(struct r5conf *conf, sector_t sector,
 814                         int previous, int noblock, int noquiesce);
 815 extern int raid5_calc_degraded(struct r5conf *conf);
 816 extern int r5c_journal_mode_set(struct mddev *mddev, int journal_mode);
 817 #endif