Documentation/filesystems/caching/operations.txt

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   2                        ASYNCHRONOUS OPERATIONS HANDLING
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   5 By: David Howells <dhowells@redhat.com>
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   7 Contents:
   8
   9  (*) Overview.
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  11  (*) Operation record initialisation.
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  13  (*) Parameters.
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  15  (*) Procedure.
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  17  (*) Asynchronous callback.
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  20 ========
  21 OVERVIEW
  22 ========
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  24 FS-Cache has an asynchronous operations handling facility that it uses for its
  25 data storage and retrieval routines.  Its operations are represented by
  26 fscache_operation structs, though these are usually embedded into some other
  27 structure.
  28
  29 This facility is available to and expected to be be used by the cache backends,
  30 and FS-Cache will create operations and pass them off to the appropriate cache
  31 backend for completion.
  32
  33 To make use of this facility, <linux/fscache-cache.h> should be #included.
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  37 OPERATION RECORD INITIALISATION
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  40 An operation is recorded in an fscache_operation struct:
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  42         struct fscache_operation {
  43                 union {
  44                         struct work_struct fast_work;
  45                         struct slow_work slow_work;
  46                 };
  47                 unsigned long           flags;
  48                 fscache_operation_processor_t processor;
  49                 ...
  50         };
  51
  52 Someone wanting to issue an operation should allocate something with this
  53 struct embedded in it.  They should initialise it by calling:
  54
  55         void fscache_operation_init(struct fscache_operation *op,
  56                                     fscache_operation_release_t release);
  57
  58 with the operation to be initialised and the release function to use.
  59
  60 The op->flags parameter should be set to indicate the CPU time provision and
  61 the exclusivity (see the Parameters section).
  62
  63 The op->fast_work, op->slow_work and op->processor flags should be set as
  64 appropriate for the CPU time provision (see the Parameters section).
  65
  66 FSCACHE_OP_WAITING may be set in op->flags prior to each submission of the
  67 operation and waited for afterwards.
  68
  69
  70 ==========
  71 PARAMETERS
  72 ==========
  73
  74 There are a number of parameters that can be set in the operation record's flag
  75 parameter.  There are three options for the provision of CPU time in these
  76 operations:
  77
  78  (1) The operation may be done synchronously (FSCACHE_OP_MYTHREAD).  A thread
  79      may decide it wants to handle an operation itself without deferring it to
  80      another thread.
  81
  82      This is, for example, used in read operations for calling readpages() on
  83      the backing filesystem in CacheFiles.  Although readpages() does an
  84      asynchronous data fetch, the determination of whether pages exist is done
  85      synchronously - and the netfs does not proceed until this has been
  86      determined.
  87
  88      If this option is to be used, FSCACHE_OP_WAITING must be set in op->flags
  89      before submitting the operation, and the operating thread must wait for it
  90      to be cleared before proceeding:
  91
  92                 wait_on_bit(&op->flags, FSCACHE_OP_WAITING,
  93                             TASK_UNINTERRUPTIBLE);
  94
  95
  96  (2) The operation may be fast asynchronous (FSCACHE_OP_FAST), in which case it
  97      will be given to keventd to process.  Such an operation is not permitted
  98      to sleep on I/O.
  99
 100      This is, for example, used by CacheFiles to copy data from a backing fs
 101      page to a netfs page after the backing fs has read the page in.
 102
 103      If this option is used, op->fast_work and op->processor must be
 104      initialised before submitting the operation:
 105
 106                 INIT_WORK(&op->fast_work, do_some_work);
 107
 108
 109  (3) The operation may be slow asynchronous (FSCACHE_OP_SLOW), in which case it
 110      will be given to the slow work facility to process.  Such an operation is
 111      permitted to sleep on I/O.
 112
 113      This is, for example, used by FS-Cache to handle background writes of
 114      pages that have just been fetched from a remote server.
 115
 116      If this option is used, op->slow_work and op->processor must be
 117      initialised before submitting the operation:
 118
 119                 fscache_operation_init_slow(op, processor)
 120
 121
 122 Furthermore, operations may be one of two types:
 123
 124  (1) Exclusive (FSCACHE_OP_EXCLUSIVE).  Operations of this type may not run in
 125      conjunction with any other operation on the object being operated upon.
 126
 127      An example of this is the attribute change operation, in which the file
 128      being written to may need truncation.
 129
 130  (2) Shareable.  Operations of this type may be running simultaneously.  It's
 131      up to the operation implementation to prevent interference between other
 132      operations running at the same time.
 133
 134
 135 =========
 136 PROCEDURE
 137 =========
 138
 139 Operations are used through the following procedure:
 140
 141  (1) The submitting thread must allocate the operation and initialise it
 142      itself.  Normally this would be part of a more specific structure with the
 143      generic op embedded within.
 144
 145  (2) The submitting thread must then submit the operation for processing using
 146      one of the following two functions:
 147
 148         int fscache_submit_op(struct fscache_object *object,
 149                               struct fscache_operation *op);
 150
 151         int fscache_submit_exclusive_op(struct fscache_object *object,
 152                                         struct fscache_operation *op);
 153
 154      The first function should be used to submit non-exclusive ops and the
 155      second to submit exclusive ones.  The caller must still set the
 156      FSCACHE_OP_EXCLUSIVE flag.
 157
 158      If successful, both functions will assign the operation to the specified
 159      object and return 0.  -ENOBUFS will be returned if the object specified is
 160      permanently unavailable.
 161
 162      The operation manager will defer operations on an object that is still
 163      undergoing lookup or creation.  The operation will also be deferred if an
 164      operation of conflicting exclusivity is in progress on the object.
 165
 166      If the operation is asynchronous, the manager will retain a reference to
 167      it, so the caller should put their reference to it by passing it to:
 168
 169         void fscache_put_operation(struct fscache_operation *op);
 170
 171  (3) If the submitting thread wants to do the work itself, and has marked the
 172      operation with FSCACHE_OP_MYTHREAD, then it should monitor
 173      FSCACHE_OP_WAITING as described above and check the state of the object if
 174      necessary (the object might have died whilst the thread was waiting).
 175
 176      When it has finished doing its processing, it should call
 177      fscache_op_complete() and fscache_put_operation() on it.
 178
 179  (4) The operation holds an effective lock upon the object, preventing other
 180      exclusive ops conflicting until it is released.  The operation can be
 181      enqueued for further immediate asynchronous processing by adjusting the
 182      CPU time provisioning option if necessary, eg:
 183
 184         op->flags &= ~FSCACHE_OP_TYPE;
 185         op->flags |= ~FSCACHE_OP_FAST;
 186
 187      and calling:
 188
 189         void fscache_enqueue_operation(struct fscache_operation *op)
 190
 191      This can be used to allow other things to have use of the worker thread
 192      pools.
 193
 194
 195 =====================
 196 ASYNCHRONOUS CALLBACK
 197 =====================
 198
 199 When used in asynchronous mode, the worker thread pool will invoke the
 200 processor method with a pointer to the operation.  This should then get at the
 201 container struct by using container_of():
 202
 203         static void fscache_write_op(struct fscache_operation *_op)
 204         {
 205                 struct fscache_storage *op =
 206                         container_of(_op, struct fscache_storage, op);
 207         ...
 208         }
 209
 210 The caller holds a reference on the operation, and will invoke
 211 fscache_put_operation() when the processor function returns.  The processor
 212 function is at liberty to call fscache_enqueue_operation() or to take extra
 213 references.