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[linux-2.6.git] / Documentation / filesystems / caching / fscache.txt
diff --git a/Documentation/filesystems/caching/fscache.txt b/Documentation/filesystems/caching/fscache.txt
new file mode 100644 (file)
index 0000000..82c3168
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,151 @@
+                         ==========================
+                         General Filesystem Caching
+                         ==========================
+
+========
+OVERVIEW
+========
+
+This facility is a general purpose cache for network filesystems, though it
+could be used for caching other things such as ISO9660 filesystems too.
+
+FS-Cache mediates between cache backends (such as CacheFS) and network
+filesystems:
+
+       +---------+
+       |         |                        +--------------+
+       |   NFS   |--+                     |              |
+       |         |  |                 +-->|   CacheFS    |
+       +---------+  |   +----------+  |   |  /dev/hda5   |
+                    |   |          |  |   +--------------+
+       +---------+  +-->|          |  |
+       |         |      |          |--+
+       |   AFS   |----->| FS-Cache |
+       |         |      |          |--+
+       +---------+  +-->|          |  |
+                    |   |          |  |   +--------------+
+       +---------+  |   +----------+  |   |              |
+       |         |  |                 +-->|  CacheFiles  |
+       |  ISOFS  |--+                     |  /var/cache  |
+       |         |                        +--------------+
+       +---------+
+
+
+FS-Cache does not follow the idea of completely loading every netfs file
+opened in its entirety into a cache before permitting it to be accessed and
+then serving the pages out of that cache rather than the netfs inode because:
+
+ (1) It must be practical to operate without a cache.
+
+ (2) The size of any accessible file must not be limited to the size of the
+     cache.
+
+ (3) The combined size of all opened files (this includes mapped libraries)
+     must not be limited to the size of the cache.
+
+ (4) The user should not be forced to download an entire file just to do a
+     one-off access of a small portion of it (such as might be done with the
+     "file" program).
+
+It instead serves the cache out in PAGE_SIZE chunks as and when requested by
+the netfs('s) using it.
+
+
+FS-Cache provides the following facilities:
+
+ (1) More than one cache can be used at once.  Caches can be selected
+     explicitly by use of tags.
+
+ (2) Caches can be added / removed at any time.
+
+ (3) The netfs is provided with an interface that allows either party to
+     withdraw caching facilities from a file (required for (2)).
+
+ (4) The interface to the netfs returns as few errors as possible, preferring
+     rather to let the netfs remain oblivious.
+
+ (5) Cookies are used to represent indices, files and other objects to the
+     netfs.  The simplest cookie is just a NULL pointer - indicating nothing
+     cached there.
+
+ (6) The netfs is allowed to propose - dynamically - any index hierarchy it
+     desires, though it must be aware that the index search function is
+     recursive, stack space is limited, and indices can only be children of
+     indices.
+
+ (7) Data I/O is done direct to and from the netfs's pages.  The netfs
+     indicates that page A is at index B of the data-file represented by cookie
+     C, and that it should be read or written.  The cache backend may or may
+     not start I/O on that page, but if it does, a netfs callback will be
+     invoked to indicate completion.  The I/O may be either synchronous or
+     asynchronous.
+
+ (8) Cookies can be "retired" upon release.  At this point FS-Cache will mark
+     them as obsolete and the index hierarchy rooted at that point will get
+     recycled.
+
+ (9) The netfs provides a "match" function for index searches.  In addition to
+     saying whether a match was made or not, this can also specify that an
+     entry should be updated or deleted.
+
+
+FS-Cache maintains a virtual indexing tree in which all indices, files, objects
+and pages are kept.  Bits of this tree may actually reside in one or more
+caches.
+
+                                           FSDEF
+                                             |
+                        +------------------------------------+
+                        |                                    |
+                       NFS                                  AFS
+                        |                                    |
+           +--------------------------+                +-----------+
+           |                          |                |           |
+        homedir                     mirror          afs.org   redhat.com
+           |                          |                            |
+     +------------+           +---------------+              +----------+
+     |            |           |               |              |          |
+   00001        00002       00007           00125        vol00001   vol00002
+     |            |           |               |                         |
+ +---+---+     +-----+      +---+      +------+------+            +-----+----+
+ |   |   |     |     |      |   |      |      |      |            |     |    |
+PG0 PG1 PG2   PG0  XATTR   PG0 PG1   DIRENT DIRENT DIRENT        R/W   R/O  Bak
+                     |                                            |
+                    PG0                                       +-------+
+                                                              |       |
+                                                            00001   00003
+                                                              |
+                                                          +---+---+
+                                                          |   |   |
+                                                         PG0 PG1 PG2
+
+In the example above, you can see two netfs's being backed: NFS and AFS.  These
+have different index hierarchies:
+
+ (*) The NFS primary index contains per-server indices.  Each server index is
+     indexed by NFS file handles to get data file objects.  Each data file
+     objects can have an array of pages, but may also have further child
+     objects, such as extended attributes and directory entries.  Extended
+     attribute objects themselves have page-array contents.
+
+ (*) The AFS primary index contains per-cell indices.  Each cell index contains
+     per-logical-volume indices.  Each of volume index contains up to three
+     indices for the read-write, read-only and backup mirrors of those volumes.
+     Each of these contains vnode data file objects, each of which contains an
+     array of pages.
+
+The very top index is the FS-Cache master index in which individual netfs's
+have entries.
+
+Any index object may reside in more than one cache, provided it only has index
+children.  Any index with non-index object children will be assumed to only
+reside in one cache.
+
+
+The netfs API to FS-Cache can be found in:
+
+       Documentation/filesystems/caching/netfs-api.txt
+
+The cache backend API to FS-Cache can be found in:
+
+       Documentation/filesystems/caching/backend-api.txt