fedora core 6 1.2949 + vserver 2.2.0
[linux-2.6.git] / Documentation / filesystems / vfs.txt
index e56e842..7737bfd 100644 (file)
@@ -113,8 +113,8 @@ members are defined:
 struct file_system_type {
        const char *name;
        int fs_flags;
-        struct super_block *(*get_sb) (struct file_system_type *, int,
-                                       const char *, void *);
+        int (*get_sb) (struct file_system_type *, int,
+                       const char *, void *, struct vfsmount *);
         void (*kill_sb) (struct super_block *);
         struct module *owner;
         struct file_system_type * next;
@@ -211,7 +211,7 @@ struct super_operations {
         int (*sync_fs)(struct super_block *sb, int wait);
         void (*write_super_lockfs) (struct super_block *);
         void (*unlockfs) (struct super_block *);
-        int (*statfs) (struct super_block *, struct kstatfs *);
+        int (*statfs) (struct dentry *, struct kstatfs *);
         int (*remount_fs) (struct super_block *, int *, char *);
         void (*clear_inode) (struct inode *);
         void (*umount_begin) (struct super_block *);
@@ -230,10 +230,15 @@ only called from a process context (i.e. not from an interrupt handler
 or bottom half).
 
   alloc_inode: this method is called by inode_alloc() to allocate memory
-       for struct inode and initialize it.
+       for struct inode and initialize it.  If this function is not
+       defined, a simple 'struct inode' is allocated.  Normally
+       alloc_inode will be used to allocate a larger structure which
+       contains a 'struct inode' embedded within it.
 
   destroy_inode: this method is called by destroy_inode() to release
-       resources allocated for struct inode.
+       resources allocated for struct inode.  It is only required if
+       ->alloc_inode was defined and simply undoes anything done by
+       ->alloc_inode.
 
   read_inode: this method is called to read a specific inode from the
         mounted filesystem.  The i_ino member in the struct inode is
@@ -405,7 +410,7 @@ otherwise noted.
 
   put_link: called by the VFS to release resources allocated by
        follow_link().  The cookie returned by follow_link() is passed
-       to to this method as the last parameter.  It is used by
+       to this method as the last parameter.  It is used by
        filesystems such as NFS where page cache is not stable
        (i.e. page that was installed when the symbolic link walk
        started might not be in the page cache at the end of the
@@ -443,14 +448,81 @@ otherwise noted.
 The Address Space Object
 ========================
 
-The address space object is used to identify pages in the page cache.
-
+The address space object is used to group and manage pages in the page
+cache.  It can be used to keep track of the pages in a file (or
+anything else) and also track the mapping of sections of the file into
+process address spaces.
+
+There are a number of distinct yet related services that an
+address-space can provide.  These include communicating memory
+pressure, page lookup by address, and keeping track of pages tagged as
+Dirty or Writeback.
+
+The first can be used independently to the others.  The VM can try to
+either write dirty pages in order to clean them, or release clean
+pages in order to reuse them.  To do this it can call the ->writepage
+method on dirty pages, and ->releasepage on clean pages with
+PagePrivate set. Clean pages without PagePrivate and with no external
+references will be released without notice being given to the
+address_space.
+
+To achieve this functionality, pages need to be placed on an LRU with
+lru_cache_add and mark_page_active needs to be called whenever the
+page is used.
+
+Pages are normally kept in a radix tree index by ->index. This tree
+maintains information about the PG_Dirty and PG_Writeback status of
+each page, so that pages with either of these flags can be found
+quickly.
+
+The Dirty tag is primarily used by mpage_writepages - the default
+->writepages method.  It uses the tag to find dirty pages to call
+->writepage on.  If mpage_writepages is not used (i.e. the address
+provides its own ->writepages) , the PAGECACHE_TAG_DIRTY tag is
+almost unused.  write_inode_now and sync_inode do use it (through
+__sync_single_inode) to check if ->writepages has been successful in
+writing out the whole address_space.
+
+The Writeback tag is used by filemap*wait* and sync_page* functions,
+via wait_on_page_writeback_range, to wait for all writeback to
+complete.  While waiting ->sync_page (if defined) will be called on
+each page that is found to require writeback.
+
+An address_space handler may attach extra information to a page,
+typically using the 'private' field in the 'struct page'.  If such
+information is attached, the PG_Private flag should be set.  This will
+cause various VM routines to make extra calls into the address_space
+handler to deal with that data.
+
+An address space acts as an intermediate between storage and
+application.  Data is read into the address space a whole page at a
+time, and provided to the application either by copying of the page,
+or by memory-mapping the page.
+Data is written into the address space by the application, and then
+written-back to storage typically in whole pages, however the
+address_space has finer control of write sizes.
+
+The read process essentially only requires 'readpage'.  The write
+process is more complicated and uses prepare_write/commit_write or
+set_page_dirty to write data into the address_space, and writepage,
+sync_page, and writepages to writeback data to storage.
+
+Adding and removing pages to/from an address_space is protected by the
+inode's i_mutex.
+
+When data is written to a page, the PG_Dirty flag should be set.  It
+typically remains set until writepage asks for it to be written.  This
+should clear PG_Dirty and set PG_Writeback.  It can be actually
+written at any point after PG_Dirty is clear.  Once it is known to be
+safe, PG_Writeback is cleared.
+
+Writeback makes use of a writeback_control structure...
 
 struct address_space_operations
 -------------------------------
 
 This describes how the VFS can manipulate mapping of a file to page cache in
-your filesystem. As of kernel 2.6.13, the following members are defined:
+your filesystem. As of kernel 2.6.16, the following members are defined:
 
 struct address_space_operations {
        int (*writepage)(struct page *page, struct writeback_control *wbc);
@@ -469,47 +541,148 @@ struct address_space_operations {
                        loff_t offset, unsigned long nr_segs);
        struct page* (*get_xip_page)(struct address_space *, sector_t,
                        int);
+       /* migrate the contents of a page to the specified target */
+       int (*migratepage) (struct page *, struct page *);
 };
 
-  writepage: called by the VM write a dirty page to backing store.
+  writepage: called by the VM to write a dirty page to backing store.
+      This may happen for data integrity reasons (i.e. 'sync'), or
+      to free up memory (flush).  The difference can be seen in
+      wbc->sync_mode.
+      The PG_Dirty flag has been cleared and PageLocked is true.
+      writepage should start writeout, should set PG_Writeback,
+      and should make sure the page is unlocked, either synchronously
+      or asynchronously when the write operation completes.
+
+      If wbc->sync_mode is WB_SYNC_NONE, ->writepage doesn't have to
+      try too hard if there are problems, and may choose to write out
+      other pages from the mapping if that is easier (e.g. due to
+      internal dependencies).  If it chooses not to start writeout, it
+      should return AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE so that the VM will not keep
+      calling ->writepage on that page.
+
+      See the file "Locking" for more details.
 
   readpage: called by the VM to read a page from backing store.
+       The page will be Locked when readpage is called, and should be
+       unlocked and marked uptodate once the read completes.
+       If ->readpage discovers that it needs to unlock the page for
+       some reason, it can do so, and then return AOP_TRUNCATED_PAGE.
+       In this case, the page will be relocated, relocked and if
+       that all succeeds, ->readpage will be called again.
 
   sync_page: called by the VM to notify the backing store to perform all
        queued I/O operations for a page. I/O operations for other pages
        associated with this address_space object may also be performed.
 
+       This function is optional and is called only for pages with
+       PG_Writeback set while waiting for the writeback to complete.
+
   writepages: called by the VM to write out pages associated with the
-       address_space object.
+       address_space object.  If wbc->sync_mode is WBC_SYNC_ALL, then
+       the writeback_control will specify a range of pages that must be
+       written out.  If it is WBC_SYNC_NONE, then a nr_to_write is given
+       and that many pages should be written if possible.
+       If no ->writepages is given, then mpage_writepages is used
+       instead.  This will choose pages from the address space that are
+       tagged as DIRTY and will pass them to ->writepage.
 
   set_page_dirty: called by the VM to set a page dirty.
+        This is particularly needed if an address space attaches
+        private data to a page, and that data needs to be updated when
+        a page is dirtied.  This is called, for example, when a memory
+       mapped page gets modified.
+       If defined, it should set the PageDirty flag, and the
+        PAGECACHE_TAG_DIRTY tag in the radix tree.
 
   readpages: called by the VM to read pages associated with the address_space
-       object.
+       object. This is essentially just a vector version of
+       readpage.  Instead of just one page, several pages are
+       requested.
+       readpages is only used for read-ahead, so read errors are
+       ignored.  If anything goes wrong, feel free to give up.
 
   prepare_write: called by the generic write path in VM to set up a write
-       request for a page.
-
-  commit_write: called by the generic write path in VM to write page to
-       its backing store.
+       request for a page.  This indicates to the address space that
+       the given range of bytes is about to be written.  The
+       address_space should check that the write will be able to
+       complete, by allocating space if necessary and doing any other
+       internal housekeeping.  If the write will update parts of
+       any basic-blocks on storage, then those blocks should be
+       pre-read (if they haven't been read already) so that the
+       updated blocks can be written out properly.
+       The page will be locked.  If prepare_write wants to unlock the
+       page it, like readpage, may do so and return
+       AOP_TRUNCATED_PAGE.
+       In this case the prepare_write will be retried one the lock is
+       regained.
+
+  commit_write: If prepare_write succeeds, new data will be copied
+        into the page and then commit_write will be called.  It will
+        typically update the size of the file (if appropriate) and
+        mark the inode as dirty, and do any other related housekeeping
+        operations.  It should avoid returning an error if possible -
+        errors should have been handled by prepare_write.
 
   bmap: called by the VFS to map a logical block offset within object to
-       physical block number. This method is use by for the legacy FIBMAP
-       ioctl. Other uses are discouraged.
-
-  invalidatepage: called by the VM on truncate to disassociate a page from its
-       address_space mapping.
-
-  releasepage: called by the VFS to release filesystem specific metadata from
-       a page.
-
-  direct_IO: called by the VM for direct I/O writes and reads.
+       physical block number. This method is used by the FIBMAP
+       ioctl and for working with swap-files.  To be able to swap to
+       a file, the file must have a stable mapping to a block
+       device.  The swap system does not go through the filesystem
+       but instead uses bmap to find out where the blocks in the file
+       are and uses those addresses directly.
+
+
+  invalidatepage: If a page has PagePrivate set, then invalidatepage
+        will be called when part or all of the page is to be removed
+       from the address space.  This generally corresponds to either a
+       truncation or a complete invalidation of the address space
+       (in the latter case 'offset' will always be 0).
+       Any private data associated with the page should be updated
+       to reflect this truncation.  If offset is 0, then
+       the private data should be released, because the page
+       must be able to be completely discarded.  This may be done by
+        calling the ->releasepage function, but in this case the
+        release MUST succeed.
+
+  releasepage: releasepage is called on PagePrivate pages to indicate
+        that the page should be freed if possible.  ->releasepage
+        should remove any private data from the page and clear the
+        PagePrivate flag.  It may also remove the page from the
+        address_space.  If this fails for some reason, it may indicate
+        failure with a 0 return value.
+       This is used in two distinct though related cases.  The first
+        is when the VM finds a clean page with no active users and
+        wants to make it a free page.  If ->releasepage succeeds, the
+        page will be removed from the address_space and become free.
+
+       The second case if when a request has been made to invalidate
+        some or all pages in an address_space.  This can happen
+        through the fadvice(POSIX_FADV_DONTNEED) system call or by the
+        filesystem explicitly requesting it as nfs and 9fs do (when
+        they believe the cache may be out of date with storage) by
+        calling invalidate_inode_pages2().
+       If the filesystem makes such a call, and needs to be certain
+        that all pages are invalidated, then its releasepage will
+        need to ensure this.  Possibly it can clear the PageUptodate
+        bit if it cannot free private data yet.
+
+  direct_IO: called by the generic read/write routines to perform
+        direct_IO - that is IO requests which bypass the page cache
+        and transfer data directly between the storage and the
+        application's address space.
 
   get_xip_page: called by the VM to translate a block number to a page.
        The page is valid until the corresponding filesystem is unmounted.
        Filesystems that want to use execute-in-place (XIP) need to implement
        it.  An example implementation can be found in fs/ext2/xip.c.
 
+  migrate_page:  This is used to compact the physical memory usage.
+        If the VM wants to relocate a page (maybe off a memory card
+        that is signalling imminent failure) it will pass a new page
+       and an old page to this function.  migrate_page should
+       transfer any private data across and update any references
+        that it has to the page.
 
 The File Object
 ===============
@@ -521,14 +694,14 @@ struct file_operations
 ----------------------
 
 This describes how the VFS can manipulate an open file. As of kernel
-2.6.13, the following members are defined:
+2.6.17, the following members are defined:
 
 struct file_operations {
        loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
        ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
-       ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, char __user *, size_t, loff_t);
        ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
-       ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const char __user *, size_t, loff_t);
+       ssize_t (*aio_read) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
+       ssize_t (*aio_write) (struct kiocb *, const struct iovec *, unsigned long, loff_t);
        int (*readdir) (struct file *, void *, filldir_t);
        unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
        int (*ioctl) (struct inode *, struct file *, unsigned int, unsigned long);
@@ -550,6 +723,10 @@ struct file_operations {
        int (*check_flags)(int);
        int (*dir_notify)(struct file *filp, unsigned long arg);
        int (*flock) (struct file *, int, struct file_lock *);
+       ssize_t (*splice_write)(struct pipe_inode_info *, struct file *, size_t, unsigned 
+int);
+       ssize_t (*splice_read)(struct file *, struct pipe_inode_info *, size_t, unsigned  
+int);
 };
 
 Again, all methods are called without any locks being held, unless
@@ -617,6 +794,12 @@ otherwise noted.
 
   flock: called by the flock(2) system call
 
+  splice_write: called by the VFS to splice data from a pipe to a file. This
+               method is used by the splice(2) system call
+
+  splice_read: called by the VFS to splice data from file to a pipe. This
+              method is used by the splice(2) system call
+
 Note that the file operations are implemented by the specific
 filesystem in which the inode resides. When opening a device node
 (character or block special) most filesystems will call special