OSDN Git Service

Merge tag 'for-linus-5.7-ofs1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/hubca...
authorLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Sat, 11 Apr 2020 00:50:01 +0000 (17:50 -0700)
committerLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Sat, 11 Apr 2020 00:50:01 +0000 (17:50 -0700)
Pull orangefs updates from Mike Marshall:
 "A fix and two cleanups.

  Fix:

   - Christoph Hellwig noticed that some logic I added to
     orangefs_file_read_iter introduced a race condition, so he sent a
     reversion patch. I had to modify his patch since reverting at this
     point broke Orangefs.

  Cleanups:

   - Christoph Hellwig noticed that we were doing some unnecessary work
     in orangefs_flush, so he sent in a patch that removed the un-needed
     code.

   - Al Viro told me he had trouble building Orangefs. Orangefs should
     be easy to build, even for Al :-).

     I looked back at the test server build notes in orangefs.txt, just
     in case that's where the trouble really is, and found a couple of
     typos and made a couple of clarifications"

* tag 'for-linus-5.7-ofs1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/hubcap/linux:
  orangefs: clarify build steps for test server in orangefs.txt
  orangefs: don't mess with I_DIRTY_TIMES in orangefs_flush
  orangefs: get rid of knob code...

1  2 
Documentation/filesystems/orangefs.rst

index 7d6d4ca,0000000..e413697
mode 100644,000000..100644
--- /dev/null
@@@ -1,554 -1,0 +1,558 @@@
- Userspace Filesystem Source
- ===========================
- http://www.orangefs.org/download
- Orangefs versions prior to 2.9.3 would not be compatible with the
- upstream version of the kernel client.
 +.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
 +
 +========
 +ORANGEFS
 +========
 +
 +OrangeFS is an LGPL userspace scale-out parallel storage system. It is ideal
 +for large storage problems faced by HPC, BigData, Streaming Video,
 +Genomics, Bioinformatics.
 +
 +Orangefs, originally called PVFS, was first developed in 1993 by
 +Walt Ligon and Eric Blumer as a parallel file system for Parallel
 +Virtual Machine (PVM) as part of a NASA grant to study the I/O patterns
 +of parallel programs.
 +
 +Orangefs features include:
 +
 +  * Distributes file data among multiple file servers
 +  * Supports simultaneous access by multiple clients
 +  * Stores file data and metadata on servers using local file system
 +    and access methods
 +  * Userspace implementation is easy to install and maintain
 +  * Direct MPI support
 +  * Stateless
 +
 +
 +Mailing List Archives
 +=====================
 +
 +http://lists.orangefs.org/pipermail/devel_lists.orangefs.org/
 +
 +
 +Mailing List Submissions
 +========================
 +
 +devel@lists.orangefs.org
 +
 +
 +Documentation
 +=============
 +
 +http://www.orangefs.org/documentation/
 +
-     ./configure --prefix=/opt/ofs --with-db-backend=lmdb
 +Running ORANGEFS On a Single Server
 +===================================
 +
 +OrangeFS is usually run in large installations with multiple servers and
 +clients, but a complete filesystem can be run on a single machine for
 +development and testing.
 +
 +On Fedora, install orangefs and orangefs-server::
 +
 +    dnf -y install orangefs orangefs-server
 +
 +There is an example server configuration file in
 +/etc/orangefs/orangefs.conf.  Change localhost to your hostname if
 +necessary.
 +
 +To generate a filesystem to run xfstests against, see below.
 +
 +There is an example client configuration file in /etc/pvfs2tab.  It is a
 +single line.  Uncomment it and change the hostname if necessary.  This
 +controls clients which use libpvfs2.  This does not control the
 +pvfs2-client-core.
 +
 +Create the filesystem::
 +
 +    pvfs2-server -f /etc/orangefs/orangefs.conf
 +
 +Start the server::
 +
 +    systemctl start orangefs-server
 +
 +Test the server::
 +
 +    pvfs2-ping -m /pvfsmnt
 +
 +Start the client.  The module must be compiled in or loaded before this
 +point::
 +
 +    systemctl start orangefs-client
 +
 +Mount the filesystem::
 +
 +    mount -t pvfs2 tcp://localhost:3334/orangefs /pvfsmnt
 +
++Userspace Filesystem Source
++===========================
++
++http://www.orangefs.org/download
++
++Orangefs versions prior to 2.9.3 would not be compatible with the
++upstream version of the kernel client.
++
 +
 +Building ORANGEFS on a Single Server
 +====================================
 +
 +Where OrangeFS cannot be installed from distribution packages, it may be
 +built from source.
 +
 +You can omit --prefix if you don't care that things are sprinkled around
 +in /usr/local.  As of version 2.9.6, OrangeFS uses Berkeley DB by
 +default, we will probably be changing the default to LMDB soon.
 +
 +::
 +
- Create an orangefs config file::
++    ./configure --prefix=/opt/ofs --with-db-backend=lmdb --disable-usrint
 +
 +    make
 +
 +    make install
 +
-     /opt/osf/sbin/pvfs2-server /etc/pvfs2.conf
++Create an orangefs config file by running pvfs2-genconfig and
++specifying a target config file. Pvfs2-genconfig will prompt you
++through. Generally it works fine to take the defaults, but you
++should use your server's hostname, rather than "localhost" when
++it comes to that question::
 +
 +    /opt/ofs/bin/pvfs2-genconfig /etc/pvfs2.conf
 +
 +Create an /etc/pvfs2tab file::
 +
++Localhost is fine for your pvfs2tab file:
++
 +    echo tcp://localhost:3334/orangefs /pvfsmnt pvfs2 defaults,noauto 0 0 > \
 +      /etc/pvfs2tab
 +
 +Create the mount point you specified in the tab file if needed::
 +
 +    mkdir /pvfsmnt
 +
 +Bootstrap the server::
 +
 +    /opt/ofs/sbin/pvfs2-server -f /etc/pvfs2.conf
 +
 +Start the server::
 +
-     /opt/ofs/sbin/pvfs2-client -p /opt/osf/sbin/pvfs2-client-core
++    /opt/ofs/sbin/pvfs2-server /etc/pvfs2.conf
 +
 +Now the server should be running. Pvfs2-ls is a simple
 +test to verify that the server is running::
 +
 +    /opt/ofs/bin/pvfs2-ls /pvfsmnt
 +
 +If stuff seems to be working, load the kernel module and
 +turn on the client core::
 +
-     mount -t pvfs2 tcp://localhost:3334/orangefs /pvfsmnt
++    /opt/ofs/sbin/pvfs2-client -p /opt/ofs/sbin/pvfs2-client-core
 +
 +Mount your filesystem::
 +
++    mount -t pvfs2 tcp://`hostname`:3334/orangefs /pvfsmnt
 +
 +
 +Running xfstests
 +================
 +
 +It is useful to use a scratch filesystem with xfstests.  This can be
 +done with only one server.
 +
 +Make a second copy of the FileSystem section in the server configuration
 +file, which is /etc/orangefs/orangefs.conf.  Change the Name to scratch.
 +Change the ID to something other than the ID of the first FileSystem
 +section (2 is usually a good choice).
 +
 +Then there are two FileSystem sections: orangefs and scratch.
 +
 +This change should be made before creating the filesystem.
 +
 +::
 +
 +    pvfs2-server -f /etc/orangefs/orangefs.conf
 +
 +To run xfstests, create /etc/xfsqa.config::
 +
 +    TEST_DIR=/orangefs
 +    TEST_DEV=tcp://localhost:3334/orangefs
 +    SCRATCH_MNT=/scratch
 +    SCRATCH_DEV=tcp://localhost:3334/scratch
 +
 +Then xfstests can be run::
 +
 +    ./check -pvfs2
 +
 +
 +Options
 +=======
 +
 +The following mount options are accepted:
 +
 +  acl
 +    Allow the use of Access Control Lists on files and directories.
 +
 +  intr
 +    Some operations between the kernel client and the user space
 +    filesystem can be interruptible, such as changes in debug levels
 +    and the setting of tunable parameters.
 +
 +  local_lock
 +    Enable posix locking from the perspective of "this" kernel. The
 +    default file_operations lock action is to return ENOSYS. Posix
 +    locking kicks in if the filesystem is mounted with -o local_lock.
 +    Distributed locking is being worked on for the future.
 +
 +
 +Debugging
 +=========
 +
 +If you want the debug (GOSSIP) statements in a particular
 +source file (inode.c for example) go to syslog::
 +
 +  echo inode > /sys/kernel/debug/orangefs/kernel-debug
 +
 +No debugging (the default)::
 +
 +  echo none > /sys/kernel/debug/orangefs/kernel-debug
 +
 +Debugging from several source files::
 +
 +  echo inode,dir > /sys/kernel/debug/orangefs/kernel-debug
 +
 +All debugging::
 +
 +  echo all > /sys/kernel/debug/orangefs/kernel-debug
 +
 +Get a list of all debugging keywords::
 +
 +  cat /sys/kernel/debug/orangefs/debug-help
 +
 +
 +Protocol between Kernel Module and Userspace
 +============================================
 +
 +Orangefs is a user space filesystem and an associated kernel module.
 +We'll just refer to the user space part of Orangefs as "userspace"
 +from here on out. Orangefs descends from PVFS, and userspace code
 +still uses PVFS for function and variable names. Userspace typedefs
 +many of the important structures. Function and variable names in
 +the kernel module have been transitioned to "orangefs", and The Linux
 +Coding Style avoids typedefs, so kernel module structures that
 +correspond to userspace structures are not typedefed.
 +
 +The kernel module implements a pseudo device that userspace
 +can read from and write to. Userspace can also manipulate the
 +kernel module through the pseudo device with ioctl.
 +
 +The Bufmap
 +----------
 +
 +At startup userspace allocates two page-size-aligned (posix_memalign)
 +mlocked memory buffers, one is used for IO and one is used for readdir
 +operations. The IO buffer is 41943040 bytes and the readdir buffer is
 +4194304 bytes. Each buffer contains logical chunks, or partitions, and
 +a pointer to each buffer is added to its own PVFS_dev_map_desc structure
 +which also describes its total size, as well as the size and number of
 +the partitions.
 +
 +A pointer to the IO buffer's PVFS_dev_map_desc structure is sent to a
 +mapping routine in the kernel module with an ioctl. The structure is
 +copied from user space to kernel space with copy_from_user and is used
 +to initialize the kernel module's "bufmap" (struct orangefs_bufmap), which
 +then contains:
 +
 +  * refcnt
 +    - a reference counter
 +  * desc_size - PVFS2_BUFMAP_DEFAULT_DESC_SIZE (4194304) - the IO buffer's
 +    partition size, which represents the filesystem's block size and
 +    is used for s_blocksize in super blocks.
 +  * desc_count - PVFS2_BUFMAP_DEFAULT_DESC_COUNT (10) - the number of
 +    partitions in the IO buffer.
 +  * desc_shift - log2(desc_size), used for s_blocksize_bits in super blocks.
 +  * total_size - the total size of the IO buffer.
 +  * page_count - the number of 4096 byte pages in the IO buffer.
 +  * page_array - a pointer to ``page_count * (sizeof(struct page*))`` bytes
 +    of kcalloced memory. This memory is used as an array of pointers
 +    to each of the pages in the IO buffer through a call to get_user_pages.
 +  * desc_array - a pointer to ``desc_count * (sizeof(struct orangefs_bufmap_desc))``
 +    bytes of kcalloced memory. This memory is further intialized:
 +
 +      user_desc is the kernel's copy of the IO buffer's ORANGEFS_dev_map_desc
 +      structure. user_desc->ptr points to the IO buffer.
 +
 +      ::
 +
 +      pages_per_desc = bufmap->desc_size / PAGE_SIZE
 +      offset = 0
 +
 +        bufmap->desc_array[0].page_array = &bufmap->page_array[offset]
 +        bufmap->desc_array[0].array_count = pages_per_desc = 1024
 +        bufmap->desc_array[0].uaddr = (user_desc->ptr) + (0 * 1024 * 4096)
 +        offset += 1024
 +                           .
 +                           .
 +                           .
 +        bufmap->desc_array[9].page_array = &bufmap->page_array[offset]
 +        bufmap->desc_array[9].array_count = pages_per_desc = 1024
 +        bufmap->desc_array[9].uaddr = (user_desc->ptr) +
 +                                               (9 * 1024 * 4096)
 +        offset += 1024
 +
 +  * buffer_index_array - a desc_count sized array of ints, used to
 +    indicate which of the IO buffer's partitions are available to use.
 +  * buffer_index_lock - a spinlock to protect buffer_index_array during update.
 +  * readdir_index_array - a five (ORANGEFS_READDIR_DEFAULT_DESC_COUNT) element
 +    int array used to indicate which of the readdir buffer's partitions are
 +    available to use.
 +  * readdir_index_lock - a spinlock to protect readdir_index_array during
 +    update.
 +
 +Operations
 +----------
 +
 +The kernel module builds an "op" (struct orangefs_kernel_op_s) when it
 +needs to communicate with userspace. Part of the op contains the "upcall"
 +which expresses the request to userspace. Part of the op eventually
 +contains the "downcall" which expresses the results of the request.
 +
 +The slab allocator is used to keep a cache of op structures handy.
 +
 +At init time the kernel module defines and initializes a request list
 +and an in_progress hash table to keep track of all the ops that are
 +in flight at any given time.
 +
 +Ops are stateful:
 +
 + * unknown
 +          - op was just initialized
 + * waiting
 +          - op is on request_list (upward bound)
 + * inprogr
 +          - op is in progress (waiting for downcall)
 + * serviced
 +          - op has matching downcall; ok
 + * purged
 +          - op has to start a timer since client-core
 +              exited uncleanly before servicing op
 + * given up
 +          - submitter has given up waiting for it
 +
 +When some arbitrary userspace program needs to perform a
 +filesystem operation on Orangefs (readdir, I/O, create, whatever)
 +an op structure is initialized and tagged with a distinguishing ID
 +number. The upcall part of the op is filled out, and the op is
 +passed to the "service_operation" function.
 +
 +Service_operation changes the op's state to "waiting", puts
 +it on the request list, and signals the Orangefs file_operations.poll
 +function through a wait queue. Userspace is polling the pseudo-device
 +and thus becomes aware of the upcall request that needs to be read.
 +
 +When the Orangefs file_operations.read function is triggered, the
 +request list is searched for an op that seems ready-to-process.
 +The op is removed from the request list. The tag from the op and
 +the filled-out upcall struct are copy_to_user'ed back to userspace.
 +
 +If any of these (and some additional protocol) copy_to_users fail,
 +the op's state is set to "waiting" and the op is added back to
 +the request list. Otherwise, the op's state is changed to "in progress",
 +and the op is hashed on its tag and put onto the end of a list in the
 +in_progress hash table at the index the tag hashed to.
 +
 +When userspace has assembled the response to the upcall, it
 +writes the response, which includes the distinguishing tag, back to
 +the pseudo device in a series of io_vecs. This triggers the Orangefs
 +file_operations.write_iter function to find the op with the associated
 +tag and remove it from the in_progress hash table. As long as the op's
 +state is not "canceled" or "given up", its state is set to "serviced".
 +The file_operations.write_iter function returns to the waiting vfs,
 +and back to service_operation through wait_for_matching_downcall.
 +
 +Service operation returns to its caller with the op's downcall
 +part (the response to the upcall) filled out.
 +
 +The "client-core" is the bridge between the kernel module and
 +userspace. The client-core is a daemon. The client-core has an
 +associated watchdog daemon. If the client-core is ever signaled
 +to die, the watchdog daemon restarts the client-core. Even though
 +the client-core is restarted "right away", there is a period of
 +time during such an event that the client-core is dead. A dead client-core
 +can't be triggered by the Orangefs file_operations.poll function.
 +Ops that pass through service_operation during a "dead spell" can timeout
 +on the wait queue and one attempt is made to recycle them. Obviously,
 +if the client-core stays dead too long, the arbitrary userspace processes
 +trying to use Orangefs will be negatively affected. Waiting ops
 +that can't be serviced will be removed from the request list and
 +have their states set to "given up". In-progress ops that can't
 +be serviced will be removed from the in_progress hash table and
 +have their states set to "given up".
 +
 +Readdir and I/O ops are atypical with respect to their payloads.
 +
 +  - readdir ops use the smaller of the two pre-allocated pre-partitioned
 +    memory buffers. The readdir buffer is only available to userspace.
 +    The kernel module obtains an index to a free partition before launching
 +    a readdir op. Userspace deposits the results into the indexed partition
 +    and then writes them to back to the pvfs device.
 +
 +  - io (read and write) ops use the larger of the two pre-allocated
 +    pre-partitioned memory buffers. The IO buffer is accessible from
 +    both userspace and the kernel module. The kernel module obtains an
 +    index to a free partition before launching an io op. The kernel module
 +    deposits write data into the indexed partition, to be consumed
 +    directly by userspace. Userspace deposits the results of read
 +    requests into the indexed partition, to be consumed directly
 +    by the kernel module.
 +
 +Responses to kernel requests are all packaged in pvfs2_downcall_t
 +structs. Besides a few other members, pvfs2_downcall_t contains a
 +union of structs, each of which is associated with a particular
 +response type.
 +
 +The several members outside of the union are:
 +
 + ``int32_t type``
 +    - type of operation.
 + ``int32_t status``
 +    - return code for the operation.
 + ``int64_t trailer_size``
 +    - 0 unless readdir operation.
 + ``char *trailer_buf``
 +    - initialized to NULL, used during readdir operations.
 +
 +The appropriate member inside the union is filled out for any
 +particular response.
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_FILE_IO
 +    fill a pvfs2_io_response_t
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_LOOKUP
 +    fill a PVFS_object_kref
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_CREATE
 +    fill a PVFS_object_kref
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_SYMLINK
 +    fill a PVFS_object_kref
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_GETATTR
 +    fill in a PVFS_sys_attr_s (tons of stuff the kernel doesn't need)
 +    fill in a string with the link target when the object is a symlink.
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_MKDIR
 +    fill a PVFS_object_kref
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_STATFS
 +    fill a pvfs2_statfs_response_t with useless info <g>. It is hard for
 +    us to know, in a timely fashion, these statistics about our
 +    distributed network filesystem.
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_FS_MOUNT
 +    fill a pvfs2_fs_mount_response_t which is just like a PVFS_object_kref
 +    except its members are in a different order and "__pad1" is replaced
 +    with "id".
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_GETXATTR
 +    fill a pvfs2_getxattr_response_t
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_LISTXATTR
 +    fill a pvfs2_listxattr_response_t
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_PARAM
 +    fill a pvfs2_param_response_t
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_PERF_COUNT
 +    fill a pvfs2_perf_count_response_t
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_FSKEY
 +    file a pvfs2_fs_key_response_t
 +
 +  PVFS2_VFS_OP_READDIR
 +    jamb everything needed to represent a pvfs2_readdir_response_t into
 +    the readdir buffer descriptor specified in the upcall.
 +
 +Userspace uses writev() on /dev/pvfs2-req to pass responses to the requests
 +made by the kernel side.
 +
 +A buffer_list containing:
 +
 +  - a pointer to the prepared response to the request from the
 +    kernel (struct pvfs2_downcall_t).
 +  - and also, in the case of a readdir request, a pointer to a
 +    buffer containing descriptors for the objects in the target
 +    directory.
 +
 +... is sent to the function (PINT_dev_write_list) which performs
 +the writev.
 +
 +PINT_dev_write_list has a local iovec array: struct iovec io_array[10];
 +
 +The first four elements of io_array are initialized like this for all
 +responses::
 +
 +  io_array[0].iov_base = address of local variable "proto_ver" (int32_t)
 +  io_array[0].iov_len = sizeof(int32_t)
 +
 +  io_array[1].iov_base = address of global variable "pdev_magic" (int32_t)
 +  io_array[1].iov_len = sizeof(int32_t)
 +
 +  io_array[2].iov_base = address of parameter "tag" (PVFS_id_gen_t)
 +  io_array[2].iov_len = sizeof(int64_t)
 +
 +  io_array[3].iov_base = address of out_downcall member (pvfs2_downcall_t)
 +                         of global variable vfs_request (vfs_request_t)
 +  io_array[3].iov_len = sizeof(pvfs2_downcall_t)
 +
 +Readdir responses initialize the fifth element io_array like this::
 +
 +  io_array[4].iov_base = contents of member trailer_buf (char *)
 +                         from out_downcall member of global variable
 +                         vfs_request
 +  io_array[4].iov_len = contents of member trailer_size (PVFS_size)
 +                        from out_downcall member of global variable
 +                        vfs_request
 +
 +Orangefs exploits the dcache in order to avoid sending redundant
 +requests to userspace. We keep object inode attributes up-to-date with
 +orangefs_inode_getattr. Orangefs_inode_getattr uses two arguments to
 +help it decide whether or not to update an inode: "new" and "bypass".
 +Orangefs keeps private data in an object's inode that includes a short
 +timeout value, getattr_time, which allows any iteration of
 +orangefs_inode_getattr to know how long it has been since the inode was
 +updated. When the object is not new (new == 0) and the bypass flag is not
 +set (bypass == 0) orangefs_inode_getattr returns without updating the inode
 +if getattr_time has not timed out. Getattr_time is updated each time the
 +inode is updated.
 +
 +Creation of a new object (file, dir, sym-link) includes the evaluation of
 +its pathname, resulting in a negative directory entry for the object.
 +A new inode is allocated and associated with the dentry, turning it from
 +a negative dentry into a "productive full member of society". Orangefs
 +obtains the new inode from Linux with new_inode() and associates
 +the inode with the dentry by sending the pair back to Linux with
 +d_instantiate().
 +
 +The evaluation of a pathname for an object resolves to its corresponding
 +dentry. If there is no corresponding dentry, one is created for it in
 +the dcache. Whenever a dentry is modified or verified Orangefs stores a
 +short timeout value in the dentry's d_time, and the dentry will be trusted
 +for that amount of time. Orangefs is a network filesystem, and objects
 +can potentially change out-of-band with any particular Orangefs kernel module
 +instance, so trusting a dentry is risky. The alternative to trusting
 +dentries is to always obtain the needed information from userspace - at
 +least a trip to the client-core, maybe to the servers. Obtaining information
 +from a dentry is cheap, obtaining it from userspace is relatively expensive,
 +hence the motivation to use the dentry when possible.
 +
 +The timeout values d_time and getattr_time are jiffy based, and the
 +code is designed to avoid the jiffy-wrap problem::
 +
 +    "In general, if the clock may have wrapped around more than once, there
 +    is no way to tell how much time has elapsed. However, if the times t1
 +    and t2 are known to be fairly close, we can reliably compute the
 +    difference in a way that takes into account the possibility that the
 +    clock may have wrapped between times."
 +
 +from course notes by instructor Andy Wang
 +