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[mirror_zfs-debian.git] / include / sys / space_map.h
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  */
 
 /*
- * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2012, 2014 by Delphix. All rights reserved.
  */
 
 #ifndef _SYS_SPACE_MAP_H
 #define        _SYS_SPACE_MAP_H
 
 #include <sys/avl.h>
+#include <sys/range_tree.h>
 #include <sys/dmu.h>
 
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif
 
-typedef const struct space_map_ops space_map_ops_t;
+/*
+ * The size of the space map object has increased to include a histogram.
+ * The SPACE_MAP_SIZE_V0 designates the original size and is used to
+ * maintain backward compatibility.
+ */
+#define        SPACE_MAP_SIZE_V0       (3 * sizeof (uint64_t))
+#define        SPACE_MAP_HISTOGRAM_SIZE        32
 
+/*
+ * The space_map_phys is the on-disk representation of the space map.
+ * Consumers of space maps should never reference any of the members of this
+ * structure directly. These members may only be updated in syncing context.
+ *
+ * Note the smp_object is no longer used but remains in the structure
+ * for backward compatibility.
+ */
+typedef struct space_map_phys {
+       uint64_t        smp_object;     /* on-disk space map object */
+       uint64_t        smp_objsize;    /* size of the object */
+       uint64_t        smp_alloc;      /* space allocated from the map */
+       uint64_t        smp_pad[5];     /* reserved */
+
+       /*
+        * The smp_histogram maintains a histogram of free regions. Each
+        * bucket, smp_histogram[i], contains the number of free regions
+        * whose size is:
+        * 2^(i+sm_shift) <= size of free region in bytes < 2^(i+sm_shift+1)
+        */
+       uint64_t        smp_histogram[SPACE_MAP_HISTOGRAM_SIZE];
+} space_map_phys_t;
+
+/*
+ * The space map object defines a region of space, its size, how much is
+ * allocated, and the on-disk object that stores this information.
+ * Consumers of space maps may only access the members of this structure.
+ */
 typedef struct space_map {
-       avl_tree_t      sm_root;        /* offset-ordered segment AVL tree */
-       uint64_t        sm_space;       /* sum of all segments in the map */
        uint64_t        sm_start;       /* start of map */
        uint64_t        sm_size;        /* size of map */
        uint8_t         sm_shift;       /* unit shift */
-       uint8_t         sm_loaded;      /* map loaded? */
-       uint8_t         sm_loading;     /* map loading? */
-       uint8_t         sm_condensing;  /* map condensing? */
-       kcondvar_t      sm_load_cv;     /* map load completion */
-       space_map_ops_t *sm_ops;        /* space map block picker ops vector */
-       avl_tree_t      *sm_pp_root;    /* size-ordered, picker-private tree */
-       void            *sm_ppd;        /* picker-private data */
+       uint64_t        sm_length;      /* synced length */
+       uint64_t        sm_alloc;       /* synced space allocated */
+       objset_t        *sm_os;         /* objset for this map */
+       uint64_t        sm_object;      /* object id for this map */
+       uint32_t        sm_blksz;       /* block size for space map */
+       dmu_buf_t       *sm_dbuf;       /* space_map_phys_t dbuf */
+       space_map_phys_t *sm_phys;      /* on-disk space map */
        kmutex_t        *sm_lock;       /* pointer to lock that protects map */
 } space_map_t;
 
-typedef struct space_seg {
-       avl_node_t      ss_node;        /* AVL node */
-       avl_node_t      ss_pp_node;     /* AVL picker-private node */
-       uint64_t        ss_start;       /* starting offset of this segment */
-       uint64_t        ss_end;         /* ending offset (non-inclusive) */
-} space_seg_t;
-
-typedef struct space_ref {
-       avl_node_t      sr_node;        /* AVL node */
-       uint64_t        sr_offset;      /* offset (start or end) */
-       int64_t         sr_refcnt;      /* associated reference count */
-} space_ref_t;
-
-typedef struct space_map_obj {
-       uint64_t        smo_object;     /* on-disk space map object */
-       uint64_t        smo_objsize;    /* size of the object */
-       uint64_t        smo_alloc;      /* space allocated from the map */
-} space_map_obj_t;
-
-struct space_map_ops {
-       void    (*smop_load)(space_map_t *sm);
-       void    (*smop_unload)(space_map_t *sm);
-       uint64_t (*smop_alloc)(space_map_t *sm, uint64_t size);
-       void    (*smop_claim)(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-       void    (*smop_free)(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-       uint64_t (*smop_max)(space_map_t *sm);
-       boolean_t (*smop_fragmented)(space_map_t *sm);
-};
-
 /*
  * debug entry
  *
@@ -124,61 +128,34 @@ struct space_map_ops {
 
 #define        SM_RUN_MAX                      SM_RUN_DECODE(~0ULL)
 
-#define        SM_ALLOC        0x0
-#define        SM_FREE         0x1
+typedef enum {
+       SM_ALLOC,
+       SM_FREE
+} maptype_t;
 
-/*
- * The data for a given space map can be kept on blocks of any size.
- * Larger blocks entail fewer i/o operations, but they also cause the
- * DMU to keep more data in-core, and also to waste more i/o bandwidth
- * when only a few blocks have changed since the last transaction group.
- * This could use a lot more research, but for now, set the freelist
- * block size to 4k (2^12).
- */
-#define        SPACE_MAP_BLOCKSHIFT    12
-
-typedef void space_map_func_t(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-
-extern void space_map_init(void);
-extern void space_map_fini(void);
-extern void space_map_create(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size,
-    uint8_t shift, kmutex_t *lp);
-extern void space_map_destroy(space_map_t *sm);
-extern void space_map_add(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-extern void space_map_remove(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-extern boolean_t space_map_contains(space_map_t *sm,
-    uint64_t start, uint64_t size);
-extern space_seg_t *space_map_find(space_map_t *sm, uint64_t start,
-    uint64_t size, avl_index_t *wherep);
-extern void space_map_swap(space_map_t **msrc, space_map_t **mdest);
-extern void space_map_vacate(space_map_t *sm,
-    space_map_func_t *func, space_map_t *mdest);
-extern void space_map_walk(space_map_t *sm,
-    space_map_func_t *func, space_map_t *mdest);
-
-extern void space_map_load_wait(space_map_t *sm);
-extern int space_map_load(space_map_t *sm, space_map_ops_t *ops,
-    uint8_t maptype, space_map_obj_t *smo, objset_t *os);
-extern void space_map_unload(space_map_t *sm);
-
-extern uint64_t space_map_alloc(space_map_t *sm, uint64_t size);
-extern void space_map_claim(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-extern void space_map_free(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size);
-extern uint64_t space_map_maxsize(space_map_t *sm);
-
-extern void space_map_sync(space_map_t *sm, uint8_t maptype,
-    space_map_obj_t *smo, objset_t *os, dmu_tx_t *tx);
-extern void space_map_truncate(space_map_obj_t *smo,
-    objset_t *os, dmu_tx_t *tx);
-
-extern void space_map_ref_create(avl_tree_t *t);
-extern void space_map_ref_destroy(avl_tree_t *t);
-extern void space_map_ref_add_seg(avl_tree_t *t,
-    uint64_t start, uint64_t end, int64_t refcnt);
-extern void space_map_ref_add_map(avl_tree_t *t,
-    space_map_t *sm, int64_t refcnt);
-extern void space_map_ref_generate_map(avl_tree_t *t,
-    space_map_t *sm, int64_t minref);
+int space_map_load(space_map_t *sm, range_tree_t *rt, maptype_t maptype);
+
+void space_map_histogram_clear(space_map_t *sm);
+void space_map_histogram_add(space_map_t *sm, range_tree_t *rt,
+    dmu_tx_t *tx);
+
+void space_map_update(space_map_t *sm);
+
+uint64_t space_map_object(space_map_t *sm);
+uint64_t space_map_allocated(space_map_t *sm);
+uint64_t space_map_length(space_map_t *sm);
+
+void space_map_write(space_map_t *sm, range_tree_t *rt, maptype_t maptype,
+    dmu_tx_t *tx);
+void space_map_truncate(space_map_t *sm, dmu_tx_t *tx);
+uint64_t space_map_alloc(objset_t *os, dmu_tx_t *tx);
+void space_map_free(space_map_t *sm, dmu_tx_t *tx);
+
+int space_map_open(space_map_t **smp, objset_t *os, uint64_t object,
+    uint64_t start, uint64_t size, uint8_t shift, kmutex_t *lp);
+void space_map_close(space_map_t *sm);
+
+int64_t space_map_alloc_delta(space_map_t *sm);
 
 #ifdef __cplusplus
 }