fs: add fcntl() interface for setting/getting write life time hints
authorJens Axboe <axboe@kernel.dk>
Tue, 27 Jun 2017 17:47:04 +0000 (11:47 -0600)
committerJens Axboe <axboe@kernel.dk>
Tue, 27 Jun 2017 18:05:22 +0000 (12:05 -0600)
Define a set of write life time hints:

RWH_WRITE_LIFE_NOT_SET No hint information set
RWH_WRITE_LIFE_NONE No hints about write life time
RWH_WRITE_LIFE_SHORT Data written has a short life time
RWH_WRITE_LIFE_MEDIUM Data written has a medium life time
RWH_WRITE_LIFE_LONG Data written has a long life time
RWH_WRITE_LIFE_EXTREME Data written has an extremely long life time

The intent is for these values to be relative to each other, no
absolute meaning should be attached to these flag names.

Add an fcntl interface for querying these flags, and also for
setting them as well:

F_GET_RW_HINT Returns the read/write hint set on the
underlying inode.

F_SET_RW_HINT Set one of the above write hints on the
underlying inode.

F_GET_FILE_RW_HINT Returns the read/write hint set on the
file descriptor.

F_SET_FILE_RW_HINT Set one of the above write hints on the
file descriptor.

The user passes in a 64-bit pointer to get/set these values, and
the interface returns 0/-1 on success/error.

Sample program testing/implementing basic setting/getting of write
hints is below.

Add support for storing the write life time hint in the inode flags
and in struct file as well, and pass them to the kiocb flags. If
both a file and its corresponding inode has a write hint, then we
use the one in the file, if available. The file hint can be used
for sync/direct IO, for buffered writeback only the inode hint
is available.

This is in preparation for utilizing these hints in the block layer,
to guide on-media data placement.

/*
 * writehint.c: get or set an inode write hint
 */
 #include <stdio.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include <stdbool.h>
 #include <inttypes.h>

 #ifndef F_GET_RW_HINT
 #define F_LINUX_SPECIFIC_BASE 1024
 #define F_GET_RW_HINT (F_LINUX_SPECIFIC_BASE + 11)
 #define F_SET_RW_HINT (F_LINUX_SPECIFIC_BASE + 12)
 #endif

static char *str[] = { "RWF_WRITE_LIFE_NOT_SET", "RWH_WRITE_LIFE_NONE",
"RWH_WRITE_LIFE_SHORT", "RWH_WRITE_LIFE_MEDIUM",
"RWH_WRITE_LIFE_LONG", "RWH_WRITE_LIFE_EXTREME" };

int main(int argc, char *argv[])
{
uint64_t hint;
int fd, ret;

if (argc < 2) {
fprintf(stderr, "%s: file <hint>\n", argv[0]);
return 1;
}

fd = open(argv[1], O_RDONLY);
if (fd < 0) {
perror("open");
return 2;
}

if (argc > 2) {
hint = atoi(argv[2]);
ret = fcntl(fd, F_SET_RW_HINT, &hint);
if (ret < 0) {
perror("fcntl: F_SET_RW_HINT");
return 4;
}
}

ret = fcntl(fd, F_GET_RW_HINT, &hint);
if (ret < 0) {
perror("fcntl: F_GET_RW_HINT");
return 3;
}

printf("%s: hint %s\n", argv[1], str[hint]);
close(fd);
return 0;
}

Reviewed-by: Martin K. Petersen <martin.petersen@oracle.com>
Signed-off-by: Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
fs/fcntl.c
fs/inode.c
fs/open.c
include/linux/fs.h
include/uapi/linux/fcntl.h

index f4e7267d117fb83b69f6f5be2305fb8b375077c8..67bdc6e8ccad14541a682ba0bc12bb18738eadef 100644 (file)
@@ -243,6 +243,62 @@ static int f_getowner_uids(struct file *filp, unsigned long arg)
 }
 #endif
 
+static bool rw_hint_valid(enum rw_hint hint)
+{
+       switch (hint) {
+       case RWF_WRITE_LIFE_NOT_SET:
+       case RWH_WRITE_LIFE_NONE:
+       case RWH_WRITE_LIFE_SHORT:
+       case RWH_WRITE_LIFE_MEDIUM:
+       case RWH_WRITE_LIFE_LONG:
+       case RWH_WRITE_LIFE_EXTREME:
+               return true;
+       default:
+               return false;
+       }
+}
+
+static long fcntl_rw_hint(struct file *file, unsigned int cmd,
+                         unsigned long arg)
+{
+       struct inode *inode = file_inode(file);
+       u64 *argp = (u64 __user *)arg;
+       enum rw_hint hint;
+
+       switch (cmd) {
+       case F_GET_FILE_RW_HINT:
+               if (put_user(file_write_hint(file), argp))
+                       return -EFAULT;
+               return 0;
+       case F_SET_FILE_RW_HINT:
+               if (get_user(hint, argp))
+                       return -EFAULT;
+               if (!rw_hint_valid(hint))
+                       return -EINVAL;
+
+               spin_lock(&file->f_lock);
+               file->f_write_hint = hint;
+               spin_unlock(&file->f_lock);
+               return 0;
+       case F_GET_RW_HINT:
+               if (put_user(inode->i_write_hint, argp))
+                       return -EFAULT;
+               return 0;
+       case F_SET_RW_HINT:
+               if (get_user(hint, argp))
+                       return -EFAULT;
+               if (!rw_hint_valid(hint))
+                       return -EINVAL;
+
+               inode_lock(inode);
+               inode->i_write_hint = hint;
+               inode_unlock(inode);
+               return 0;
+       default:
+               return -EINVAL;
+       }
+}
+
 static long do_fcntl(int fd, unsigned int cmd, unsigned long arg,
                struct file *filp)
 {
@@ -337,6 +393,12 @@ static long do_fcntl(int fd, unsigned int cmd, unsigned long arg,
        case F_GET_SEALS:
                err = shmem_fcntl(filp, cmd, arg);
                break;
+       case F_GET_RW_HINT:
+       case F_SET_RW_HINT:
+       case F_GET_FILE_RW_HINT:
+       case F_SET_FILE_RW_HINT:
+               err = fcntl_rw_hint(filp, cmd, arg);
+               break;
        default:
                break;
        }
index db5914783a7130d77725502cb4182c05ff7775c2..f0e5fc77e6a4c0b6b571554dd897a5838be0de00 100644 (file)
@@ -146,6 +146,7 @@ int inode_init_always(struct super_block *sb, struct inode *inode)
        i_gid_write(inode, 0);
        atomic_set(&inode->i_writecount, 0);
        inode->i_size = 0;
+       inode->i_write_hint = WRITE_LIFE_NOT_SET;
        inode->i_blocks = 0;
        inode->i_bytes = 0;
        inode->i_generation = 0;
index cd0c5be8d01247e8bab3f4e00e6f171803291881..3fe0c4aa7d27811c49cacc8880b3b41269361d74 100644 (file)
--- a/fs/open.c
+++ b/fs/open.c
@@ -759,6 +759,7 @@ static int do_dentry_open(struct file *f,
             likely(f->f_op->write || f->f_op->write_iter))
                f->f_mode |= FMODE_CAN_WRITE;
 
+       f->f_write_hint = WRITE_LIFE_NOT_SET;
        f->f_flags &= ~(O_CREAT | O_EXCL | O_NOCTTY | O_TRUNC);
 
        file_ra_state_init(&f->f_ra, f->f_mapping->host->i_mapping);
index 4574121f4746c062e90a1e27737ad55c5faa1ada..65adbddb31636559a1e6f65b585b7a6b733f0ae6 100644 (file)
@@ -20,6 +20,7 @@
 #include <linux/rwsem.h>
 #include <linux/capability.h>
 #include <linux/semaphore.h>
+#include <linux/fcntl.h>
 #include <linux/fiemap.h>
 #include <linux/rculist_bl.h>
 #include <linux/atomic.h>
@@ -265,6 +266,18 @@ struct page;
 struct address_space;
 struct writeback_control;
 
+/*
+ * Write life time hint values.
+ */
+enum rw_hint {
+       WRITE_LIFE_NOT_SET      = 0,
+       WRITE_LIFE_NONE         = RWH_WRITE_LIFE_NONE,
+       WRITE_LIFE_SHORT        = RWH_WRITE_LIFE_SHORT,
+       WRITE_LIFE_MEDIUM       = RWH_WRITE_LIFE_MEDIUM,
+       WRITE_LIFE_LONG         = RWH_WRITE_LIFE_LONG,
+       WRITE_LIFE_EXTREME      = RWH_WRITE_LIFE_EXTREME,
+};
+
 #define IOCB_EVENTFD           (1 << 0)
 #define IOCB_APPEND            (1 << 1)
 #define IOCB_DIRECT            (1 << 2)
@@ -280,6 +293,7 @@ struct kiocb {
        void (*ki_complete)(struct kiocb *iocb, long ret, long ret2);
        void                    *private;
        int                     ki_flags;
+       enum rw_hint            ki_hint;
 };
 
 static inline bool is_sync_kiocb(struct kiocb *kiocb)
@@ -287,16 +301,6 @@ static inline bool is_sync_kiocb(struct kiocb *kiocb)
        return kiocb->ki_complete == NULL;
 }
 
-static inline int iocb_flags(struct file *file);
-
-static inline void init_sync_kiocb(struct kiocb *kiocb, struct file *filp)
-{
-       *kiocb = (struct kiocb) {
-               .ki_filp = filp,
-               .ki_flags = iocb_flags(filp),
-       };
-}
-
 /*
  * "descriptor" for what we're up to with a read.
  * This allows us to use the same read code yet
@@ -597,6 +601,7 @@ struct inode {
        spinlock_t              i_lock; /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */
        unsigned short          i_bytes;
        unsigned int            i_blkbits;
+       enum rw_hint            i_write_hint;
        blkcnt_t                i_blocks;
 
 #ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED
@@ -851,6 +856,7 @@ struct file {
         * Must not be taken from IRQ context.
         */
        spinlock_t              f_lock;
+       enum rw_hint            f_write_hint;
        atomic_long_t           f_count;
        unsigned int            f_flags;
        fmode_t                 f_mode;
@@ -1026,8 +1032,6 @@ struct file_lock_context {
 #define OFFT_OFFSET_MAX        INT_LIMIT(off_t)
 #endif
 
-#include <linux/fcntl.h>
-
 extern void send_sigio(struct fown_struct *fown, int fd, int band);
 
 /*
@@ -1878,6 +1882,25 @@ static inline bool HAS_UNMAPPED_ID(struct inode *inode)
        return !uid_valid(inode->i_uid) || !gid_valid(inode->i_gid);
 }
 
+static inline enum rw_hint file_write_hint(struct file *file)
+{
+       if (file->f_write_hint != WRITE_LIFE_NOT_SET)
+               return file->f_write_hint;
+
+       return file_inode(file)->i_write_hint;
+}
+
+static inline int iocb_flags(struct file *file);
+
+static inline void init_sync_kiocb(struct kiocb *kiocb, struct file *filp)
+{
+       *kiocb = (struct kiocb) {
+               .ki_filp = filp,
+               .ki_flags = iocb_flags(filp),
+               .ki_hint = file_write_hint(filp),
+       };
+}
+
 /*
  * Inode state bits.  Protected by inode->i_lock
  *
index 813afd6eee713e68fa4b88e6aabf6aecce1993e1..ec69d55bcec73974d4c44ef1d1555166f28d800f 100644 (file)
 #define F_SEAL_WRITE   0x0008  /* prevent writes */
 /* (1U << 31) is reserved for signed error codes */
 
+/*
+ * Set/Get write life time hints. {GET,SET}_RW_HINT operate on the
+ * underlying inode, while {GET,SET}_FILE_RW_HINT operate only on
+ * the specific file.
+ */
+#define F_GET_RW_HINT          (F_LINUX_SPECIFIC_BASE + 11)
+#define F_SET_RW_HINT          (F_LINUX_SPECIFIC_BASE + 12)
+#define F_GET_FILE_RW_HINT     (F_LINUX_SPECIFIC_BASE + 13)
+#define F_SET_FILE_RW_HINT     (F_LINUX_SPECIFIC_BASE + 14)
+
+/*
+ * Valid hint values for F_{GET,SET}_RW_HINT. 0 is "not set", or can be
+ * used to clear any hints previously set.
+ */
+#define RWF_WRITE_LIFE_NOT_SET 0
+#define RWH_WRITE_LIFE_NONE    1
+#define RWH_WRITE_LIFE_SHORT   2
+#define RWH_WRITE_LIFE_MEDIUM  3
+#define RWH_WRITE_LIFE_LONG    4
+#define RWH_WRITE_LIFE_EXTREME 5
+
 /*
  * Types of directory notifications that may be requested.
  */