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1 : : /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause 2 : : * Copyright (C) 2018 Intel Corporation. 3 : : * All rights reserved. 4 : : */ 5 : : 6 : : #ifndef FTL_CORE_H 7 : : #define FTL_CORE_H 8 : : 9 : : #include "spdk/stdinc.h" 10 : : #include "spdk/uuid.h" 11 : : #include "spdk/thread.h" 12 : : #include "spdk/util.h" 13 : : #include "spdk/likely.h" 14 : : #include "spdk/queue.h" 15 : : #include "spdk/ftl.h" 16 : : #include "spdk/bdev.h" 17 : : 18 : : #include "ftl_internal.h" 19 : : #include "ftl_io.h" 20 : : #include "ftl_trace.h" 21 : : #include "ftl_nv_cache.h" 22 : : #include "ftl_writer.h" 23 : : #include "ftl_layout.h" 24 : : #include "ftl_sb.h" 25 : : #include "ftl_l2p.h" 26 : : #include "base/ftl_base_dev.h" 27 : : #include "utils/ftl_bitmap.h" 28 : : #include "utils/ftl_log.h" 29 : : #include "utils/ftl_property.h" 30 : : 31 : : /* 32 : : * We need to reserve at least 2 buffers for band close / open sequence 33 : : * alone, plus additional (8) buffers for handling relocations. 34 : : */ 35 : : #define P2L_MEMPOOL_SIZE (2 + 8) 36 : : 37 : : /* When using VSS on nvcache, FTL sometimes doesn't require the contents of metadata. 38 : : * Some devices have bugs when sending a NULL pointer as part of metadata when namespace 39 : : * is formatted with VSS. This buffer is passed to such calls to avoid the bug. */ 40 : : #define FTL_ZERO_BUFFER_SIZE 0x100000 41 : : extern void *g_ftl_write_buf; 42 : : extern void *g_ftl_read_buf; 43 : : 44 : : struct ftl_layout_tracker_bdev; 45 : : 46 : : struct spdk_ftl_dev { 47 : : /* Configuration */ 48 : : struct spdk_ftl_conf conf; 49 : : 50 : : /* FTL device layout */ 51 : : struct ftl_layout layout; 52 : : 53 : : /* FTL superblock */ 54 : : struct ftl_superblock *sb; 55 : : 56 : : /* FTL shm superblock */ 57 : : struct ftl_superblock_shm *sb_shm; 58 : : struct ftl_md *sb_shm_md; 59 : : 60 : : /* Queue of registered IO channels */ 61 : : TAILQ_HEAD(, ftl_io_channel) ioch_queue; 62 : : 63 : : /* Underlying device */ 64 : : struct spdk_bdev_desc *base_bdev_desc; 65 : : 66 : : /* Base device type */ 67 : : const struct ftl_base_device_type *base_type; 68 : : 69 : : /* Cached properties of the underlying device */ 70 : : uint64_t num_blocks_in_band; 71 : : bool is_zoned; 72 : : 73 : : /* Indicates the device is fully initialized */ 74 : : bool initialized; 75 : : 76 : : /* Indicates the device is about to be stopped */ 77 : : bool halt; 78 : : 79 : : /* Indicates if the device is registered as an IO device */ 80 : : bool io_device_registered; 81 : : 82 : : /* Management process to be continued after IO device unregistration completes */ 83 : : struct ftl_mngt_process *unregister_process; 84 : : 85 : : /* Non-volatile write buffer cache */ 86 : : struct ftl_nv_cache nv_cache; 87 : : 88 : : /* P2L map memory pool */ 89 : : struct ftl_mempool *p2l_pool; 90 : : 91 : : /* Underlying SHM buf for P2L map mempool */ 92 : : struct ftl_md *p2l_pool_md; 93 : : 94 : : /* Band md memory pool */ 95 : : struct ftl_mempool *band_md_pool; 96 : : 97 : : /* Traces */ 98 : : struct ftl_trace trace; 99 : : 100 : : /* Statistics */ 101 : : struct ftl_stats stats; 102 : : 103 : : /* Array of bands */ 104 : : struct ftl_band *bands; 105 : : 106 : : /* Number of operational bands */ 107 : : uint64_t num_bands; 108 : : 109 : : /* Next write band */ 110 : : struct ftl_band *next_band; 111 : : 112 : : /* Free band list */ 113 : : TAILQ_HEAD(, ftl_band) free_bands; 114 : : 115 : : /* Closed bands list */ 116 : : TAILQ_HEAD(, ftl_band) shut_bands; 117 : : 118 : : /* Number of free bands */ 119 : : uint64_t num_free; 120 : : 121 : : /* Logical -> physical table */ 122 : : void *l2p; 123 : : 124 : : /* l2p deferred pins list */ 125 : : TAILQ_HEAD(, ftl_l2p_pin_ctx) l2p_deferred_pins; 126 : : 127 : : /* Size of the l2p table */ 128 : : uint64_t num_lbas; 129 : : 130 : : /* P2L valid map */ 131 : : struct ftl_bitmap *valid_map; 132 : : 133 : : /* Metadata size */ 134 : : uint64_t md_size; 135 : : 136 : : /* Transfer unit size */ 137 : : uint64_t xfer_size; 138 : : 139 : : /* Current user write limit */ 140 : : int limit; 141 : : 142 : : /* Inflight IO operations */ 143 : : uint32_t num_inflight; 144 : : 145 : : /* Manages data relocation */ 146 : : struct ftl_reloc *reloc; 147 : : 148 : : /* Thread on which the poller is running */ 149 : : struct spdk_thread *core_thread; 150 : : 151 : : /* IO channel to the FTL device, used for internal management operations 152 : : * consuming FTL's external API 153 : : */ 154 : : struct spdk_io_channel *ioch; 155 : : 156 : : /* Underlying device IO channel */ 157 : : struct spdk_io_channel *base_ioch; 158 : : 159 : : /* Poller */ 160 : : struct spdk_poller *core_poller; 161 : : 162 : : /* Read submission queue */ 163 : : TAILQ_HEAD(, ftl_io) rd_sq; 164 : : 165 : : /* Write submission queue */ 166 : : TAILQ_HEAD(, ftl_io) wr_sq; 167 : : 168 : : /* Trim submission queue */ 169 : : TAILQ_HEAD(, ftl_io) trim_sq; 170 : : 171 : : /* Trim valid map */ 172 : : struct ftl_bitmap *trim_map; 173 : : struct ftl_md *trim_map_md; 174 : : size_t trim_qd; 175 : : bool trim_in_progress; 176 : : struct ftl_md_io_entry_ctx trim_md_io_entry_ctx; 177 : : 178 : : /* Writer for user IOs */ 179 : : struct ftl_writer writer_user; 180 : : 181 : : /* Writer for GC IOs */ 182 : : struct ftl_writer writer_gc; 183 : : 184 : : uint32_t num_logical_bands_in_physical; 185 : : 186 : : /* Retry init sequence */ 187 : : bool init_retry; 188 : : 189 : : /* P2L checkpointing */ 190 : : struct { 191 : : /* Free regions */ 192 : : TAILQ_HEAD(, ftl_p2l_ckpt) free; 193 : : /* In use regions */ 194 : : TAILQ_HEAD(, ftl_p2l_ckpt) inuse; 195 : : } p2l_ckpt; 196 : : 197 : : /* MD layout region tracker for nvc device */ 198 : : struct ftl_layout_tracker_bdev *nvc_layout_tracker; 199 : : 200 : : /* MD layout region tracker for a base devics */ 201 : : struct ftl_layout_tracker_bdev *base_layout_tracker; 202 : : 203 : : /* FTL properties which can be configured by user */ 204 : : struct ftl_properties *properties; 205 : : }; 206 : : 207 : : void ftl_apply_limits(struct spdk_ftl_dev *dev); 208 : : 209 : : void ftl_invalidate_addr(struct spdk_ftl_dev *dev, ftl_addr addr); 210 : : 211 : : int ftl_core_poller(void *ctx); 212 : : 213 : : int ftl_io_channel_poll(void *arg); 214 : : 215 : : struct ftl_io_channel *ftl_io_channel_get_ctx(struct spdk_io_channel *ioch); 216 : : 217 : : bool ftl_needs_reloc(struct spdk_ftl_dev *dev); 218 : : 219 : : struct ftl_band *ftl_band_get_next_free(struct spdk_ftl_dev *dev); 220 : : 221 : : void ftl_set_trim_map(struct spdk_ftl_dev *dev, uint64_t lba, uint64_t num_blocks, 222 : : uint64_t seq_id); 223 : : 224 : : void ftl_recover_max_seq(struct spdk_ftl_dev *dev); 225 : : 226 : : void ftl_stats_bdev_io_completed(struct spdk_ftl_dev *dev, enum ftl_stats_type type, 227 : : struct spdk_bdev_io *bdev_io); 228 : : 229 : : void ftl_stats_crc_error(struct spdk_ftl_dev *dev, enum ftl_stats_type type); 230 : : 231 : : int ftl_trim(struct spdk_ftl_dev *dev, struct ftl_io *io, struct spdk_io_channel *ch, 232 : : uint64_t lba, size_t lba_cnt, spdk_ftl_fn cb_fn, void *cb_arg); 233 : : 234 : : static inline uint64_t 235 : 4914022 : ftl_get_num_blocks_in_band(const struct spdk_ftl_dev *dev) 236 : : { 237 : 4914022 : return dev->num_blocks_in_band; 238 : : } 239 : : 240 : : static inline uint32_t 241 : 27 : ftl_get_write_unit_size(struct spdk_bdev *bdev) 242 : : { 243 : : /* Full block of P2L map worth of xfer_sz is needed for P2L checkpointing */ 244 : 27 : return FTL_NUM_LBA_IN_BLOCK; 245 : : } 246 : : 247 : : static inline struct spdk_thread * 248 : 47 : ftl_get_core_thread(const struct spdk_ftl_dev *dev) 249 : : { 250 : 47 : return dev->core_thread; 251 : : } 252 : : 253 : : static inline void 254 : 4135753 : ftl_add_io_activity(struct spdk_ftl_dev *dev) 255 : : { 256 : 4135753 : dev->stats.io_activity_total++; 257 : 4135753 : } 258 : : 259 : : static inline uint64_t 260 : 1088195 : ftl_get_num_bands(const struct spdk_ftl_dev *dev) 261 : : { 262 : 1088195 : return dev->num_bands; 263 : : } 264 : : 265 : : static inline bool 266 : 3393434 : ftl_check_core_thread(const struct spdk_ftl_dev *dev) 267 : : { 268 : 3393434 : return dev->core_thread == spdk_get_thread(); 269 : : } 270 : : 271 : : static inline int 272 : 19910220 : ftl_addr_packed(const struct spdk_ftl_dev *dev) 273 : : { 274 : 19910220 : return dev->layout.l2p.addr_size < sizeof(ftl_addr); 275 : : } 276 : : 277 : : static inline int 278 : 23846161 : ftl_addr_in_nvc(const struct spdk_ftl_dev *dev, ftl_addr addr) 279 : : { 280 [ - + ]: 23846161 : assert(addr != FTL_ADDR_INVALID); 281 : 23846161 : return addr >= dev->layout.base.total_blocks; 282 : : } 283 : : 284 : : static inline uint64_t 285 : 10561656 : ftl_addr_to_nvc_offset(const struct spdk_ftl_dev *dev, ftl_addr addr) 286 : : { 287 [ - + ]: 10561656 : assert(ftl_addr_in_nvc(dev, addr)); 288 : 10561656 : return addr - dev->layout.base.total_blocks; 289 : : } 290 : : 291 : : static inline ftl_addr 292 : 2718904 : ftl_addr_from_nvc_offset(const struct spdk_ftl_dev *dev, uint64_t cache_offset) 293 : : { 294 : 2718904 : return cache_offset + dev->layout.base.total_blocks; 295 : : } 296 : : 297 : : static inline uint64_t 298 : 90 : ftl_get_next_seq_id(struct spdk_ftl_dev *dev) 299 : : { 300 : 90 : return ++dev->sb->seq_id; 301 : : } 302 : : 303 : : static inline size_t 304 : 12917 : ftl_p2l_map_num_blocks(const struct spdk_ftl_dev *dev) 305 : : { 306 : 12917 : return spdk_divide_round_up(ftl_get_num_blocks_in_band(dev) * 307 : : sizeof(struct ftl_p2l_map_entry), FTL_BLOCK_SIZE); 308 : : } 309 : : 310 : : static inline size_t 311 : 12871 : ftl_tail_md_num_blocks(const struct spdk_ftl_dev *dev) 312 : : { 313 : 12871 : return spdk_divide_round_up( 314 : : ftl_p2l_map_num_blocks(dev), 315 : 25742 : dev->xfer_size) * dev->xfer_size; 316 : : } 317 : : 318 : : /* 319 : : * shm_ready being set is a necessary part of the validity of the shm superblock 320 : : * If it's not set, then the recovery or startup must proceed from disk 321 : : * 322 : : * - If both sb and shm_sb are clean, then shm memory can be relied on for startup 323 : : * - If shm_sb wasn't set to clean, then disk startup/recovery needs to be done (which depends on the sb->clean flag) 324 : : * - sb->clean clear and sb_shm->clean is technically not possible (due to the order of these operations), but it should 325 : : * probably do a full recovery from disk to be on the safe side (which the ftl_fast_recovery will guarantee) 326 : : */ 327 : : 328 : : static inline bool 329 : 3031 : ftl_fast_startup(const struct spdk_ftl_dev *dev) 330 : : { 331 [ + + - + : 3031 : return dev->sb->clean && dev->sb_shm->shm_clean && dev->sb_shm->shm_ready; + + - + + - ] 332 : : } 333 : : 334 : : static inline bool 335 : 242 : ftl_fast_recovery(const struct spdk_ftl_dev *dev) 336 : : { 337 [ + + - + : 242 : return !dev->sb->clean && !dev->sb_shm->shm_clean && dev->sb_shm->shm_ready; + - - + + + ] 338 : : } 339 : : 340 : : #endif /* FTL_CORE_H */