share/man/man9/osd.9

   1 .\"
   2 .\" Copyright (c) 2010 Lawrence Stewart <lstewart@FreeBSD.org>
   3 .\" All rights reserved.
   4 .\"
   5 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
   7 .\" are met:
   8 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9 .\"    notice, this list of conditions, and the following disclaimer,
  10 .\"    without modification, immediately at the beginning of the file.
  11 .\" 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  12 .\"    derived from this software without specific prior written permission.
  13 .\"
  14 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17 .\" ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR
  18 .\" ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24 .\" SUCH DAMAGE.
  25 .\"
  26 .\" $FreeBSD$
  27 .\"
  28 .Dd March 30, 2016
  29 .Dt OSD 9
  30 .Os
  31 .Sh NAME
  32 .Nm osd ,
  33 .Nm osd_register ,
  34 .Nm osd_deregister ,
  35 .Nm osd_set ,
  36 .Nm osd_reserve ,
  37 .Nm osd_set_reserved ,
  38 .Nm osd_free_reserved ,
  39 .Nm osd_get ,
  40 .Nm osd_del ,
  41 .Nm osd_call ,
  42 .Nm osd_exit
  43 .Nd Object Specific Data
  44 .Sh SYNOPSIS
  45 .In sys/osd.h
  46 .Ft typedef void
  47 .Fn "\*(lp*osd_destructor_t\*(rp" "void *value"
  48 .Ft typedef int
  49 .Fn "\*(lp*osd_method_t\*(rp" "void *obj" "void *data"
  50 .Ft int
  51 .Fo osd_register
  52 .Fa "u_int type"
  53 .Fa "osd_destructor_t destructor"
  54 .Fa "osd_method_t *methods"
  55 .Fc
  56 .Ft void
  57 .Fo osd_deregister
  58 .Fa "u_int type"
  59 .Fa "u_int slot"
  60 .Fc
  61 .Ft int
  62 .Fo osd_set
  63 .Fa "u_int type"
  64 .Fa "struct osd *osd"
  65 .Fa "u_int slot"
  66 .Fa "void *value"
  67 .Fc
  68 .Ft void *
  69 .Fo osd_reserve
  70 .Fa "u_int slot"
  71 .Fc
  72 .Ft int
  73 .Fo osd_set_reserved
  74 .Fa "u_int type"
  75 .Fa "struct osd *osd"
  76 .Fa "u_int slot"
  77 .Fa "void *rsv"
  78 .Fa "void *value"
  79 .Fc
  80 .Ft void
  81 .Fo osd_free_reserved
  82 .Fa "void *rsv"
  83 .Fc
  84 .Ft void *
  85 .Fo osd_get
  86 .Fa "u_int type"
  87 .Fa "struct osd *osd"
  88 .Fa "u_int slot"
  89 .Fc
  90 .Ft void
  91 .Fo osd_del
  92 .Fa "u_int type"
  93 .Fa "struct osd *osd"
  94 .Fa "u_int slot"
  95 .Fc
  96 .Ft int
  97 .Fo osd_call
  98 .Fa "u_int type"
  99 .Fa "u_int method"
 100 .Fa "void *obj"
 101 .Fa "void *data"
 102 .Fc
 103 .Ft void
 104 .Fo osd_exit
 105 .Fa "u_int type"
 106 .Fa "struct osd *osd"
 107 .Fc
 108 .Sh DESCRIPTION
 109 The
 110 .Nm
 111 framework provides a mechanism to dynamically associate arbitrary data at
 112 run-time with any kernel data structure which has been suitably modified for use
 113 with
 114 .Nm .
 115 The one-off modification required involves embedding a
 116 .Vt "struct osd"
 117 inside the kernel data structure.
 118 .Pp
 119 An additional benefit is that after the initial change to a structure is made,
 120 all subsequent use of
 121 .Nm
 122 with the structure involves no changes to the structure's layout.
 123 By extension, if the data structure is part of the ABI,
 124 .Nm
 125 provides a way of extending the structure in an ABI preserving manner.
 126 .Pp
 127 The details of the embedded
 128 .Vt "struct osd"
 129 are not relevant to consumers of the
 130 .Nm
 131 framework and should not be manipulated directly.
 132 .Pp
 133 Data associated with a structure is referenced by the
 134 .Nm
 135 framework using a type/slot identifier pair.
 136 Types are statically defined in
 137 .In sys/osd.h
 138 and provide a high-level grouping for slots to be registered under.
 139 Slot identifiers are dynamically assigned by the framework when a data type is
 140 registered using
 141 .Fn osd_register
 142 and remains valid until a corresponding call to
 143 .Fn osd_deregister .
 144 .Ss Functions
 145 The
 146 .Fn osd_register
 147 function registers a type/slot identifier pair with the
 148 .Nm
 149 framework for use with a new data type.
 150 The function may sleep and therefore cannot be called from a non-sleepable
 151 context.
 152 The
 153 .Fa type
 154 argument specifies which high-level type grouping from
 155 .In sys/osd.h
 156 the slot identifier should be allocated under.
 157 The
 158 .Fa destructor
 159 argument specifies an optional osd_destructor_t function pointer that will be
 160 called for objects of the type being registered which are later destroyed by the
 161 .Fn osd_del
 162 function.
 163 NULL may be passed if no destructor is required.
 164 The
 165 .Fa methods
 166 argument specifies an optional array of osd_method_t function pointers which
 167 can be later invoked by the
 168 .Fn osd_call
 169 function.
 170 NULL may be passed if no methods are required.
 171 The
 172 .Fa methods
 173 argument is currently only useful with the OSD_JAIL type identifier.
 174 .Pp
 175 The
 176 .Fn osd_deregister
 177 function deregisters a previously registered type/slot identifier pair.
 178 The function may sleep and therefore cannot be called from a non-sleepable
 179 context.
 180 The
 181 .Fa type
 182 argument specifies which high-level type grouping from
 183 .In sys/osd.h
 184 the slot identifier is allocated under.
 185 The
 186 .Fa slot
 187 argument specifies the slot identifier which is being deregistered and should be
 188 the value that was returned by
 189 .Fn osd_register
 190 when the data type was registered.
 191 .Pp
 192 The
 193 .Fn osd_set
 194 function associates a data object pointer with a kernel data structure's
 195 .Vt struct osd
 196 member.
 197 The
 198 .Fa type
 199 argument specifies which high-level type grouping from
 200 .In sys/osd.h
 201 the slot identifier is allocated under.
 202 The
 203 .Fa osd
 204 argument is a pointer to the kernel data structure's
 205 .Vt struct osd
 206 which will have the
 207 .Fa value
 208 pointer associated with it.
 209 The
 210 .Fa slot
 211 argument specifies the slot identifier to assign the
 212 .Fa value
 213 pointer to.
 214 The
 215 .Fa value
 216 argument points to a data object to associate with
 217 .Fa osd .
 218 .Pp
 219 The
 220 .Fn osd_set_reserved
 221 function does the same as
 222 .Fn osd_set ,
 223 but with an extra argument
 224 .Fa rsv
 225 that is internal-use memory previously allocated via
 226 .Fn osd_reserve .
 227 .Pp
 228 The
 229 .Fn osd_get
 230 function returns the data pointer associated with a kernel data structure's
 231 .Vt struct osd
 232 member from the specified type/slot identifier pair.
 233 The
 234 .Fa type
 235 argument specifies which high-level type grouping from
 236 .In sys/osd.h
 237 the slot identifier is allocated under.
 238 The
 239 .Fa osd
 240 argument is a pointer to the kernel data structure's
 241 .Vt struct osd
 242 to retrieve the data pointer from.
 243 The
 244 .Fa slot
 245 argument specifies the slot identifier to retrieve the data pointer from.
 246 .Pp
 247 The
 248 .Fn osd_del
 249 function removes the data pointer associated with a kernel data structure's
 250 .Vt struct osd
 251 member from the specified type/slot identifier pair.
 252 The
 253 .Fa type
 254 argument specifies which high-level type grouping from
 255 .In sys/osd.h
 256 the slot identifier is allocated under.
 257 The
 258 .Fa osd
 259 argument is a pointer to the kernel data structure's
 260 .Vt struct osd
 261 to remove the data pointer from.
 262 The
 263 .Fa slot
 264 argument specifies the slot identifier to remove the data pointer from.
 265 If an osd_destructor_t function pointer was specified at registration time, the
 266 destructor function will be called and passed the data pointer for the type/slot
 267 identifier pair which is being deleted.
 268 .Pp
 269 The
 270 .Fn osd_call
 271 function calls the specified osd_method_t function pointer for all
 272 currently registered slots of a given type on the specified
 273 .Fa obj
 274 and
 275 .Fa data
 276 pointers.
 277 The function may sleep and therefore cannot be called from a non-sleepable
 278 context.
 279 The
 280 .Fa type
 281 argument specifies which high-level type grouping from
 282 .In sys/osd.h
 283 to call the method for.
 284 The
 285 .Fa method
 286 argument specifies the index into the osd_method_t array that was passed to
 287 .Fn osd_register .
 288 The
 289 .Fa obj
 290 and
 291 .Fa data
 292 arguments are passed to the method function pointer of each slot.
 293 .Pp
 294 The
 295 .Fn osd_exit
 296 function removes all data object pointers from all currently registered slots
 297 for a given type for the specified kernel data structure's
 298 .Vt struct osd
 299 member.
 300 The
 301 .Fa type
 302 argument specifies which high-level type grouping from
 303 .In sys/osd.h
 304 to remove data pointers from.
 305 The
 306 .Fa osd
 307 argument is a pointer to the kernel data structure's
 308 .Vt struct osd
 309 to remove all data object pointers for all currently registered slots from.
 310 .Sh IMPLEMENTATION NOTES
 311 .Nm
 312 uses a two dimensional matrix (array of arrays) as the data structure to manage
 313 the external data associated with a kernel data structure's
 314 .Vt struct osd
 315 member.
 316 The type identifier is used as the index into the outer array, and the slot
 317 identifier is used as the index into the inner array. To set or retrieve a data
 318 pointer for a given type/slot identifier pair,
 319 .Fn osd_set
 320 and
 321 .Fn osd_get
 322 perform the equivalent of array[type][slot], which is both constant time and
 323 fast.
 324 .Pp
 325 If
 326 .Fn osd_set
 327 is called on a
 328 .Vt struct osd
 329 for the first time, the array for storing data pointers is dynamically allocated
 330 using
 331 .Xr malloc 9
 332 with M_NOWAIT to a size appropriate for the slot identifier being set.
 333 If a subsequent call to
 334 .Fn osd_set
 335 attempts to set a slot identifier which is numerically larger than the slot used
 336 in the previous
 337 .Fn osd_set
 338 call,
 339 .Xr realloc 9
 340 is used to grow the array to the appropriate size such that the slot identifier
 341 can be used.
 342 To maximise the efficiency of any code which calls
 343 .Fn osd_set
 344 sequentially on a number of different slot identifiers (e.g. during an
 345 initialisation phase) one should loop through the slot identifiers in descending
 346 order from highest to lowest.
 347 This will result in only a single
 348 .Xr malloc 9
 349 call to create an array of the largest slot size and all subsequent calls to
 350 .Fn osd_set
 351 will proceed without any
 352 .Xr realloc 9
 353 calls.
 354 .Pp
 355 It is possible for
 356 .Fn osd_set
 357 to fail to allocate this array.  To ensure that such allocation succeeds,
 358 .Fn osd_reserve
 359 may be called (in a non-blocking context), and it will pre-allocate the
 360 memory via
 361 .Xr malloc 9
 362 with M_WAITOK.
 363 Then this pre-allocated memory is passed to
 364 .Fn osd_set_reserved ,
 365 which will use it if necessary or otherwise discard it.
 366 The memory may also be explicitly discarded by calling
 367 .Fn osd_free_reserved .
 368 As this method always allocates memory whether or not it is ultimately needed,
 369 it should be used only rarely, such as in the unlikely event that
 370 .Fn osd_set
 371 fails.
 372 .Pp
 373 The
 374 .Nm
 375 API is geared towards slot identifiers storing pointers to the same underlying
 376 data structure type for a given
 377 .Nm
 378 type identifier.
 379 This is not a requirement, and
 380 .Xr khelp 9
 381 for example stores completely different data types in slots under the OSD_KHELP
 382 type identifier.
 383 .Ss Locking
 384 .Nm
 385 internally uses a mix of
 386 .Xr mutex 9 ,
 387 .Xr rmlock 9
 388 and
 389 .Xr sx 9
 390 locks to protect its internal data structures and state.
 391 .Pp
 392 Responsibility for synchronising access to a kernel data structure's
 393 .Vt struct osd
 394 member is left to the subsystem that uses the data structure and calls the
 395 .Nm
 396 API.
 397 .Pp
 398 .Fn osd_get
 399 only acquires an
 400 .Xr rmlock
 401 in read mode, therefore making it safe to use in the majority of contexts within
 402 the kernel including most fast paths.
 403 .Sh RETURN VALUES
 404 .Fn osd_register
 405 returns the slot identifier for the newly registered data type.
 406 .Pp
 407 .Fn osd_set
 408 and
 409 .Fn osd_set_reserved
 410 return zero on success or ENOMEM if the specified type/slot identifier pair
 411 triggered an internal
 412 .Xr realloc 9
 413 which failed
 414 .Fn ( osd_set_reserved
 415 will always succeed when
 416 .Fa rsv
 417 is non-NULL).
 418 .Pp
 419 .Fn osd_get
 420 returns the data pointer for the specified type/slot identifier pair, or NULL if
 421 the slot has not been initialised yet.
 422 .Pp
 423 .Fn osd_reserve
 424 returns a pointer suitable for passing to
 425 .Fn osd_set_reserved
 426 or
 427 .Fn osd_free_reserved .
 428 .Pp
 429 .Fn osd_call
 430 returns zero if no method is run or the method for each slot runs successfully.
 431 If a method for a slot returns non-zero,
 432 .Fn osd_call
 433 terminates prematurely and returns the method's error to the caller.
 434 .Sh SEE ALSO
 435 .Xr khelp 9
 436 .Sh HISTORY
 437 The
 438 Object Specific Data (OSD) facility first appeared in
 439 .Fx 8.0 .
 440 .Sh AUTHORS
 441 .An -nosplit
 442 The
 443 .Nm
 444 facility was written by
 445 .An Pawel Jakub Dawidek Aq pjd@FreeBSD.org .
 446 .Pp
 447 This manual page was written by
 448 .An Lawrence Stewart Aq lstewart@FreeBSD.org .