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Viewing changes to fs/jffs2/README.Locking

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Riku Voipio
  • Date: 2005-01-23 12:56:16 UTC
  • mfrom: (1.1.1 upstream)
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20050123125616-jlum1hlbtsj2sx5f
Tags: 20050122-2
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* Get rid of historic conflict, closes: #160614

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Lines of Context:
 
1
        $Id: README.Locking,v 1.11 2004/11/24 09:25:09 dedekind Exp $
 
2
 
 
3
        JFFS2 LOCKING DOCUMENTATION
 
4
        ---------------------------
 
5
 
 
6
At least theoretically, JFFS2 does not require the Big Kernel Lock
 
7
(BKL), which was always helpfully obtained for it by Linux 2.4 VFS
 
8
code. It has its own locking, as described below.
 
9
 
 
10
This document attempts to describe the existing locking rules for
 
11
JFFS2. It is not expected to remain perfectly up to date, but ought to
 
12
be fairly close.
 
13
 
 
14
 
 
15
        alloc_sem
 
16
        ---------
 
17
 
 
18
The alloc_sem is a per-filesystem semaphore, used primarily to ensure
 
19
contiguous allocation of space on the medium. It is automatically
 
20
obtained during space allocations (jffs2_reserve_space()) and freed
 
21
upon write completion (jffs2_complete_reservation()). Note that
 
22
the garbage collector will obtain this right at the beginning of
 
23
jffs2_garbage_collect_pass() and release it at the end, thereby
 
24
preventing any other write activity on the file system during a
 
25
garbage collect pass.
 
26
 
 
27
When writing new nodes, the alloc_sem must be held until the new nodes
 
28
have been properly linked into the data structures for the inode to
 
29
which they belong. This is for the benefit of NAND flash - adding new
 
30
nodes to an inode may obsolete old ones, and by holding the alloc_sem
 
31
until this happens we ensure that any data in the write-buffer at the
 
32
time this happens are part of the new node, not just something that
 
33
was written afterwards. Hence, we can ensure the newly-obsoleted nodes
 
34
don't actually get erased until the write-buffer has been flushed to
 
35
the medium.
 
36
 
 
37
With the introduction of NAND flash support and the write-buffer, 
 
38
the alloc_sem is also used to protect the wbuf-related members of the
 
39
jffs2_sb_info structure. Atomically reading the wbuf_len member to see
 
40
if the wbuf is currently holding any data is permitted, though.
 
41
 
 
42
Ordering constraints: See f->sem.
 
43
 
 
44
 
 
45
        File Semaphore f->sem
 
46
        ---------------------
 
47
 
 
48
This is the JFFS2-internal equivalent of the inode semaphore i->i_sem.
 
49
It protects the contents of the jffs2_inode_info private inode data,
 
50
including the linked list of node fragments (but see the notes below on
 
51
erase_completion_lock), etc.
 
52
 
 
53
The reason that the i_sem itself isn't used for this purpose is to
 
54
avoid deadlocks with garbage collection -- the VFS will lock the i_sem
 
55
before calling a function which may need to allocate space. The
 
56
allocation may trigger garbage-collection, which may need to move a
 
57
node belonging to the inode which was locked in the first place by the
 
58
VFS. If the garbage collection code were to attempt to lock the i_sem
 
59
of the inode from which it's garbage-collecting a physical node, this
 
60
lead to deadlock, unless we played games with unlocking the i_sem
 
61
before calling the space allocation functions.
 
62
 
 
63
Instead of playing such games, we just have an extra internal
 
64
semaphore, which is obtained by the garbage collection code and also
 
65
by the normal file system code _after_ allocation of space.
 
66
 
 
67
Ordering constraints: 
 
68
 
 
69
        1. Never attempt to allocate space or lock alloc_sem with 
 
70
           any f->sem held.
 
71
        2. Never attempt to lock two file semaphores in one thread.
 
72
           No ordering rules have been made for doing so.
 
73
 
 
74
 
 
75
        erase_completion_lock spinlock
 
76
        ------------------------------
 
77
 
 
78
This is used to serialise access to the eraseblock lists, to the
 
79
per-eraseblock lists of physical jffs2_raw_node_ref structures, and
 
80
(NB) the per-inode list of physical nodes. The latter is a special
 
81
case - see below.
 
82
 
 
83
As the MTD API no longer permits erase-completion callback functions
 
84
to be called from bottom-half (timer) context (on the basis that nobody
 
85
ever actually implemented such a thing), it's now sufficient to use
 
86
a simple spin_lock() rather than spin_lock_bh().
 
87
 
 
88
Note that the per-inode list of physical nodes (f->nodes) is a special
 
89
case. Any changes to _valid_ nodes (i.e. ->flash_offset & 1 == 0) in
 
90
the list are protected by the file semaphore f->sem. But the erase
 
91
code may remove _obsolete_ nodes from the list while holding only the
 
92
erase_completion_lock. So you can walk the list only while holding the
 
93
erase_completion_lock, and can drop the lock temporarily mid-walk as
 
94
long as the pointer you're holding is to a _valid_ node, not an
 
95
obsolete one.
 
96
 
 
97
The erase_completion_lock is also used to protect the c->gc_task
 
98
pointer when the garbage collection thread exits. The code to kill the
 
99
GC thread locks it, sends the signal, then unlocks it - while the GC
 
100
thread itself locks it, zeroes c->gc_task, then unlocks on the exit path.
 
101
 
 
102
 
 
103
        inocache_lock spinlock
 
104
        ----------------------
 
105
 
 
106
This spinlock protects the hashed list (c->inocache_list) of the
 
107
in-core jffs2_inode_cache objects (each inode in JFFS2 has the
 
108
correspondent jffs2_inode_cache object). So, the inocache_lock
 
109
has to be locked while walking the c->inocache_list hash buckets.
 
110
 
 
111
Note, the f->sem guarantees that the correspondent jffs2_inode_cache
 
112
will not be removed. So, it is allowed to access it without locking
 
113
the inocache_lock spinlock. 
 
114
 
 
115
Ordering constraints: 
 
116
 
 
117
        c->erase_completion_lock and c->inocache_lock has special ordering:
 
118
        1. c->erase_completion_lock (must be locked first)
 
119
        2. c->inocache_lock
 
120
 
 
121
 
 
122
        erase_free_sem
 
123
        --------------
 
124
 
 
125
This semaphore is used by the erase code which frees obsolete
 
126
node references and the jffs2_garbage_collect_deletion_dirent()
 
127
function. The latter function on NAND flash must read _obsolete_ nodes
 
128
to determine whether the 'deletion dirent' under consideration can be
 
129
discarded or whether it is still required to show that an inode has
 
130
been unlinked. Because reading from the flash may sleep, the
 
131
erase_completion_lock can not be held, so an alternative, more
 
132
heavyweight lock was required to prevent the erase code from freeing
 
133
the jffs2_raw_node_ref structures in question while the garbage
 
134
collection code is looking at them.
 
135
 
 
136
The erase_free_sem mutex is also used in the jffs2_mark_node_obsolete()
 
137
function which manipulates obsolete nodes (which may be removed
 
138
from the list and freed any time) and may sleep (since it reads flash).
 
139
 
 
140
 
 
141
        wbuf_sem
 
142
        --------
 
143
 
 
144
This read/write semaphore protects against concurrent access to the
 
145
write-behind buffer ('wbuf') used for flash chips where we must write
 
146
in blocks. It protects both the contents of the wbuf and the metadata
 
147
which indicates which flash region (if any) is currently covered by 
 
148
the buffer.
 
149
 
 
150
Ordering constraints:
 
151
        Lock wbuf_sem last, after the alloc_sem or and f->sem.